DE2434855A1

DE2434855A1 - Metallpigmentiertes kunststoffpulver und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE2434855A1
Application number: DE2434855A
Authority: DE
Inventors: Thomas John Kindis; Rolf Rolles; Jun James Earl William
Original assignee: Aluminum Company of America
Current assignee: Silberline Manufacturing Co Inc
Priority date: 1973-07-19
Filing date: 1974-07-18
Publication date: 1975-02-13
Also published as: DE2434855C2; FR2237927B1; US4003872A; JPS5034642A; JPS5335581B2; NL7409837A; AT353371B; GB1485389A; GB1485388A; FR2237927A1; IT1029560B; CA1044392A; CH603775A5; ATA595974A; BR7405958D0

Description

A 1458

Dr. - Ing. HAi IS H'.'SCi ¹KE O I O A Q R R

Dipl.-Ing. OLAF RUSCnKE * ^H ° ^H

Dipi.-lng. HANS E. RUSCHKE

1 BERLIN 33 AugusU-VUctona-Strate 63

Aluminum Company of America, Pittsburgh, Pennsylvania, V.St.A.

Metallpigmentiertes Kunststoffpulver und Verfahren zu dessen

Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf metallpigmentiertes Kunststoffpulver und im spezielleren auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Pulvers.

Herkömmliche metallpigmentierte Kunststoffüberzüge, die durch Schmelzen eines geeigneten Pulvers zu einem Film gebildet worden waren, können häufig durch ein ungleichmäßiges grau-metallisches Aussehen mit geringerem Glanz und geringerem Gesamtreflexions vermögen als erwünscht, charakterisiert werden. Dieses steht im Gegensatz zu dem gleichmäßigen helleren bzw. glänzenderen metallischem Effekt, der mit überzügen erzielt wird, die durch Verwendung von metallpigmentierten Lösungen von Kunststoffen in einem organischen Lösungsmittel hergestellt werden.·

Es wäre erwünscht, in der Lage zu sein, bei metallpigmentiertem

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COPY

Kurts ts to ff pul verÜberzügen ein verbessertes j gleichmäßiges, bzw. glänzendes metallisches Aussehen zu erzielen* Es wäre Außerdem erwünscht, die Möglichkeit zii haben, einen verbesserten Glanz und ein verbessertes Spiegeluhgsvermögen zu erreichen, das den spiegelähnlichen Eigenschäften von Chromplatten nahekommt* Außerdem wäre es sehr' erwünscht, die Gefahren für die Sicherheitt wie z.B. Explosionen, die mit einer Absonderung von teilchen und elekriseher Entladung während des elektrostatischen Besprühens verbunden sind zu vermindern.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines metallpigmentierten Kunststoffpulverprddufcts, das, wenn es zu einem zusammenhängenden Film urtter Bildung eines Überzugs auf einer Oberfläche verschmolzen worden istt einen Überzug mit verbessertem Glanz, verbessertem Gessamtreflexionsvermögen und metallischem Aussehen ergibt. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines metallpigmentierten Kunststoff pul verprodukts, das zu einer verbesserten Orientierung des Metallpigmehts parallel zu und nähe oder bei der Oberfläche des Überzug^ führt sowie auch eine verbesserte Gleichmäßigkeit der Verteilung von Metallpigment in dem gesamten Pulverprodukt und in den gesamten überzügen ermöglicht, die nach dem Verschmelzen des Kunststoffpulverprodukts zu einem zusammenhängenden filmartigen Überzug erhalten worden sind.

Die Erfindung soll außerdem ein metal!pigmentiertes Künststöffpülverprödükt mit einem verbesserten Widerstandsvermögen gegenüber einer Funkenbildung, wenn das Pulver durch elektrostatisches Aufsprühen auf eine zu überziehende Oberfläche aufgebracht wird, zur Verfügung stellest;

Die Erfindung soll außerdem ein metällpigmentiertes Kunst-

stoffpiiiverprodukt vorschlagen, das bei einem daraus durch Verschmelzen erhaltenen überzug eineri verbesserten Glanz, ein verbessertes Reflexionsvermögen, ein metallisches Aussehen und elfte verbesserte Gleichmäßigkeit in der Verteilung des Metallpigntents in dem gesamten Überzug zeigt*.

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Nach der Erfindung soll es ferner möglich sein, pplychromatische überzüge durch die Technik des Auftragens und nachfolgenden Verschmelzens eines Kunststoffpulverprodukts zu einem zusammenhängenden Film auf einer Metalloberfläche sicher zu erhalten.

Die Erfindung schlägt ein Pulverprodukt vor, das im wesentlichen aus Kunststoffteilchen und voneinander getrennten Metallschuppenteilchen bzw. Metallplättchen, die an den Oberflächen der Kunststoffteilchen haften, besteht.

Die Erfindung schlägt außerdem

1) ein Verfahren zur Herstellung eines glänzenden Metall-Kunststoffpulverprodukts vor, das bürstenpolierte Metallschuppenteilchen und Kunststoffteilchen gemeinsam enthält,

2) ein Pulverprodukt vor, das im wesentlichen aus Kunststoffteilchen und Metallschuppenteilchen besteht und unter Bildung eines zusammenhängenden Films verschmolzen werden kann, der einen 85°-Glanz von mindestens 80 %, einen 60°-Glanz von mindestens 100 %, ein Gesamtreflexionsvermögen von mindestens 50 % und einen 45 -Glanz von mindestens 55 % (Halbskai enablesung) hat, und

3) ein Pulverprodukt vor, das im wesentlichen aus Kunststoffteilchen und Metallschuppenteilchen besteht und unter Bildung eines zusammenhängenden Films verschmolzen werden kann, der ei en 20°-, 60·-°- und 45°-Glanz (Halbskalenablesung) von mindestens 100 % und ein Gesamtreflexionsvermögen von mindestens 50 % hat.

Die hier benutzten Ausdrücke "20^ο-βΐ3ηζ", 60°_Glanz und "

ο Ρ stGlXen
"85 -Glanz auf diesem Gebiet Üblicherveise gemessene Werte dar, und das Verfahren zur Ermittlung dieser Werte ist in ASTM Specification D523-53T beschrieben. Der ^M45°-Glanz" ist ein solcher, vie er mit einem Photovolt Corporation Modell 610-Instrument unter Benutzung eines 45°-Glanzkopfes, d.h. eines 660-M-Kopfs für metallische Oberflächen, .gemessen

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wird. Wegen des metallischen ReflexionsVermögens übersteigt die Skalenablesung für die meisten metallpigmentierten Überzüge 100 %. was das Skalenmaximum darstellt, wenn der "45 Glanz" gemessen wird. Daher wurde beim Standardisieren das Instrument so eingestellt, daß genau die Hälfte des angegebenen Standardwertes abgelesen wird, was ermöglicht, daß die abgelesenen Werte für die Proben innerhalb der Skalengrenze liegen und genau die Hälfte ihres wahren Wertes ausmachen. Glanz und Glanzmessungen sind in Paint Testing Manual, Kapitel 2,1, 13.Auflage, 1972 ASTM Special Technical Publication 500 beschrieben. Das Gesamtreflexionsvermögen wird mit einem Totalreflektometer (G.E. Taylor-Baumgartner Total Reflectometer) gemessen.

Bs wird angenommen, daß die Ungleichmäßigkeit im Aussehen und der verringerte metallische Effekt von herkömmlichen metallpigmentierten Kunststoffpulverüberzügen das Resultat ungeeigneter Orientierung der Metal!schuppen bzw. -plättchen in dem Film und ungleichmäßiger Verteilung von Metallschuppen und anderen Pigmenten in dem gesamten überzug sind. Es wird außerdem angenommen, daß eine Teilchenabsonderung, die auf die Unterschiede in der Dichte und der elektrischen Leitfähigkeit zwischen Metallschuppenteilchen und Kunststoffteilchen zurück zuführen ist, für die ungleichmäßige Verteilung dieser Teilchen in herkömmlxchen metallpigmentierten KunststoffpulverÜberzügen verantwortlich ist. Diese Teilchenabsonderung führt nicht nur zu eienrn ungleichmäßigen Aussehen des aufgebrachten Überzugs, sondern bewirkt mit der Anwesenheit einzelner, gesonderter Aluminiumteilchen auch, d'aß das Pulver zur elektrischer Entladung, d.h. einer Funkenbildung, während des elektrostatischen Aufsprühens des Pulvers auf eine zu beschichtende grundierte Oberfläche neigt.

Gemäß der Erfindung werden schuppen- bzw. plättchen oder flokkenförmige Metallteilchen und Kunststoffteilchen in einen Bürstenpolierer eingetragen und dort zu einem metallpigmentierten

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Kunststoffpulverprodukt trocken poliert. Während des Polierens werden die Kunststoff- und Metallteilchen deagglomeriert poliert und vermischt. In dem erhaltenen Produkt neigen die Metallschuppenteilchen dazu, an den Kunststoffteilchen anzuhaften und werden auf den Kunststoffteilchen verankert bzw. in die Kunststoffteilchen eingelassen, wodurch ein homogenes Gemisch von Metallteilchen und Kunststoffteilchen ohne Absonderungen erhalten wird und es zu einer größeren Zahl von Metallschuppenteilchen möglich ist, sich zueinander parallel und an oder nahe der Oberfläche eines aus dem Produkt durch Verschmelzen und Härten auf z.B. einer Stahlunterlage gebildeten Überzugs zu orientieren.

Bürstenpolierer sind seit einer Reihe von Jahren bekannt und sind gekennzeichnet durch eine zylindrische Trommel oder dergl., in der sich Polierbürsten drehen (vgl. z.B. US-Patentschrift 1 930 683, Erwin Kramer, Patenterteilung am 17. Oktober 1933, mit der Bezeichnung "Polshing Machine for Colored Pulverulent Bronze"). ·

Aluminiumschuppenpulver ist ein Beispiel für schuppenförmige Metallteilchen, die bei dem Verfahren der Erfindung verwendet werden können. Ein geeignetes Aluminiumschuppenpulver kann nach bekannten Techniken durch Vermählen von Aluminiumpulverteilchen mit Stahlkugeln erhalten werden. Dadurch werden die Teilchen zu Schuppen bzw. Plättchen oder Flocken geformt, (vergl. z.B.US-Patentschrift 1569 484, E.J. Hall, Patenterteilung am 12.Januar 1926, mit der Bezeichnung " Process and Method of Disintegrating Metals in a Ball Mill or the Like ").

Bei dem Verfahren der Erfindung verwendbares Aluminiumschuppen pulver kann oder kann nicht zuvor poliert worden sein.

Außer Aluminium können andere Metalle nach dem Verfahren der Erfindung in Schuppenform verarbeitet werden, und zu diesen Metallen gehören z.B. Goldbronze (Kupfer-Zink-Legierungen) und Zink.

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Auf dem Gebiet der Schuppenteilchen wird ein Unterschied zwischen "schwimmenden" Teilchen und "nichtschwimmenden¹¹ Teilchen gemacht. Im allgemeinen sind schwimmende Teilchen durch das Vorhandensein eines Überzugs auf den Teilchen gekennzeichnet, der bewirkt, daß die Teilchen durch die flüssige Matrix, in der sie sich befinden, nicht benetzt werden. Beispiele für solche Überzüge sind Stearinsäure und die in der US-Patentschrift 1 920 234 (Furmen C. Arthur, Patenterteilung am 1. August 1933, mit der Bezeichnung "Method of Producing Aluminium Bronze Powder and Lubricants Therfor") beschriebenen Schmiermittel. Aluminiumteilchen von schwimmenden Typ vermögen, wenn sie gemäß der Erfindung zur Herstellung aluminiumfarbener Überzüge verwendet werden, glänzendere überzüge zu ergeben. Jdoch wurden wesentliche Verbesserungen bei aluminiumfarbenen Überzügen festgestellt, auch wenn die Erfindung mit nichtschwimmenden Metallschuppenteilchen durchgeführt wird.

Ein anderer Typ von Metallteilchen, der in einem Bürstenpolierer bei dem Verfahren der Erfindung eingetragen werden kann, besteht aus im Vakuum abgeschiedenen, sehr dünnen Metallschuppen, wie sie z.B. in der US-Patentschrift 2 839 378 (Walter C. Mc Adoorn u.a., Patenterteilung am 17. Juni 1958, mit der Bezeichnung "Method of Making Metal Flakes") beschrieben sind.

Noch ein anderer Typ von Metallschuppenteilchen, der mit Kunst Stoffteilchen bei dem Verfahren der Erfindung bürstenpoliert, werden kann, ist dadurch gekennzeichnet, daß der größte Gewichtanteil der teilchen gemäß der Teilchengrößenverteilung innerhalb eines schmalen Teilchengrößenbereichs liegt und die häufigsten Teilchengrößenverteilungswerte innerhalb des Bereichs von 7 bis 15 um, gemessen mit einer Coulter-Zählvorrichtung, liegen. Im allgemeinen ist ein großer Bereich von Kunststoff teilchen für die Erfindung geeignet. Die Kunststoffteilchen müssen jedoch die Fähigkeit haben, unter dem Einfluß erhöhter Temperatur zu schmelzen und unter Bildung eines zusammenhängenden Films auf der Oberfläche eines Gegenstandes, auf den das Pulverprodukt nach der Erfindung aufgetragen worden ist,

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zusammenfließen. Kunststoffteilchen auf Basis sowohl thermoplatischer als auch wärmehärtender Polymerisate sind geeignet. In dem Fall thermoplastischer Teilchen wird die Temperatur erhöht, um ein Schmelzen und Zusammenfließen zu bewirken. Dann erhärtet der erhaltene Film mit sinkender Temperatur an Ort und Stelle. In dem Fall wärmehärtender Kunststoffteilchen werden diese im allgemeinen einem Schmelzen unterworfen, worauf das Kunststoffmaterial zu einem zusammenhängenden Film zusammenfließt. Mit fortdauerndem Verweilen bei erhöhter Temperatur vernetzen die Moleküle des wärmehärtenden Polymerisats, so daß der zu einem hartem, permanenten überzug härtet. Bei dem wärmehärtenden Kunststoffteilchen soll während des Bürstenpolierens kein wärmehärtendes Vernetzen stattfinden. Z.B. muß bei eienm bei einer Temperatur bis zu 38 C arbeitenden Bürstenpolierer die Mindestvernetzungstemperatur über 38°C liegen.

Die Kunststoffteilchen, die in den Bürstenpolierer nach der Erfindung eingetragen werden sollen, können neben den Polymerisatmolekülen eines Harzes andere Substanzen enthalten. Z.B. können die Kunststoffteilchen in ihren Körpern Metallteilchen, Deckpigmente, wie z.Bo TiO₂, organische oder anorganische Farbpigmente, wie z.B. Phthalocyanin oder Eisenoxid, Mittel zur .Regulierung der Fließfähigkeit, wie z.B. Modaflow (ein Produkt von Monsanto Company, St» Louis, Missouri), Füllstoffe oder Streckpigmente, Weichmacher und dergl., enthalten. Beispielhafte Polymerisatmoleküle sind solche aus Epoxyharz, Acrylharzen, gemischten Estern, wie z.B. Celluloseacetatbutyrat, und Polyterephthalat ( PGDT ).

Metallteilchen in ihren Körpern enthaltende Kunststoffteilchen können nach dem sogenannten Heißschmelztechniken hergestellt werden. Es kann jedoch wirtschaftlich vorteilhaft sein, wenn die Körper der Kunststoffteilchen frei von Metallteilchen sind.

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net sind, welche zu einem zusammenhängenden Film verschmelzen, können nach dem Verfahren der Erfindung unter Verwendung solcher Kunststoffteilchen, die organische oder anorganische Farbpigmente, wie z.B. Phthalocyanin oder Eisenoxid, enthalten, hergestellt werden. Eine andere Arbeitsweise zur Durchführung des Verfahrens besteht z.B. darin, daß klare oder weißpigmentierte Kunststoffteilchen verwendet werden, und die Kunststoffteilchen dann bürstenpoliert werden und das erhaltene Pulverprodukt mit farbpigmentierten Kunststoffteilchen vermischt wird, die nach irgendeinem geeigneten herkömmlichen Verfahren erhalten worden sind, denen aber die anhaftenden Metallschuppenteilchen fehlen.

Die relativen Mengen von Metallschuppenteilchen und Kunststoffteilehen, die gemäß der Erfindung in den Bürstenpolierer eingetragen werden, werden durch eine Reihe von Faktoren bestimmt _f z.B. führt eine zu geringe Menge von Metallteilchen zu einem Zustand, bei dem ein ungenügender Prozentsatz des Überzugs tatsächlich metallisches, reflektierendes Material enthält, wodurch ein ungleichmäßiger Effekt gefördert wird. Das Gewicht von Metallschuppenteilchen, das in einem bestimmten Fall tatsächlich erforderlich ist, um den gewünschten Anteil von metallischem Material in einem Überzug zur Verfügung zu stellen, hängt von dem speziellen Oberflächenbereich der einzelnen ver-

wendeten Metallschuppenteilchen, gemessen xn m je g, oder andererseits im Fall schwimmender Teilchen von dem Abdeckungsbereich, gemessen in cm je g, ab. Im allgemeinen wird der Überzug durch Erhöhung der Menge von Metallschuppenteilchen relativ zu den Kunststoffteilchen glänzender und metallischer. Es wird jedoch dabei ein Produkt erreicht, bei dem eine weitere Zugabe von Metallschuppenteilchen keinen weiteren Vorteil bietet, weil man nur solche Metallteilchen wahrnimmt, die sich an höchsten in der Oberfläche befinden. Eine obere Grenze von den vorhandenen relativen Metallmengen wird außerdem durch die Gefahr der Funkenbildung während des elektrostatischen Abscheidens eines Überzuges bestimmt. Im allgemeinen macht die Metall-

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menge weniger als 30 Gew.-/6, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemischs von Metallteilchen und Kunststoffteilchen, aus.

Es ist festgestellt worden, daß beim Beschicken eines Bürstenpolierers mit Metallschuppenteilchen und Kunststoffteilchen ein optimales Beschickungsgewicht im allgemeinen für einen bestimmten Polierer gegeben ist. Wenn z.B. zuviel Material in den Bürstenpolierer eingetragen wird, kann der Poliereffekt ungenügend und ungleichmäßig sein, ähnlich wie er beim troke- nen Vermischen erzielt werden kann. Es wird angenommen, daß eine hohe Qualität bei dem Produkt erhalten werden kann, wenn die Beschickungsgewichte äußerst niedrig gehalten werden, jedoch ist eine solche Arbeitsweise im allgemeinen aus wirtschaftlichen Gründen nicht zu empfehlen.

Besonders in dem Fall wärmehärtender Harze ist es bei der Erfindung von Bedeutung, daß die Temperatur in dem Bürstenpolierer unter dem Bereich gehalten wird, in dem ein Schmelzen und Vernetzen stattfindet. Es kann erforderlich sein, den Bürstenpolierer zu kühlen, z.B. durch Leiten von Luft gegen die Außenfläche von dessen Trommel. Das Ummanteln der Trommel eines Bürstenpolierers ist eine andere Methode, wenn Wasserkühlung angewendet werden soll.

Als allgemeine Regel gilt, wie festgestellt worden ist, daß eine verlängerte Behandlungszeit für das kombinierte Beschikkungsmaterial aus Metallschuppen und Kunststoffteilchen in einen Bürstenpolierer gemäß der Erfindung den Glanz und das metallische Aussehen eines Überzugs erhöht, der durch Verschmelzen des erhaltenen metallpigmeritierten Kunststoffpulverprodukts zu einem zusammenhängenden Film erhalten worden ist.

Eine mikroskopische Untersuchung des metallpigmentierten Kunststoffteilchenprodukts der Erfindung.zeigt, daß die Metallschuppenteilchen im wesentlichen voneinander getrennt vorliegen, d.h., deagglomeriert sind, und auf den Oberflächen der Kunststoff teilchen haften.

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Es wird angenommen, daß dieses Haften der voneinander getrennten Metallschuppenteilchen an den Kunststoffteilchen wesentlich ist, um die Vorteile der Erfindung zu erzielen, z.B. das verbesserte metallische Aussehen und den gräßeren Glanz und das größere Reflexionsvermögen in dem Fall aluminiumfarbener überzüge und z.B. das verbesserte metallische Aussehen, das bei poiychromatischen Überzügen erhältlich ist, zu erreichen.

Die Tatsache, daß die Metallschuppenteilchen auf der Oberfläche der Kunststoffteilchen gehalten werden,und zwar im Gegensatz zu der Situation, bei ,der die Metallschuppenteilchen innerhalb der Kunststoffteilchen bei metallpigmentierten Pulverprodukten enthalten sind, die nach Heißschmelztechniken hergestellt worden sind, ist so zu verstehen, daß mehr Metallschuppenteilchen sich parallel aufrecht und oder an nahe der Oberfläche des zusammenhängenden Filmüberzuges befinden, der durch Verschmelzen des metallpigmentierten Kunststoffteilchenprodukts der Erfindung gebildet worden ist· Das eine erhöhte Dauer des Bürstenpolierens den Glanz und das metallische Aussehen erhöht, kann durch die stärkere Deagglomerierung und Ausbreitung der Metallschuppenteilchen auf den Oberflächen der Kunststoffteilchen erklärt werden. Dieses Anhaften der Metallteilchen auf den Kunststoffteilchen schränkt die Absonderung oder Trennung von Teilchen ein, die auf die Unterschiede in der Dichte und der elektrischen Leitfähigkeit zwischen den Metallschuppenteilchen und den Kunststoffteilchen zurückzuführen ist. Eine Absonderung oder Trennung von Teilchen könnte sonst während des Handhabens und Auftragens der Teilchen, z.B. mittels elektrostatischer Auftragsmethoden, durch Zusammenströmenlassen (flocking) der Teilchen oder nach dem Wirbelschichtverfahren oder dergl., auf eine Substanz stattfinden. Das Fehlen von Teilahenabsonderung scheint für das gleichmäßigere Aussehen im Vergleich zu üblichen metallpigmentierten Kunststoffpulvern verantwortlich zu sein. Das Anhaften der Metallschuppen an dem Kunststoffteilchen scheint ferner die Explosionsgefahren während des elektrostatischen Aufsprühens zu verringern, und zwar weil das Pulver weniger zur Bildung elektrischer Entladung,

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d.h. zur Funkenbildung, neigt.

In den dazugehörigen Zeichnungen ist

die Figur 1 ein schematisch.es Fließschema des Verfahrens der erfindung,

die Figur 2 eine Mikrophotographie eines Schnittes durch einen Stahlgegenstand, der mit einem überzug nach der Erfindung versehen worden ist,

die Figur 3 eine Mikrophotographie wie in der Figur 2 eines Überzugs, der unter Verwendung eines zuvor metallpigmentierten Kunststoffteilchenüberzugs gebildet worden ist, die Figur 4 eine Mikrophotographie eines typischen Teilchenprodukts der Erfindung mit einer Vergrößerung, nach der der Abstand X 5,08 X lO~³cm entspricht,

die Figur 5 eine mit einem Abtasteelektronenmikroskop erhaltene Mikrophotographie des in der Figur 4 dargestellten Produkts mit einer Vergrößerung, nach der der Abstand y 12,7 cm

—4
X 10 cm entspricht, und

die Figur 6 eine mit einem Abtasteelektonenmikroskop erhaltene Mikrophpotographie des in der Figur 4 dargestellten Produkts mit einer Vergrößerung, nach der der Abstand ζ 5,0 8 X 10 cm entspricht.

In der Figur 1 wird das Verfahren der Erfindung in schematischer Form erläutert. Kunststoffteilchen und Metallschuppenteilchen werden von den entsprechenden Vorratsbehältern 10 und 11 in den Bürstenpolierer 12 durch den Einlaß .18 eingetragen. Der Bürstenpolierer ist von einer Konstruktionsform, bei der eine zylindrische Trommel 13 und 6 Bürsten 14 a bis 14 f, die in zu einer Einheit zusammengefaßter Form an dem Schaft 15 befestigt sind. Die Bürsten, die typischerweise aus Schweineborsten bestehen, drücken gegen die Innenoberflävhe der Trommel. Der Schaft 15 wird durch einen Motor (nicht dargestellt) gedreht, so daß sich die Bürsten fortwährend relativ zu den Innenoberflächen der Trommel 13 bewegen. Ein bestimmtes Beschickungsmaterial von Kunststoffteilchen und Metallschuppen-

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teilchen wird für eine gewünschte Zeitspanne bürstenpoliert und dann durch den Auslaß 19 auf ein Sieb 16 entleert, und das Material, das das Sieb passiert, wird direkt zu einem Verpackungsbereich 17 geführt. Die Aufgabe des Siebes besteht darin, von dem abgezogenen Material irgendwelche gelösten Borsten oder zu große Agglomerate zu entfernen. Außer dem Sieb oder anstelle desselben können andere Vorrichtungen zur Klassifizierung der Teilchengröße verwendet werden, wie z.B. Zentrifugen, Zyklone und so weiter. Weil das meiste der Aluminiumteilchen an den Kunststoffteilchen haftet oder in den Kunststoff teilchen eingebettet ist, stellt eine Teilchenabsonderung während dieser Klssifizierungsarten kein ernstes Problem bei dem Produkt der Erfindung dar, wie es sonst bei vielen in herkömmlicher Weise hergestellten metallpigmentierten Kunststoffpulverüberzügen der Fall wäre.

Nach einer Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung wird Aluminiumschuppenpulver, das durch einen Oberflächenbereich

von 0,5 bis 17m je g gekennzeichnet ist, in einen Bürstenpolierer zusammen mit auf wärmehärtenden Epoxyharz basierenden Kunststoffteilchen mit einem spezifischen Gewicht von 1,15 bis 1,98, einen mittleren Schüttgewicht von 0,8 g je ml, einer Teilchengrößenverteilung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß 85 Gew.-5£ eine Größe von 30 bis 50/um haben, einen Schmelzpunkt von 85 bis 96°C, einer Gelierungszeit von annähernd 100 bis 120 Sekunden bei 182°C und füchtigen Bestandteilen unter

.~$ beim völligen Härten (einschließlich Feuchtigkeit), die sich auf dem Pulver befinden kann eingetragen. Die Aluminium pulvermenge beträgt 0,75 bis 3 Gewichtsteile je 100 g Gewichtsteile Kunststoffteilchen. Bei einer bevorzugten Ausführungs form beträgt die Aluminiummenge 1,37 Gewichtsteile je 100 Gewichtsteile Kunststoffteilchen.

Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen ausführlicher erläutert.

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^ j. ο ^
Beispiel 1

In einem meschanischem Mischer wurden 79,9 leg Kunststoff teilchen, die auf wärmehärtnedem Epoxyharz basieren, z.B. Flintflex Powder Coating Nr. 531-6001, das ein weißes Kunststoffmaterial ist, das Titandioxid enthält und von DuPont Company of Wilmington, Delaware, erhältlich ist, sowie 1,078 kg Aluminiumpulver mit schuppen- bzw. blättchenförmigen Teilchen, wie z.B. Alcoa Extra Fine Lining Powder Nr. 422, das ein von Aluminium Company of America, Pittsburgh, Pennsylviana, erhältliches poliertes Aluminiumpulver ist, eingetragen. Das Pulver Flintflex auf Basis von wärmehärtendem Epoxyharz hat die folgenden Eigenschaften: Ein spezifisches Gewicht von 1,53 bis 1,78, ein mittleres Schüttgewicht von 0,8g je ml, eine Teilchengrößenverteilung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß 85 Gew.-% 30 bis 5OyUm betragen, einen Schmelzpunkt von 85 bis 96 C, eine Gelierungszeit von 100 bis 120 Sekunden bei 182°C und einen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen unter 1 Gew. -% bei völligem Erhärten (einschließlich Feuchtigkeit, die auf dem Pulver vorhanden sein kann). Das Alcoa Aluminium Extra Fine Lining Powder Nr. 422 hat die folgenden Eigenschaften: Einen

Nenngesamtoberflächenbereich von 16 m je g, eine Teilchengrößenverteilung, die dadurch charakterisiert ist, daß 100 % ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,44 mm (ein 325-mesh Tyler-Sieb) passieren können, und einen durchschnittlichen Schwimmwert von 75 %t bestimmt mit einer 1-g-Probe nach der ASTM-Spezifikation D 480-59 T. Ein Kohlenoxidabgas wurde als Atmosphäre in dem Mischer vorgegeben, um eiaer Explosionsgefahr vorzubeugen. Die Temperatur in dem Mischer wurde bei 27°C gehalten. Das vermischte Gemisch wurde in einer Menge von 36,2 kg in den Bürstenpolierer eingetragen, der die für den Mischer vorgesehene Atmosphäre enthielt und einen Zylinderdurchmesser von 76,2 cm und eine Zylinderlänge von 91,4 cm hatte, wobei sich die Länge in der waagerechten Ebene erstreckte. Die Drehgeschwindigkeit des Bürstenpolierers betrug 55 rpm. Es waren 6 Bürsten vorhanden, von denen sich jede über die Länge der Trommel erstreckte und eine Breite, gemessen in der Richtung

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des Trommelumfanges, von 5,7 cm hatte. Die Borstenlänge betrug 2,5 cm. Das Bürstenpolieren wurde für eine Zeitspanne von 12 Stunden durchgeführt. Während dieser Zeitspanne wurde die Temperatur zwischen 32 und 38°C gehalten. Das erhaltene Produkt ist in den Figuren 4, 5 und 6 dargestellt. Das Produkt ist dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumschuppen oder blättchen in Form ihrer sehr kleinen einzelnen Schuppenteilchen verteilt sind, was besonders bei der mit dem Lichtmikroskop erhaltenen Mikrophotographie der Figur 4 zu erkennen ist, und außerdem durch das Anhaften des Haupteils des Aluminiumteilchen an den Kunststoffteilchen ausgezeichnet. Für anhaftende und eingebettete Aluminiumteilchen ist außerdem das Teilchen 20 in den Figuren 5 und 6 typisch. Die Figur 5 ist einfach eine Wiedergabe eines teils des größten Teilchens in der Figur mit stärkerer Vergrößerung. Es wird angenommen, daß ein gewisses Erweichen von den Kunststoffteilchen während des Polierens stattfindet, wodurch ein Adhäsionsvermögen gegenüber den Aluminiumflocken bewirkt wird.

Die Figur 2 erläutert einen überzug. Dieser überzug wurde durch Eintragen des metallpigmentxerten Kunststoffpulverproduktes des Beispiel 1 in den Vorratsbehälter einer Sprühdose zum elektrostatischen Aufbringen von Pulver, z.B. unter Benutzung der Pistole Ashdee Model Nr. HPL. Ashdee Corporation, Evansville, Indiana, eingetragen und z.B. auf eine 0,81-mm-dicke Platte aus kaltgewlztem Stahl mit einem Abstand von 30,5 cm unter einem Spannungsabfall von 60 KV aufgetragen. Die Stahlplatte wurde in einem Ofen angeordnet und 20 Minuten bei 182 C erwärmt. Der erhaltene Zusammenhängende Kunststoffilm 24 hatte eine Dicke von etwa 0,0 5 mm. Zum Vergleich zeigt die Figur 3 einen überzug, der unter Verwendung eines Teilchenprodukts erhalten worden ist, das in einem Mischer einfach trocken vermischt worden ist. Der größere Anteil von dünnen, weiß erscheinendem Randmaterial 21 entlang der oberen Überzugsfläche in der Figur 2 im Vergleich mit dem relativ sparsam vorhandenen Randmaterial 22 in der Figur 3 ist ein Anzeichen für die größere Gesamtzahl von Metallplättchen auf der Oberfläche, die unter Ver-

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wemdung von metallpigmentiertem Kunststoffüberzugprodukt erzielt worden ist, das nach der Erfindung hergestellt werden kann. Der überzug nach der Figur 2 ist sehr glänzend und spiegelnd, d.h. hat ein Aussehen wie eine Chromplatte, hat einen 2o°-Glanz_f 60°-Glanz und 45°-Glanz (Halbskalenablesung) über 100 %, einen 85°-Glanz über 95 % und ein Gesamtreflexionsvermögen über 50 %, '

Beispiel. 2

68,1 kg Überzugspulver auf Basis von wärmehärtendem Epoxyharz. z.B. Alcoa Nr. 422 des Beispiels 1, wurden ohne Vermischen in den Bürstenpolierer des Beispiels 1 eingetragen und für eine Dauer von 6 Stunden unter den gleichen Polierbedingungen poliert. Das erhaltene Material wurde durch ein Doppelsieb mit eienm ersten Sieb mit einer lichten Maschenweite von 1,397 mm (l2-mesh Tyler-Sieb) und einem zweiten Sieb mit einer lichten Maschenweite von etwa 0,20 mm (74-mesh Tyler-Sieb) gesiebt, um übergroße Agglomerate und fremde Substanzen, wie z.B. Borsten von den Bürsten, zu entfernen. Der Glanz und das Gesamtreflexionsvermögen der wie in dem Beispiel 1 aber mit dem Produkt dieses Beispiels hergestellten überzüge waren im wesentlichen mit den Eigenschaften des nach dem Beispiel 1 erhaltenen Produkts identisch.

Beispiel 3

Das Verfahren entsprach dem des Beispiels 2 mit der Ausnahme jedoch, daß das Polieren für eine Dauer von nur 15 Minuten durchgeführt wurde. Der überzug hatte die folgenden Eigenschaf tens 85°-Glanz über %, 45°-Glanz über 55 % (Halbskalenablesung) und ein Gesamtreflexionsvermögen über 50 %. Der überzug dieses Beispiels hatte ein diffuseres Aussehen, d.h. er hatte ein geringeres Spiegelungsvermögen als der mit dem Produkt des Beispiels 2 hergestellte überzug.

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Beispiel 4

100 g Kunststoffpulver auf Basis von wärmehärtendem Epoxyharz, z.B. Flintflex 531-6035, das ein weißes Kunststoffmaterial ist, das Titandioxid enthält, und von DuPont Company of Wilmington, Delaware, erhältlich ist, sowie 4,5 g Goldbronzepulver (Kupfer-Zink-Legierung) in Form schuppen- bzw. blättchenförmiger Teilchen, z.B. U.S.Bronze Nr. 13 Palegold, das von United Staates Bronze Powder, Inc., Flemington, New Jersy, erhältlich ist, wurde ohne vermischen in einen Bürstenpolierer eingetragen. Die Eigenschaften von Flintflex 531·»6Ο35 waren ähnlich wie die in dem Beispiel 1 angegebenen Eigenschaften von Flintflex 531-6001 mit der Ausnahme, daß gewisse Unterschiede in der Pigmentierung bestanden. Der Polierer war ein Laboratoriumsmodell mit eine,m Zylinderdurchmesser von 15,24 cm und einer Zylinderlänge von 24,13 cm, wobei sich die Länge in der waagerechten Ebene erstreckte. Die Drehgeschwindigkeit des Büstenpolierers, betrug 100 rpm. Es waren 2 Bürsten vorhanden, die sich jeweils über die Länge der Trommel erstreckten und eine Breite, gemessen in der Richtung des Umfanges der Trommel, von 1,37 cm hatten. Das Bürstenpolieren wurde für 15 Minuten durchgeführt. Der überzug zeigte, wenn er wie in dem Beispiel 1 auf eine Stahlplatte aufgetragen und gehärtet worden war, einen kupferfarbenen Metallglanz mit einzelnen, glänzenden Goldbronzeschuppen bzw. -plättchen offensichtlich in dem, gesamten Überzug. Je nach der Konzentration, dem Oberflächenbereich und der Farbe der jewils gewählten Goldbronze kann dieses Beispiel so variiert werden, daß irgendein Farbton von heller Bronzefarbe bis zu starker Bronzefarbe erhalten wird.

Beispiel 5

Das Verfahren entsprach dem des Beispiels 4 mit der Ausnahme jedoch, daß das Polieren für eine Dauer von 6 Stunden durchgeführt wurde. Das Aussehen des Überzugs war dem des Beispiels 4 sehr ähnlich mit der Ausnahme, daß eine etwas intensivere

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Kupferfarbe erhalten wurde.

Beispiel 6

100 g.Kunststoffpulver auf Basis von wärmehärtendem Epoxyharz, z.B. Flintflex 531-6035, und 3,63 g Zinkpulver in Form schuppen- bzw. blättchenförmiger Teilchen, z.B. Bright Zink Flake, das von Tainton Products Division of Freeport Sulphur Company, Baltimore, Maryland, erhalten worden" war, wurden ohne Vermischen in den Bürstenpolierer des Beispiels 4 eingetragen. Das Bürstenpolieren wurde für 15 Minuten durchgeführt. Der wie in dem Beispiel 1 aufgebrachte und gehärtete Überzug hatte eine hellgraue Farbe, wobei die einzelnen Zinkschuppenteilchen in dem gesamten Film gleichmäßig verteilt vorzuliegen schienen.

Beispiel 7

Das Verfahren entsprach dem des Beispiels 6 mit der Ausnahme jedoch, daß die Polierdauer 6 Stunden betrug. Das Aussehen des Überzugs war dem des Beispiels 6 ähnlich mit der Ausnahme, daß die Farbe einen tieferen Grauton hatte.

Beispiel 8

200 g Kunststoffpulver auf Basis von klarem wärmehärtendem Acrylharz und 2,7 g schuppenförmiges Aluminiumpulver, z.B. Alcoa Nr. 422, wurden ohne Vermischen in den Bürstenpolierer des Beispiels 4 eingetragen. Das Bürstenpolieren wurde für 15,5 Stunden vorgenommen. Der wie in dem Beispiel 1 aufgebrachte und gehärtete Überzug hatte ein sehr rauhes, mattes (frosted) metallisches Aussehen. Bs wird angenommen, daß'dieses ein Beispiel dafür ist, was geschieht, wenn die Kunststoffteilchen so völlig von Metallteilchen bedeckt sind, daß ein Zusammenfließen etwas beeinträchtigt wird.

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Beispiel 9

Das Verfahren entsprach dem des Beispiels 8 mit der Ausnahme jedoch, daß die Bürstendrehgeschwindigkeit auf 54 rpm eingestellt und das Polieren für etwa 13 Stunden vorgenommen wurde. Der wie in dem Beispiel aufgetragene und gehärtete Überzug hatte bessere Pließeigenschaften, d.h., es wurde ein glatterer Filmüberzug erhalten, der wesentlich glänzender war als der des Beispiels 8.

Beispiel 10

200 g Kunststoffpulver auf Basis von thermoplastischem Celluloseacetatbutyratharz, wie z.B. Tenite CAB 7400 W-O ¥030, das ein klares Kunststoffmaterial ist, das von Eastman Chemical Products, Inc., Kingsport, Tennessee, erhalten werden kann, sowie 2,7 g schuppenförmiges Aluminiumpulver, z.B. Alcoa Nr. 422, wurden ohne Vermischen in den Bürstenpolierer des Beispiels 4 eingetragen. Das Bürstenpolieren wurde für 30 Minuten vorgenommen, Der wie in dem Beispiel 1 aufgetragene und gehärtete Überzug hatte ein sehr glänzendes metallisches Aussehen.

Beispiel 11

200 g Kunststoffpulver auf Basis von wärmehärtendem Polyterephthalatharz von Eastman Chemical Products, Inc., Kingsport, Tennessee, ist sowie 2,7 g schuppenförmiges Aluminiumpulver, z.B. Alcoa Nr. 322, wurden ohne Vermischen in den Bürstenpolierer des Beispiels 4 eingetragen. Das Bürstenpolieren wurde für 30 Minuten durchgeführt. Der wie in dem Beispiel 1 aufgebrachte und gehärtete Überzug hatte ein gefügeartiges metallisches Aussehen-
Beispiel 12

100 g Kunststoffpulver auf Basis von wärmehärtendem Epoxyharz,

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z.B. Flintflex 531-6035, sowie 1,37 g nichtschwimmendes schuppenartiges Aluminiumpulver, z.B. Alcoa Nonleafing Tinting Paste Nr. 7370, das in eienm Vakuumofen zur Entfernung des gesamten Lösungsmittels getrocknet worden war, wurden ohne Vermischen in den Bürstenpolierer des Beispiels 4 eingetragen. Das Bürsten polieren wurde für 15 Minuten vorgenommen. Der wie in dem Beispiel 1 aufgebrachte und gehärtete überzug hatte ein Aussehen, das dem Überzug des Beispiels 3 sehr ähnlich war.

Beispiel 13

200 g Kunst stoff pulver auf Basis von blau-pigmentiertem ·, wärmehärtendem Epoxyharz, z.B. Quality Blue Flintflex 521-6016, so wie 2,74 g nichtschwimmendes schuppenförmiges Almminiumpulver, z.B. Alcoa Nonleafing Tinting Paste Nr. 7370, das zur Entfernung des gesamten Lösungsmittels im Vakuum getrocknet worden war, wurden für 15 Minuten in dem in dem Beispile 4 beschriebenen Bürstenpolierer poliert, um einen polychromatischen Überzug herzustellen. Das Aufbringen unter Bildung eines Überzugs war wie in dem Beispiel L

Beispiel 14

100 g Kunststoffpulver auf Basis von wärmehärtendem Epoxyharz, z.B. Flintflex 531—6035» 0,75 g schuppenform!ges Aluminiumteilchen, ζ.Β.Alcoa Nr. 422, und genügend organische Lösungsmittel,, wie z.B. Hexan, us einen dünnen Schlamm zu bilden, wurden nach dem Aufschlämmen in den Bürstenpolierer des Beispiels 4 eingetragen. Organische Lösungsmittel kann auch zugegeben werden, indem Aluminiumschuppen in Form einer Paste von Aluminiumschuppen in organischem Lösungsmittel verwendet werden, oder indem das Lösungsmittel gesondert nach der Art dieses Beispiels zugegeben wird. Die Ausschlämmung wurde für (5 Stunden bürstenpoliert und zwar mit der gleichen Umdrehungsgeschwindigkeit von 100 rpm wie in dem Beispiel 4, wonach das Material filtriert wurde, um überschüssiges Lösungsmittel zu entfernen, und dann luftgetrocknet wurde. Kleinere Mengen von organischen Lösungs-

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mittel zu entfernen, und dann luftgetrocknet wurde. Kleinere Mengen von organischen Lösungsmittel, die nicht ausreichen, die Metallschuppenteilchen und die Kunststoffteilchen aufzuschlämmen, wie z.B. das Lösungsmittel, das in einer handelsmäßigen Paste von Metallschuppen und organischen Lösungsmittel vorhanden ist, kann durch Verdampfen während des Polierens und Belüftens mit einem Gasstrom, der als PoIieratmosphäre vorhanden ist, abgetrieben werden. Ein wie nach dem Beispiel 1 aufgebrachter Überzug hatte eine gleichmäßigere, tiefe Aluminiumfarbe als trocken bürstenpolierte Pulver mit gleicher Metallkonzentration, die gleichfalls für 6 Stunden unter sonst gleichen Bedingungen bürstenpoliert worden waren, und hatte ein sehr ähnliches Aussehen, wie trocken bürstenpoliertes aluminiumpigmentiertes Kunststoffpulver, das 2,0 g Metallschuppen je 100 g Kunststoffpulver enthielt, und ebenfalls für 6 Stunden unter sonst gleichen Bedingungen bürstenpoliert worden war. Diese Ergebnisse erläutern den wirksamen Effekt bei dem Verfahren der Erfindung, wenn organische Lösungsmittel dem Bürstenpolierer zugegeben werden, wodurch ein verbessertes Deagglomerieren und ein verbessertes Haften der Metallschuppenteilchen an den Kunststoffteilchen erzielt wird. Die Arbeitsweise dieses Beispiels ist jedoch weniger wirtschaftlich als das trockene Polieren, weil das Produkt später zur Entfernung des Lösungsmittels behandelt werden muß, beispielsweise durch Filtrieren und Trocknen.

Die obige Beschreibung der Erfindung läßt viele Modifizierungen, Abweichungen und analoge Mittel zu, die von der Erfindung erfaßt werden.

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Claims

A 1458

1. Pulverprodukt, bestehend im wesentlichen aus Kunststoffteilchen und Metallschuppenteilchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschuppenteilchen voneinander getrennt vorliegen und an den Oberflächen der Kunststoffteilchen haften.

2. Pulverprodukt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper aus den Kunststoffteilchen frei von Metallteilchen sind.

3. Pulverprodukt nach Anspruch 1 "oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffteilchen farbpigmentiert sind oder daß weitere farbpigmentierte Kunststoffteilchen enthalten sind, deren Oberflächen frei von anhaftenden Metallschuppen-

: teilchen sind.

4. Pulverprodukt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- ■ durch gekennzeichnet, daß die Metallschuppenteilchen solche aus Aluminium, Goldbronze oder Zink, vorzugsweise aus Aluminium sind, und diese Teilchen schwimmende oder nichtschwimmende Teilchen sind.

5. Pulverprodukt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffteilchen wärmehärtend sind und die wärmehärtenden Teilchen vorzugsweise Epoxyharz oder Acrylharz als wesentliche Harzkomponente enthalten.

6. Pulverprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffteilchen thermoplastisch sind und die thermoplastischen Teilchen vorzugsweise Celluloseacetatbutyratharz oder Polyterphthalatharz als wesentliche Harzkomponente enthalten.

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7· Pulverprodukt nach, einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Kunststoffteilchen und die • Metallschuppenteilchen, wenn sie verschmelzen, bei einem zusammenhängenden Film einen 85°-Glanz von mindestens 80 %, ein Gesamtreflexionsvermögen von mindestens 50 % und einen 45°-Glanz von mindestens 55 % (Halbskaienablesung) ergeben.

8. Pulverprodukt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffteilchen und die Metallschuppenteilchen, wenn sie verschmelzen, bei einem zusammenhängenden Film einen 20°-Glanz, 60°-Glanz und 45°- Glanz (Halbskalenablesung) von mindestens 100 % und ein Gesamtreflexionsvermögen von mindestens 50 % ergeben.

9. Pulverprodukt nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschuppenteilchen solche aus Aluminium sind und die Kunststoffteilchen auf wärmehärtendem Epoxyharz basieren, ein spizifisches Gewicht von 1,15 bis 1,98, einen Schmelzpunkt von 85 bis 96 C und eine Gelierungsdauer von annähernd 100 bis 120 Sekunden bei 182°C haben und flüchtige Substanzen unter 1 Gew.-% enthalten.

10. Pulverprodukt nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Metallschuppenteilchen in einer Menge von weniger als 30 % Gewicht, bezogen auf das Gesamtgewicht von Metallschuppenteilchen und Kunststoffteilchen, vorhanden sind.

11. Verfahren zur Herstellung eines poliertenMetall-Kunststoffpulverprodukts, dadurch gekennzeichnet, daß Metallschuppenteilchen und Kunststoffteilchen gemeinsam bürstenpoliert werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschuppenteilchen solche aus Aluminium sind und die Kunststoffteilchen auf wärmehärtendem Epoxyharz ba-

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sieren, ein spezifisches Gewicht von 1,15 bis 1,98, einen Schmelzpunkt von 85 bis 96°C und eine Gelierungsdauer von . annähernd 100 bis 120 Sekunden bei 182°C haben und flüchtige Substanzen unter 1 Gew.-% enthalten.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschuppenteilchen in einer Menge von weniger als 30 Gew.-?£, bezogen auf das Gesamtgewicht von Metallschuppenteilchen und Kunststoffteilchen, vorhanden sind.

Dr. Ve. / Ku S* A 1458

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