DE19623962A1 - Elektrotauchlack für metallische Schüttgüter - Google Patents
Elektrotauchlack für metallische SchüttgüterInfo
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Description
Elektrotauchlacke werden in der industriellen Beschich
tungstechnik dort eingesetzt, wo metallisch leitfähige
Substrate in hohen Stückzahlen lackiert werden. Das
Verfahren beruht darauf, daß in einem Lackbecken die
als Anode- bzw. Kathode geschalteten Werkstücke mit
Lack beaufschlagt werden. Am Werkstück findet hierbei
eine Neutralisation des in Lösung befindlichen Lack
systems und ein Niederschlag auf der Elektrode statt.
Das Verfahren bewährt sich insbesondere zur Beschich
tung von Metallartikeln in hohen Stückzahlen. Durch
die elektrische Abscheidung können dünne porenfreie
Schichten erzielt werden.
Neben den bekannten Anwendungen in der Beschichtung
von Automobilkarossen sind eine Reihe von Beschich
tungen bekannt, die zur Oberflächenveredlung von
industriellen Gütern dienen. Beispiele hierfür sind
Stahlfelgen, Radiatoren, Hausgeräte und viele andere
mehr.
Üblicherweise werden die Teile in automatischen Anla
gen in einer Aufhängung, die die Kontaktierung mit der
elektrischen Spannung sicherstellt, dem Lackierbecken
zugeführt.
Nach der Abscheidung passieren die abgeschiedenen Lack
filme einen Einbrennofen, in dem der abgeschiedene
flüssige Film zu festen, duroplastischen Filmen vernetzt
wird.
Die eingesetzten Lacke bestehen grundsätzlich, wie alle
Lackmaterialien, aus Bindemitteln, Pigmenten, Füll
stoffen, Additiven und geringen Mengen Lösemitteln sowie
als Lösemittel Wasser und Neutralisationsmittel.
Von entscheidender Bedeutung sind normalerweise die
Bindemittel. Diese bestimmen in ihrer Zusammensetzung
Abscheidung, Umgriff, Spannungsstabilität, Korrosions
schutz, Vernetzung etc. Man unterscheidet nach Abschei
dung des Lackes an der Anode anodische Tauchlacke (ATL)
und an der Kathode kathodische Tauchlacke (KTL). Die
Löslichkeit in Wasser wird bei den Bindemitteln
üblicherweise z. B. durch Verwendung von Caboxylgruppen
(ATL) oder Aminogruppen (KTL) sichergestellt. Da die
Abscheidung mit Hilfe des elektrischen Spannungsfeldes
sichergestellt wird, genügen geringe Konzentrationen
bzw. Lackfestkörper. Bei der Verabscheidung verarmt
die Umgebung der Elektrode an Lack, die Nachlieferung
des Lackmaterials aus dem wässerigen Tauchbecken er
folgt durch Diffusion. Entsprechend dem verbrauchten
Lackmaterial wird durch Nachfüllware der Badfestkörper
auf konstantem Niveau gehalten. Die neben den Binde
mitteln verwendeten Lackbestandteile Pigmente, Füll
stoffe und Additive haben ähnliche Bedeutung wie in
allen anderen Lackanwendungen, wobei insbesondere die
Verwendung von Füllstoffen in Elektrotauchlackanwen
dungen nur in geringem Umfang verwirklicht wird, da
die Eigenschaften des Lackfilms im wesentlichen durch
die Eigenschaften des verwendeten Bindemittels im
Hinblick auf physikalisch-technologische Werte und
das Verhalten bei der Abscheidung dargestellt werden.
Da im allgemeinen dünne Lackfilme mit Schichtdicken
von 35 µm und weniger aufgebracht werden, und üblicher
weise zur Erzielung gleichmäßiger dünner Schichten ge
ringe Badfestkörper verwendet werden, verbietet sich
die Verwendung von großen Füllstoffmengen. Der Stand
der Technik mit der Verwendung großer Badvolumina, ge
ringer Festkörper und Spezifikationen, die insbesondere
durch bestimmte Bindemittelkombination erzielbar werden,
verbietet die Verwendung von größeren Mengen Füllstoff
im Lack, da hierdurch z. B. das Absetzverhalten des
verdünnten Badansatzes negativ beeinflußt würde.
Die Verwendung des Elektrotauchlackverfahrens für Klein
teile (metallische Schüttgüter) verbietet sich in der
industriellen Praxis dadurch, daß der Aufwand zur
Aufhängung (elektrische Kontaktierung) der Kleinteile
in keinem Verhältnis zu den dadurch entstehenden Kosten
pro Teil steht. Aus diesem Grunde hat die Beschichtung
von Kleinteilen erst zögernd Einzug in die industrielle
Lackiertechnik gefunden.
Es sind Verfahren bekannt, mit denen Kleinteile im
Durchlaufverfahren beschichtet werden, z. B. das der
archimedischen Schraube, in der eine kontinuierliche
Beschichtung im Elektrotauchlackverfahren von Kleinteilen
möglich ist. Die Teile werden nicht einzeln aufgehängt,
sondern in einem Schneckenförderer durch das Lackbecken
geführt (siehe auch EP-0 627 022/WO93/17155/DE 42 05 672).
Der elektrische Kontakt wird hier durch einzelne elektri
sche Kontakte und die gegenseitige Kontaktierung der
Teile in der Schüttung durchgeführt. Der Vorteil bei
diesem Verfahren ist die Möglichkeit, in kurzen Zeit
räumen große Mengen von Kleinteilen kontinuierlich zu
beschichten. Im Anschluß an die kontinuierliche Teil
beschichtung werden die Teile als Schüttgut in einem
Durchlaufofen, auf einem Ofenband aufgeschüttet, der
Einbrennung und Aushärtung des Lackfilmes zugeführt.
Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß so
wohl im Durchlaufautomaten als auch im Einbrennofen
die Teile gegenseitig kontaktieren und durch die Über
wälzung der Teile und den gegenseitigen Kontakt von
Lackfilm gegen Lackfilm sowohl Beschädigungen der Lack
filme, als auch beim Einbrennen ein Verkleben der Lack
filme beim Viskositätsabfall während des Einbrenn
prozesses und anschließende Fixierung durch die Ver
netzung auftreten.
Eine breite Verwendung dieses Ver
fahrens ist daher nur möglich, wenn der Anteil der Be
schädigungen des abgeschiedenen Lackfilms sowie der
Beschädigungen und Verklebungen während des Einbrennens
minimiert werden.
Um dieses zu erreichen, schlägt die Erfindung die in
den Patentansprüchen angegebene Lösung vor.
Es zeigt sich, daß entgegen dem Stand der Technik die
Verwendung von größeren Mengen Füllstoffen in den einge
setzten Elektrotauchlacken die oben beschriebenen Be
schädigungen der Lackfilme deutlich auf ein tolerier
bar es Maß herabsenken.
Den gewünschten Effekt ergeben Füllstoffe mit mittleren
Korngrößen von 0,2-2 µm, vorzugsweise 0,3-0,7 µm,
entsprechend 1-20%, vorzugsweise 2-10% der
Schichtdicken des abzuscheidenden Films, die Dichten
der Füllstoffe liegen zwischen 1,5 und 4,5 entsprechend
vorzugsweise 1,6-3,5 g/cm³.
Ebenso beeinflußt die Art des Füllstoffes ganz wesent
lich den positiven Effekt als sogenannter Abstandhalter
sowie das Verhalten im Absetzen im Lackbecken. Es wurde
festgestellt, daß insbesondere die Verwendung von struk
turbildenden Füllstoffen, z. B. von Aluminiumsilikaten,
Magnesiumsilikaten unterschiedlicher chemischer Struktur
sowie Siliziumdioxid und Kaolin, einzeln oder in
Kombination, in bestimmten Korngrößenverteilungen, wie
oben beschrieben, deutliche Verbesserungen in
Oberflächenbeschädigungen bzw. -verklebungen ergibt.
Die beschriebenen unverdünnten Lackmaterialien beim
Einsatz als 1K-System weisen Festkörper von 40-80%,
vorzugsweise 50-75% auf und werden für die
Verarbeitung mit Wasser auf Verarbeitungsfestkörper
von 8-25%, vorzugsweise 10-20%, verdünnt
(alle % Angaben in Gewichtsprozent).
Ganz wesentlich ist die Menge des eingesetzten Füll
stoffs. Bezogen auf die beschriebenen unverdünnten
Lackmaterialien werden üblicherweise entsprechend dem
Stand der Technik, maximal 10% Füllstoff und weniger
eingesetzt.
Die erfindungsgemäßen Mengen Füllstoff sind 10 bis 25%,
im unverdünnten Lack vorzugsweise 15-23%.
Als weiteres Maß für die Höhe des Füllgrades im unver
dünnten Lackmaterial dient die
Pigmentvolumenkonzentration PVK. Die üblichen, dem Stand
der Technik entsprechenden PVK sind < 10.
Die erfindungsgemäß verwendeten Pigment-Volumen-Konzen
trationen liegen zwischen 10,0 und 40, vorzugsweise
zwischen 12-35.
Die nachfolgenden Beispiele zeigen typischen Rezepturen,
die dem Stand der Technik entsprechen. Beispiel 1: Eine
anodische Tauchlackrezeptur und Beispiel 2: eine
kathodische Tauchlackrezeptur.
Beispiele 3 und 4 zeigen entsprechende Rezepturen für
anodische und kathodische Abscheidung mit Bindemittel-
Füllstoff-Verhältnissen wie sie der Erfindung
entsprechen, in denen beschädigungsarme schwarze Elektro
lackierungen von Kleinteilen durchgeführt wurden.
53,0% Resydrol SWY 326
20,0% Cymel 1130
5,5% Amin-Lösung
8,0% Iso-Butanol
5,0% Talkum
2,0% Farbruß
6,5% Wasser
PVK = 5,0
20,0% Cymel 1130
5,5% Amin-Lösung
8,0% Iso-Butanol
5,0% Talkum
2,0% Farbruß
6,5% Wasser
PVK = 5,0
46,5% E45K Luhydran
10,0% Cymel 1130
8,0% Iso-Butanol
1,2% Essigsäure
5,0% Talkum
2,0% Iso-Decanol
25,3% Wasser
2,0% Farbruß
PKV = 7,1
10,0% Cymel 1130
8,0% Iso-Butanol
1,2% Essigsäure
5,0% Talkum
2,0% Iso-Decanol
25,3% Wasser
2,0% Farbruß
PKV = 7,1
43,5% Reydrol SWY 326
12,0% Cymel 1130
5,5% Amin-Lösung
8,0% Iso-Butanol
2,0% Farbruß
15,0% ASP 600
7,5% mod. synth. Wachs
6,5% Wasser
PVK = 13,1
12,0% Cymel 1130
5,5% Amin-Lösung
8,0% Iso-Butanol
2,0% Farbruß
15,0% ASP 600
7,5% mod. synth. Wachs
6,5% Wasser
PVK = 13,1
32,3% E45K
7,0% Cymel 1130
8,0% Iso-Butanol
1,2% Essigsäure
2,0% Farbruß
15,0% ASP 600
7,5% mod. synth. Wachs
27,0% Wasser
PVK = 18,5
Dabei bedeuten:
Bindemittel:
Resydrol SWY 326 Acrylharz
Luhydran E 45 K Kondensationsprodukt aus Expoxidharz und alipha tischem Amin.
Härter:
Cymel 1130 Methylierter, butylierter Melamin-Formaldehyd Vernetzer
Neutralisationsmittel:
Amin-Lösung 2-Dimethylamino-Ethanol
Essigsäure CH₃ COOH
Pigment (Farbgebung):
Farbruß Kohlenstoff, armoph
Füllstoff:
Talkum: Magnesiumsilikathydrat
ASP 600 Aluminim-Hydro-Silikat
Mod. synthetischer Wachs Polyethylen/halogenierter Kohlen wasserstoff
Lösemittel:
Iso-Butanol 2-Methylpropanol-1
Iso-Decanol Isomergemisch aus C10H21OH
Wasser H₂O
7,0% Cymel 1130
8,0% Iso-Butanol
1,2% Essigsäure
2,0% Farbruß
15,0% ASP 600
7,5% mod. synth. Wachs
27,0% Wasser
PVK = 18,5
Dabei bedeuten:
Bindemittel:
Resydrol SWY 326 Acrylharz
Luhydran E 45 K Kondensationsprodukt aus Expoxidharz und alipha tischem Amin.
Härter:
Cymel 1130 Methylierter, butylierter Melamin-Formaldehyd Vernetzer
Neutralisationsmittel:
Amin-Lösung 2-Dimethylamino-Ethanol
Essigsäure CH₃ COOH
Pigment (Farbgebung):
Farbruß Kohlenstoff, armoph
Füllstoff:
Talkum: Magnesiumsilikathydrat
ASP 600 Aluminim-Hydro-Silikat
Mod. synthetischer Wachs Polyethylen/halogenierter Kohlen wasserstoff
Lösemittel:
Iso-Butanol 2-Methylpropanol-1
Iso-Decanol Isomergemisch aus C10H21OH
Wasser H₂O
Beim Einsatz von 2-Kompoixenten-Systemen aus Bindemittel
und Pigmentpaste, wie z. B. bei KTL-Systemen eingesetzt,
wird der Füllstoff vorzugsweise in der sogenannten
Pigmentpaste eingesetzt. Bezogen auf den Festkörper
der Mischung werden die gleichen Füllstoffkonzentrationen
verwendet wie sie oben beschrieben sind.
Die besonderen Vorteile des erfindungsgemäßen Elektro
tauchlackes sind, daß die Füllstoffzugabe den Klebeeffekt
der zu beschichtenden Teile aneinander vermindert
und auch Schäden in der Beschichtungsvorrichtung,
insbesondere Trommel etc. weitgehend mindert.
Zudem wird das Aneinanderkleben der beschichteten Teile
im Aushärteofen weitgehend unterbunden. Auch mechanische
Beschädigungen der beschichteten Teile durch Überrollen
oder dergleichen in der Trommel werden durch den hohen
Füllstoffanteil vermieden.
Claims (5)
1. Elektrotauchlack zur Beschichtung von metallischen,
elektrisch leitfähigen Substraten, bestehend aus
Bindemitteln, Pigmenten, Füllstoffen, Additiven und
geringen Mengen Lösemittel sowie als Lösemittel
Wasser und Neutralisationsmittel, wobei als Binde
mittel vorzugsweise Carboxylgruppen oder Aminogruppen
eingesetzt sind, wobei ferner der unverdünnte Lack
beim Einsatz als Einkomponentensystem Festkörper
in der Größenordnung von 40 bis 80 Gew.-%, vorzugs
weise 50 bis 75 Gew.-%, aufweist und mit Wasser auf
Verarbeitungsfestkörper von 8 bis 25 Gew.-%, vorzugs
weise 10 bis 20 Gew.-%, verdünnt ist, dadurch gekenn
zeichnet, daß Füllstoff in einer Menge von 10 bis
25 Gew.-%, vorzugsweise 15 bis 23 Gew.-%, im unver
dünnten Lack enthalten ist.
2. Elektrotauchlack nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß als Füllstoff strukturbildende Füll
stoffe, insbesondere Aluminiumsilikate und/oder
Magnesiumsilikate unterschiedlicher chemischer
Struktur, Siliziumdioxid und Kaolin, einzeln
oder in Kombination eingesetzt sind.
3. Elektrotauchlack nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß Füllstoffe mit einer mittleren
Korngröße von 0,2 bis 2 µm, vorzugsweise 0,3 bis 0,7 µm,
entsprechend 1 bis 20%, vorzugsweise 2 bis
10%, der Schichtdicken des abzuscheidenden Lackfilms
eingesetzt sind, wobei die Dichten der Füllstoffe
zwischen 1, 5 und 4,5, vorzugsweise 1,6-3,5 g/cm³
liegen.
4. Elektrotauchlack nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Pigmentvolumenkonzen
tration zwischen 10 bis 40 Vol.-%, vorzugsweise
zwischen 12 und 35 Vol.-%, liegt.
5. Verwendung eines Elektrotauchlackes nach einem der
Ansprüche 1 bis 4 in einer kontinuierlichen Durch
laufbeschichtungsvorrichtung, insbesondere einer
Trommel.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1996123962 DE19623962C5 (de) | 1996-06-15 | 1996-06-15 | Verwendung von Einkomponenten-Elektrotauchlacken zur Beschichtung von metallischen, elektrisch leitfähigen Schüttgütern in einer kontinuierlichen Durchlauf-Beschichtungsvorrichtung |
| DE19655362A DE19655362B4 (de) | 1996-06-15 | 1996-06-15 | Verwendung eines unverdünnten 2-Komponenten Elektrotauchlackes für metallische Schüttgüter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1996123962 DE19623962C5 (de) | 1996-06-15 | 1996-06-15 | Verwendung von Einkomponenten-Elektrotauchlacken zur Beschichtung von metallischen, elektrisch leitfähigen Schüttgütern in einer kontinuierlichen Durchlauf-Beschichtungsvorrichtung |
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Family
ID=7797062
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| DE1996123962 Expired - Lifetime DE19623962C5 (de) | 1996-06-15 | 1996-06-15 | Verwendung von Einkomponenten-Elektrotauchlacken zur Beschichtung von metallischen, elektrisch leitfähigen Schüttgütern in einer kontinuierlichen Durchlauf-Beschichtungsvorrichtung |
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|---|---|---|---|
| DE19655362A Expired - Lifetime DE19655362B4 (de) | 1996-06-15 | 1996-06-15 | Verwendung eines unverdünnten 2-Komponenten Elektrotauchlackes für metallische Schüttgüter |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE3938883A1 (de) * | 1989-11-24 | 1991-05-29 | Basf Lacke & Farben | Verfahren zum beschichten elektrisch leitfaehiger substrate und kathodisch abscheidbarer waessriger elektrotauchlack |
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-
1996
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- 1996-06-15 DE DE19655362A patent/DE19655362B4/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2113538A1 (de) * | 2008-04-30 | 2009-11-04 | Emil Frei GmbH & Co. KG | Anodisches Tauchlacksystem |
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