DE60213060T2

DE60213060T2 - Verfahren zum Herstellen und Aufbringen von einer Schutzüberzugszusammensetzung, sowie damit beschichtete Artikel

Info

Publication number: DE60213060T2
Application number: DE60213060T
Authority: DE
Inventors: Alain Postiau
Original assignee: BAGETTI
Current assignee: BAGETTI, MARQUAIN, BE
Priority date: 2002-03-21
Filing date: 2002-03-21
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2022-03-22
Also published as: DE60213060D1; EP1348490B1; ATE332760T1; EP1348490A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und Aufbringung einer Beschichtungszusammensetzung, insbesondere zum Schützen von Oberflächen vor unerwünschter Verunreinigung und zur Erleichterung der Entfernung der Verunreinigung. Diese Erfindung betrifft insbesondere das Schützen von Oberflächen von Aufhänge- und stützenden Teilen, die in Hochdrucksprühbehandlungen verwendet werden, wie Farbauftrag oder Reinigen.
Es ist in den meisten Fällen unvermeidlich, dass die unmittelbare Umgebung eines zu behandelnden Objekts durch eine bestimmte Menge Farbe oder Reinigungsmittel getroffen wird, und somit ist erwünscht, dass die Farbe oder das Reinigungsmittel auf den unerwünschten Bereichen leicht und ohne schädlichen Folgen entfernt werden kann.
In der WO-A-92/08555 ist eine schützende Beschichtung beschrieben, die beim Sprühfarbauftrag von Autos und Gebäuden verwendet werden kann. Sprühfarbauftragbehandlungen erfordern erhebliche Vorbereitungen, wobei man sich vergewissern muss, dass Teile eines Autos oder eines Gebäudes, die ohne Behandlung bleiben sollen, gegen Overspray geschützt werden. Dies erfolgt oft mit Masken und Tapes aus Papier oder Kunststoff. Deren Aufbringung ist eine arbeitsintensive und zeitraubende Tätigkeit, die mit großer Genauigkeit durchgeführt werden muss. Das in dieser Druckschrift beschriebene Maskierungsmaterial umfasst Polyvinylalkohol, Glycerin oder Triethylenalkohol, ein oberflächenaktives Mittel und Wasser. Es wird auf die zu schützende Oberfläche aufgebracht und anschließend getrocknet. Wenn die so behandelte Oberfläche in Kontakt mit Farbe gewesen ist, wird die Farbe trocknen gelassen, danach kann sie durch Abziehen oder mit Wasser entfernt werden.
US-A-5 972 494 beschreibt Zusammensetzungen von Fluorpolymeren, die eine erste Füllstoffkomponente, wie Glimmer, und eine zweite Füllstoffkomponente, wie Talkum, enthalten, die gegenüber Eindringen von Wasser und wässriger Säure beständig sind und brauchbare Beschichtungen für derartige Gegenstände, wie chemische Geräte, liefern.
Die Zusammensetzung kann als Beschichtungen verwendet werden, die durch elektrostatisches Sprühen von trockenem Pulver aufgebracht werden können.
Während des Sprühfarbauftrags oder der Hochdruckreinigung kleinerer Objekte müssen auch spezielle Vorsichtsmaßnahmen ergriffen werden. In derartigen Fällen werden die zu behandelnden Objekte entweder aufgehängt oder auf Trägern gehalten. Daher ist erwünscht, dass die Oberflächen der Aufhänge- oder Trägerteile sowie alle anderen Oberflächen, die von dem Overspray getroffen werden, so gefertigt sind, dass das Overspray der Farbe oder Verunreinigungen an diesen Oberflächen nicht permanent haftet und von diesen auch leicht entfernt werden kann. Es ist momentan üblich, verunreinigte Aufhänge- und Trägerteile mit speziellen Reinigungstechniken nach Gebrauch reinigen zu lassen. Dies ist jedoch teuer und zeitraubend.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Beschichtungszusammensetzung zum Schützen von Oberflächen vor unerwünschter Verunreinigung bereitzustellen, die beispielsweise in Kontakt mit Farbe und/oder Reinigungsbehandlungen kommen. Es ist insbesondere das Ziel dieser Erfindung, eine Beschichtungszusammensetzung bereitzustellen, die das Entfernen dieser Verunreinigung ermöglicht, wobei die Zusammensetzung die bestehenden schützenden Zusammensetzungen in Bezug auf ihre Charakteristika übertrifft.
Es ist nun überraschenderweise gefunden worden, dass dieses Ziel mit einer Beschichtungszusammensetzung erreicht werden kann, die eine Kombination aus einem flüssigen Lack und einem Pulverlack umfasst, wobei beide Lacke zusammen gehärtet sind, wobei der flüssige Lack eine Grundierung umfasst und der Pulverlack ein Fluorpolymer, insbesondere ein Polytetrafluorethylen, ein fluoriertes Ethan-Propan-Copolymer umfasst oder ein Perfluoralkoxy oder eine Mischung von zwei oder mehreren dieser Polymere umfasst.
Die Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, dass eine Kombination aus einem flüssigen Lack und einem Pulverlack auf die Oberfläche aufgebracht wird, wobei die Kombination eine Grundierung sowie Fluorpolymer umfasst, insbesondere ein Polytetrafluorethylen, ein fluoriertes Ethan-Propan-Copolymer oder ein Perfluoralkoxy oder eine Mischung von zwei oder mehreren dieser Polymere.
Tetrafluorethylenpolymer, das unter dem Namen Teflon besser bekannt ist, besitzt bekanntermaßen gute Antihaftcharakteristika. Die Charakteristika dieses Materials allein erwiesen sich jedoch nicht als ausreichend zur Bereitstellung einer Beschichtungszusammensetzung, die das gewählte Ziel erreicht.
Fluoriertes Ethan-Propan-Copolymer und Perfluoralkoxy sind Beschichtungsmaterialien, die auch günstige Antihaftcharakteristika zeigen, deren Charakteristika allein jedoch nicht ausreichen, um das Erhalten einer Beschichtungszusammensetzung zu ermöglichen, die das gewählte Ziel erreicht.
Die nicht offensichtliche Kombination eines flüssigen Lacks und eines trockenen Lacks aus Tetrafluorethylenpolymer und/oder Polyfluoranioxid, die die Basis der Erfindung bildet, führt überraschenderweise zu einer Beschichtungszusammensetzung, an der Farbe und andere Substanzen, wie Schmutz, nicht oder nicht permanent haften und von der sie leicht entfernt werden können.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Herstellung der schützenden Beschichtungszusammensetzung die folgenden Schritte:

– Aufbringen einer Grundierungsschicht auf die Oberfläche als flüssiger Lack;
– Aufbringen einer Pulverbeschichtungszusammensetzung, die ein Polytetrafluorethylen, ein fluoriertes Ethan-Propan-Copolymer oder ein Perfluoroalkoxy, oder eine Mischung von zwei oder mehreren dieser Polymere umfasst, auf die flüssige Schicht;
– Härten dieser Schichten bei erhöhter Temperatur.

Es wurde gefunden, dass der Pulverlack während des Härtens schmilzt, und dass diese Schmelze an der Grundierung fixiert wird.
Das Gewichtsverhältnis des flüssigen Lacks und des trockenen Lacks und auch des Tetrafluorethylenpolymers und Polyfluoranioxids untereinander ist für diese Erfindung nicht entscheidend und kann aus einem weiten Bereich ausgewählt werden. Die Beschichtungsdicke des flüssigen Lacks nach dem Härten ist vorzugsweise 7 bis 15 μm, insbesondere etwa 10 μm, und diejenige des Pulverlacks nach dem Härten ist etwa 12 bis 20 μm, vorzugsweise etwa 15 μm. Eine zu geringe Beschichtungsdicke geht auf Kosten der Lebensdauer der Beschichtung und hat einen nachteiligen Einfluss auf die Antihaftcharakteristika der Beschichtungszusammensetzung.
Die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung kann gewünschtenfalls andere Komponenten enthalten, wie weitere Antihaftmittel, Füllstoffe, Adhäsionsmittel, Färbungsmittel, einen Härter, eine Deckschicht, usw.
Vor der Aufbringung der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung auf die zu behandelnde Oberfläche wird diese Oberfläche vorzugsweise zuvor gründlich gereinigt. Diese Reinigung kann auf vielerlei Weisen durchgeführt werden, die dem Fachmann bekannt sind. Es ist besonders wichtig, dass die zu behandelnden Oberflächen entfettet sind. Das Entfetten kann auch auf vielerlei Weise durchgeführt werden, wobei die Art des Materials und des Schmutzes berücksichtigt werden müssen. Vorzugsweise werden Metallobjekte außer Aluminium thermisch in einem Ofen bei einer Temperatur von 300 bis 400°C entfettet. Aus Aluminium hergestellte Objekte werden vorzugsweise mit wohlbekannten Lösungsmitteln chemisch entfettet.
Ein weiteres Reinigungsverfahren ist Sandstrahlen der zu behandelnden Objekte, beispielsweise mit Siliziumoxid (Sand) und Aluminiumoxid als Sandstrahlmittel. Ein geeignetes Sandstrahlmittel ist Korundaluminiumoxid Typ 24, vorzugsweise die reinste Sorte, um Korrosion der darunter befindlichen Schicht zu vermeiden. Das Sandstrahlen wird vorzugsweise mit einem Druck von etwa 3,5 bar durchgeführt, bezogen auf einen Aufprall mit einer Tiefe von etwa 10 μm.
Die beiden oben beschriebenen Reinigungsschritte werden vorzugsweise nacheinander mit den zu behandelnden Oberflächen durchgeführt, wobei der Entfettungsschritt üblicherweise zuerst durchgeführt wird. Die zu behandelnden Oberflächen werden nach dem Sandstrahlen so rasch wie möglich weiterbehandelt, um Oxidation zu vermeiden.
Die Zinkschicht enthält vorzugsweise zwei Komponenten, nämlich Zink in Pulverform und einen Härter in flüssiger Form, was dem Fachmann bekannt ist. Die beiden Komponenten werden vorzugsweise mit einem Mischer gemischt, so dass ein flüssiges Produkt gebildet wird. Ein geeignetes Mischungsverhältnis von Zink:Härter ist beispielsweise etwa 1:2. Die so erhaltene Mischung wird vorzugsweise unmittelbar nach dem Sandstrahlen auf die zu behandelnden Oberflächen gesprüht. Die Objekte werden als nächstes trocknen und härten gelassen, beispielsweise 12 Stunden bei Raumtemperatur. Um das Trocknungsverfahren zu beschleunigen, kann die Temperatur erhöht werden oder Wasser kann als Nebel auf die zu behandelnden Objekte gesprüht werden.
Nach dem Entfetten und/oder Sandstrahlen und der möglichen Aufbringung einer Zinkschicht oder einer ähnlichen Schicht aus einem anderen Material wird die erste Schicht aufgebracht, die einen Teil der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung bildet, nämlich die Grundierungsschicht. Allgemein sind viele Grundierungen zur Verwendung in der Beschichtungszusammensetzung geeignet, was zu einer Auswahl aus einem weiten Bereich führt. Geeignete Grundierungen umfassen beispielsweise Diaceton, Methylisobutylieton und Dyrrplidon. Sehr geeignete Grundierungen sind Grundierungen auf Lösungsmittelbasis, beispielsweise eine Grundierung Primer Black 423–604 BL von Dupont. Die Grundierung kann einen geeigneten Härter umfassen. Die Grundierung wird vorzugsweise auf die zu behandelnde Oberfläche gesprüht, insbesondere mit einem Sprühdruck von etwa 3,5 bar. Die Dicke der Grundierungsschicht beträgt vorzugsweise 10 bis 15 μm nach dem Härten bei erhöhter Temperatur.
Als nächstes wird der trockene Lack aus Polytetrafluorethylen, einem fluorierten Ethan-Propan-Copolymer oder einem Perfluoralkoxy oder einer Mischung von zwei oder mehr von diesen Polymeren aufgebracht, vorzugsweise auch durch Sprühen des Lacks auf die Oberfläche. Eine übliche Technik für seine Aufbringung ist elektrostatisches Sprühen. Für die Aufbringung des Pulverlacks werden die Pulver dieser Verbindungen zuvor geschmolzen, wobei in einigen Fällen beide Schmelzen gemischt werden, danach wird die Schmelze von einer oder beiden Substanzen oder der Mischung aufgesprüht. Die Mischung kann auch hergestellt werden, indem die Pulver der beiden Komponenten zuvor gemischt werden und danach diese Mischung schmelzen gelassen wird. Gewünschtenfalls wird ein geeignetes Lösungsmittel zugefügt, damit die Verbindung(en) besser gesprüht werden kann bzw. können. Die Dicke des aufgebrachten trockenen Lacks beträgt im geschmolzenen Zustand vorzugsweise etwa 20 μm. Die so gebildete Schicht wird vorzugsweise etwa 30 Minuten ruhen gelassen, bevor der Härtungsprozess gestartet wird.
Der Härtungsprozess bildet einen wichtigen Teil des Herstellungsverfahrens, wobei man sich vor übermäßigen Temperaturschwankungen schützen muss. Es ist wichtig, dass das Teil, dessen Oberfläche beschichtet wird, nicht zu rasch erwärmt wird, damit bewirkt wird, dass das Teil eine homogene Temperatur hat und eine homogene Schmelze erhalten wird. Die Temperatur des Härtungsprozesses liegt vorzugsweise im Bereich von 300 bis 370°C, insbesondere zwischen 315 und 340°C. Die Härtungsdauer beträgt üblicherweise etwa 10 bis 15 Minuten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Temperaturgradient verwendet, gemäß dem die Temperatur in etwa einer Stunde von Raumtemperatur auf etwa 340°C erhöht wird, danach wird die Temperatur etwa 10 Minuten auf diesem höchsten Wert gehalten. Als nächstes wird das Produkt luftgekühlt. Dieser Prozess benötigt etwa eine Stunde, während der die erhaltene Beschichtungszusammensetzung härtet.
Die so hergestellte Beschichtungszusammensetzung hat sehr vorteilhafte Charakteristika, insbesondere in Bezug auf die Entfernung von Farboverspray und Schmutz unterschiedlicher Art. Diese Materialien können leicht von einer Oberfläche entfernt werden, die mit der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung ausgestattet worden ist, beispielsweise durch Anwenden eines Hochdruckwasserreinigers oder alternativ mit Luft unter hohem Druck. Die zu entfernende Farbe wird am besten entfernt, wenn sie getrocknet ist. Die Materialien werden gewünschtenfalls von der schützenden Beschichtung entfernt, indem sie abgezogen werden.
Die erfindungsgemäße schützende Beschichtungszusammensetzung kann für viele Anwendungen verwendet werden, ist jedoch besonders geeignet für Metall. Diese Anwendungen umfassen das Abdecken von Aufhänge- und Montagesystemen, wie jenen, die in Sprühstraßen vorhanden sind, die während des Farbauftragungsprozesses durch Öfen geführt werden, casu quo-Lackierprozess. Solche Sprühstraßen können automatisiert sein, wobei Riemenfördersysteme (einschließlich Siebplatten und Förderriemenketten) effizient eingesetzt werden können, die in solchen Fällen vorzugsweise auch mit einer erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung geschützt werden. Die Anwendungen umfassen ferner Gitter, beispielsweise Fußbödengitter und Paneele in Sprühkabinen (zur Aufbringung von Grundierung sowie von Grundlack und Klarlack); Filterhalter; Roboterteile; Sprühturbinen, Rohrleitungen, Ventilatoren von Abgassystemen, Wasservorhänge und "Flutauftrag"-Kabinen (Flow-Coating).
Die Erfindung wird nun durch die folgenden Beispiele näher erläutert, die in keinerlei Weise als Einschränkung der Erfindung angesehen werden sollen.
Beispiel 1
Ein Aufhängeständer wurde 60 Minuten lang entfettet, indem er in einem Ofen auf 350°C erwärmt wurde. Der Ständer wurde nach dem Abkühlen sandgestrahlt, bis ein Aufprall von 10 bis 15 μm erreicht war. Danach wurde eine Grundierung, Typ Black 423–604 BL von DuPont, mit einer Dicke von etwa 15 μm aufgebracht. Über die flüssige Grundierungsschicht wurde eine Schicht eines PFA-Pulverlacks aufgebracht, die nach dem Härten eine Dicke von etwa 15 μm hatte. Nach der Aufbringung des Pulverlacks wurde der Aufhängeständer in einem Ofen etwa 60 Minuten auf 350°C erwärmt, um die Beschichtung zu härten.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen begrenzt, sondern umfasst auch alle Modifikationen, Varianten, die auf dieser Beschreibung basieren, ob in Kombination mit dem Stand der Technik oder nicht, und die innerhalb der Reichweite des Experten auf diesem Gebiet liegen. Derartige Ausführungsformen gehören auch zu dieser Erfindung. Die beanspruchten Rechte sind durch die folgenden Ansprüche definiert.

Claims

Verfahren für die Herstellung einer Beschichtung auf einer Oberfläche, insbesondere zum Schutz der Oberfläche gegen unerwünschte Verunreinigung und zur Erleichterung der Entfernung der Verunreinigung von dieser Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst: a. Aufbringen einer flüssigen Grundierung auf die Oberfläche; b. Aufbringen einer Pulverbeschichtungszusammensetzung, die ein Polytetrafluorethylen, ein fluoriertes Ethan-Propan-Copolymer oder ein Perfluoroalkoxy, oder eine Mischung von zwei oder mehreren dieser Polymere umfasst; c. Härten dieser Schichten bei erhöhter Temperatur, mit der Vorgabe, dass die Dicke der Grundierungsschicht im gehärteten Zustand zwischen 7–15 μm beträgt, und die Dicke der Pulverbeschichtungsschicht im gehärteten Zustand zwischen 12–30 μm beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Härten bei einer Temperatur zwischen etwa 300 und etwa 370°C durchgeführt wird, vorzugsweise zwischen 315°C und 340°C.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur beim Härteprozess während einer Stunde von Raumtemperatur auf etwa 350°C steigen gelassen wird, und dass die Temperatur während etwa 10 Minuten bei 350°C gehalten wird, wonach die Oberfläche abkühlen gelassen wird.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten der Pulverbeschichtung geschmolzen sind, bevor sie auf die Oberfläche aufgebracht werden.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt 2 des Verfahrens die so gebildete Beschichtung für etwa 30 Minuten ruhen gelassen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche vor der Behandlung mit der Grundierung gereinigt wird, was den Schritt des Sandstrahlens der Oberfläche mit einem Druck von etwa 3,5 bar umfasst.
Verwendung einer Zusammensetzung, die eine Kombination eines flüssigen Lacks und eines Pulverlacks umfasst, wobei der flüssige Lack eine Grundierung ist und der trockene Lack aus Polytetrafluorethylen oder fluoriertem Ethan-Propan-Copolymer besteht oder ein Perfluoroylkoxy oder eine Mischung von zwei oder mehreren dieser Polymere umfasst, um eine nichtklebende Oberfläche auf stützenden Teilen in Sprühkabinen bereitzustellen.
Objekt, das mit einer Oberfläche versehen ist, die ganz oder teilweise mit einer Beschichtungszusammensetzung gemäß Anspruch 1 beschichtet wurde, und die eine Kombination eines flüssigen Lacks und eines Pulverlacks umfasst, wobei der flüssige Lack die Grundierung ist und der trockene Lack aus einem Polytetrafluorethylen oder einem Ethan-Propan-Copolymer besteht oder ein oder ein Perfluoroylkoxy oder eine Mischung von zwei oder mehreren dieser Polymere umfasst, mit einer Gesamtdicke im gehärtenen Zustand von 19–35 μm.