HUP0203727A2

HUP0203727A2 - Antisztatikus porbevonó készítmények és alkalmazásuk

Info

Publication number: HUP0203727A2
Application number: HU0203727A
Authority: HU
Inventors: Peter Gottschling; Zbigniew Stachyra; Maria Strid
Original assignee: E.I. Du Pont De Nemours And Co.
Priority date: 1999-12-04
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2003-03-28
Also published as: DE60038049D1; DK1248822T3; DE60038049T2; MXPA02005542A; JP2003515652A; AU3005301A; PL355688A1; NO20022466L; CN1234781C; AU773372B2; EP1248822B1; CA2391453A1; EP1248822A1; US20030116754A1; RU2228939C2; ATE386088T1; ES2301496T3; TR200201469T2; CZ20021918A3; NO20022466D0

Abstract

Porbevonó készítmények keveréke, amely antisztatikus bevonatokelőállítására használható, és 2,5-95 tömeg% egy vagy több nem vezető,hőre keményedő poranyagot, és 95-2,5 tömeg% egy vagy több vezető, hőrekeményedő porbevonó anyagot tartalmaz. Ó

Description

S.B. G.&K.

Szabadalmi Ügyvivői Iroda

74.803/DE H-1062 Budapest, Andrássy út 113. KO/ a a λ Telefon. 461 1000, Fax. 461-1099 τ

P0203727 J pWJSy

ANTISZTATIKUS PORBEVONÓ KÉSZÍTMÉNYEK ÉS ALKALMAZÁSUK

A találmány tárgya porbevonó készítmény, ennek alkalmazása antisztatikus tulajdonságú, bevont felületek előállítására és bevonattal ellátott hordozók.

Hőre keményedé porbevonatokat számos esetben használnak védő- vagy díszítő bevonat céljából. A porbevonatok legfontosabb előnye a gyors felvitel, az alacsony emisszió és a kis hulladékképződés. A porbevonatokat rendszerint elektrosztatikus szórási eljárással viszik fel. A port súrlódással vagy koronakisüléssel töltik fel, és ezután viszik fel a hordozóra, ahol elektrosztatikus erők hatására tapad meg. A hordozót a porbevonat lágyuláspontja fölötti hőmérsékletre melegítik. A porbevonat ekkor megolvad és folytonos filmet képez a hordozón. További melegítésre megindul a bevonó készítmény térhálósodása. Hűtés után tartós, rugalmas bevonat jelenik meg.

Egyes alkalmazásokban kívánatos, hogy a bevont felület elektromos felületi ellenállása kicsi legyen, hogy antisztatikus vagy akár elektromos vezető tulajdonságokat mutasson. il_yen például az a bútorzat, amelyet elektronikus berendezések szerelőhelyiségeiben használnak, azok a bútorok és berendezések, amelyeket robbanásbiztos helyeken használnak, az elektronikus berendezések tartályai vagy házai stb. Azok a szabványok, amelyek azoknak az anyagoknak a felületi vezetőképességére vonatkoznak, melyeket az elektrosztatikus kisülésre érzékeny eszközök kezelésére szolgáló helyeken használnak, megtalálhatók például az EN 100 015-1 európai szabványban vagy az SP-Method 2472 svéd szabvány2 ban.

Az antisztatikus vagy elektromos vezető tulajdonságokat hagyományosan úgy hozzák létre, hogy nagy mennyiségű vezető adalékot, például kormot, speciálisan bevont pigmenteket vagy fémporokat tartalmazó folyékony festéket alkalmaznak.

Számos kísérlet történt a porbevonatok elektromos vezetőképességének növelésére, hogy a fent említett területeken porbevonatokat alkalmazhassanak. Például a CN 1099779 szabadalmi bejelentés szerint vezető mikrorészecskék, például grafit, acetilénkorom vagy cink-oxid viszonylag nagy koncentrációját adják a porbevonó készítményekhez. Ennek az eljárásnak az a hátránya, hogy a grafitot vagy acetilénkormot tartalmazó bevonatok általában nem teszik lehetővé világos színű bevonatok előállítását. Másrészt, a nagy mennyiségű világos színű töltőanyag, például cink-oxid hatására a bevonat elektromos vezetőképessége rosszul reprodukálható (lásd ”N.G. Schibrya et al.Antistatic decorative coatings based on coating powders Electron, Russia Lakokras. Mater. Ikh. Prímen. (1966) (12) 19-22. o. és az ott megadott hivatkozások) . Ebben a hivatkozásban olyan vezető bevonatokat ismertetnek, amelyekben nagyon sok fémpor van. Az ilyen porbevonó készítményeknek nagyon nagy a fajsúlyúk, ezért nehezen vihetők fel a hordozóra. Ezenkívül a finom fémporok használata a biztonság szempontjából veszélyt jelent a porok gyártása és alkalmazása során.

A DE-A-198 09 838 számú német szabadalmi bejelentés vezető polimer anyagok adagolását ismerteti a porbevonattal ellátott felületek elektromos vezetőképességének növelésére. Ezek a poli merek ugyancsak feketék vagy sötétek, így sötét porbevonatokat hoznak létre.

Az US 4,027,366 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás olyan porok keverékének alkalmazását ismerteti, amelyek dielektromos állandója különböző, és az egyik por vezető fém vagy nemfém. Az US 4,027,366 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom célja az, hogy egy lépésben állítsanak elő többrétegű bevonatot. Nem említik az antisztatikus tulajdonságú bevonatokat vagy a bevont felületek kis elektromos felületi ellenállását .

Ennek megfelelően a találmány tárgyát olyan porbevonatok képezik, amelyek esetében a bevont hordozófelület elektromos felületi ellenállása kicsi és reprodukálható, különböző színekben készíthető el és könnyen felvihető még akkor is, ha a bevonófilm vastagsága változik.

Ezt a célt hagyományos, esetleg színes, nem vezető, hőre keményedő porbevonó anyagok és nagy vezetőképességű, hőre keményedő porbevonó anyagok keverékével érhetjük el. A találmány szerinti keverékben a vezető és a nem vezető porbevonó anyagok aráⁿY^a 2,5:95 és 95:2,5 között lehet. Az arányt aszerint módosíthatjuk, hogy kielégítsük egy adott alkalmazás elektromos felületi ellenállásával szembeni követelményeket. Ha a keverékben nagyobb a vezető komponens százaléka, a kész bevonat általában kisebb elektromos felületi ellenállást mutat. A találmány szerinti keverékkel olyan színes bevonatokat állíthatunk elő. amelynek elektromos felületi ellenállása kisebb, mint 10¹⁰ Ω (ohm), előnyösen kisebb, mint ΙΟ⁸ Ω (ohm). Ez a felületi ellenállás kellően kicsi számos olyan alkalmazás esetén, amely megköveteli a felület antisztatikus tulajdonságait.

A találmány szerinti keverékben a nem vezető, hőre keményedé porbevonó anyag bármely hőre keményedé porbevonó készítmény lehet. A por lehet színes vagy átlátszó, pl. átlátszó bevonat.

A felhasználható porbevonó készítmények például poliészter gyantákon, epoxigyantákon, poliészter/epoxi hibrid gyantarendszereken, (met)akril gyantákon, poliuretán gyantákon alapulnak. A kötőanyag/keményítő rendszerhez alkalmas térhálósító gyanták például a két- évagy polifunkciós epoxidok, a karbonsavak, a diciándiamid, a fenolos gyanták és/vagy aminogyanták, a szokásos mennyiségben. A készítmények a porbevonó technológiában szokásos komponenseket, például pigmenteket és/vagy töltőanyagokat és további adalékokat tartalmazhatnak.

Alkalmas porbevonó készítményeket ismertet például a következő irodalmi hivatkozás: D. A. Bates The Science of Powder Coatings Vol. 1, Sita Technology, London, 1990. Az ilyen porbevonó anyagokkal bevont felületek elektromos felületi ellenállása általában nagyobb, mint 10¹⁰ Ω (ohm).

A találmány szerinti keverék vezető, hőre keményedő porbevonó készítménye nagy koncentrációjú szervetlen vagy szerves vezető töltőanyagokat és/vagy pigmenteket tartalmaz. Ilyen töltőanyagok és/vagy pigmentek lehetnek például a korom, a vezető polimer anyagok vagy a világos színű szervetlen pigmentek. Ha kormot vagy vezető polimer anyagot használunk, a vezető poranyagok általában feketék vagy sötét színűek. Vezető polimer anyagokra példa a polianilin, a polipirrol vagy a politiofén és származó kaik. A világos színű vezető porbevonatokhoz fém-oxidokat, nemfém-oxidokat, vezető bevonatos bárium-szulfátot vagy káliumtitanátot, adalékolt ón-dioxidot, adalékolt cink-oxidot (az adalék például alumínium, gallium, antimon, bizmut), vagy speciális szervetlen pigmenteket használhatunk. Ilyen speciális szervetlen pigmentek például a fém-oxiddal bevont csillámlapkák, például a cink-oxiddal bevont csillám, az antimonadalékos ón-oxiddal bevont csillám és azok az anyagok, amelyek a következő irodalmi hivatkozásban szerepelnek: R. Vogt et al. Bright conductive pigments with layer substrate structure, European Coatings Journal, 706. o. 1997. Gazdasági szempontból vezető töltőanyagként előnyös a korom alkalmazása. A vezető porbevonó anyag, amely a találmány szerinti keverékekben jól használható, 1-20 tömeg%, előnyösen 2-10 tömeg% vezető töltőanyagot és/vagy pigmentet tartalmaz. Különböző vezető töltőanyagok és/vagy pigmentek keverékeit is használhatjuk a vezető porbevonó anyag előállítására. Általában a vezető porbevonatból nem vezető porok hozzáadása nélkül előállított bevonatok elektromos felületi ellenállásának 10⁶ Ω-nál (ohmnál) kisebbnek kell lennie, vagy legalább egy 10-es faktorral kisebbnek kell lennie, mint azoknak a felületeknek a megkívánt felületi ellenállása, ahol a találmány szerinti keveréket alkalmaztuk. Ez azt jelenti, hogy a vezető komponens elektromos felületi ellenállásának például 10⁷ Ω-nál (ohmnál) kisebbnek kell lennie, ha a nem vezető porokat tartalmazó keverék felületi ellenállásának 10⁸ Ω-nál kisebbnek kell lennie.

A vezető poranyag kötőanyag/keményítő rendszere ugyanolyan vagy különböző lehet, mint a nem vezető poranyag a találmány szerinti keverékben, sima felületek esetén előnyös, ha ugyanolyan kötőanyag/keményitő rendszert használunk a keverék vezető és nem vezető poranyagában.

A porkeverék nem vezető anyagának és a vezető pornak a színét illeszteni lehet egymáshoz, ha világos színű vezető pigmenteket vagy töltőanyagokat használunk az egyenletes bevonószín létrehozásához. Ugyancsak lehetséges és előnyös azonban a fekete vezető por alkalmazása olyan nem vezető porokkal együtt, amelyeknek eltérő a színe, például fehér, szürke, vörös vagy sárga. Ezeknek a keverékeknek az alkalmazásakor a bevonat spriccelt hatású lesz, mert a porok egyedi színeit az emberi szem többékevesbé érzékeli. Az ilyen bevonatok révén dekoratív felület keletkezik, amely számos alkalmazásban megfelel.

Azokat a vezető és nem vezető, hőre keményedő porbevonó anyagokat, amelyek a találmány szerinti keverékhez szükségesek, ismert borbevonó gyártási technológiák szerint állíthatjuk elő, például ismert extrudálási/őrlési eljárásokkal, szórási eljárásokkal például szuperkritikus oldatokból vagy olvadékporlasztással vagy szuszpenziós/diszperziós eljárásokkal, például nemvizes diszperziós eljárással.

A találmány szerinti keverékhez jól használható poranyagok átlagos részecskemérete 10-100 pm, előnyösen 15-50 pm. A vezető es a nem vezető poranyagoknak ugyanaz lehet az átlagos részecskemérete és a részecskeméret-eloszlása. Összekeverhetünk olyan poranyagokat is, amelyeknek különböző az átlagos részecskemérete vagy különböző a részecskeméret-eloszlása. Előnyös, ha a találmány szerinti keverékben az összes komponensnek hasonló a ré szecskeméret eloszlása. Ugyancsak előnyös, ha olyan poranyagokat választunk a keverékhez, amelyeknek hasonló a faj súlya.

A találmány szerinti keveréket elkészíthetjük a szokásos keverőberendezésekkel, amelyek homogén porkeverékeket állítanak elő, ilyenek például a billenő keverők, a nagy nyíróerőt képviselő, forgólapátos keverék vagy a folytonos keverők. Használhatunk speciális keverőket is, esetleg kissé emelt hőmérsékleten, hogy a pigmenteket a porbevonatokhoz kössük. Ha ilyen keverőket használunk, a különböző poranyagokat legalább részben egymáshoz kötjük, amely bizonyos alkalmazások esetén előnyös lehet.

A találmány szerinti keveréket különböző hordozókra vihetjük fel, például fémekre, műanyagokra, fára vagy fakompozitokra az ismert porfelvivő eljárásokkal, például elektrosztatikus szórópisztollyal, koronakisülés vagy dörzselektromos töltés alkalmazásával. A porkeveréket használhatjuk vizes diszperzió vagy port tartalmazó iszap formájában is.

A hordozót ezután megfelelő eszközökkel olyan hőmérsékletre melegítjük, hogy a porbevonat megfolyjon és hőkezelést kapjon. Az olvasztáshoz és hőkezeléshez szükséges hőmérséklet és idő a porbevonó készítményben használt kötőanyag/keményítő rendszertől függ. Szokásos például 160 °C és 20 perc alkalmazása, ha konvekciós kemencét használunk a hordozó felmelegítésére. Jelentősen rövidebb időtartamot használhatunk, ha infravörös vagy közeli infravörös (NIR-) sugárzást használunk a porbevonatok olvasztására és hőkezelésére. Előállíthatunk olyan porbevonatokat is, amelyeket UV-sugárzással hőkezelhetünk. Ebben az esetben előnyös, ha a porkeverék mindkét komponense, a vezető és a nem vezető anyag is UV-sugárzással hökezelhető.

után a tipikus filmvastagság például 20-150

A jelen találmány speciális előnye, hogy a bevonat felület μτη.

lenállása nem érzékeny a filmvastagságra, i elzásban kritikus ahni -, n

KUUS, ahol a frlmvastagság változásait ami sok olyan alkalmakerülni. Általában

100 μη.

nem lehet ela bevonatok vastagsága akkor előnyös, ha 50A találmány szerinti porbevonatok olyan felületeket létre, amelyek színe változatos lehet, dekoratívak, simák, int kis és reprodukálható felületi ellenállásuk hoznak valamiatt

-tisztatikus bevonatként alkalmazhatók. A fényesség mértéke ismert porbevonó eljárásokkal állítható be.

AZ alábbi példák tovább illusztrálják a találmányt. A bevonatok elektromos felületi ellenállását a 3M for Static Control Surfaces termékével mértük, az EOS/ESD-S4.1-1990 szabvány követelményeinek.

Test Kit amely megfelel

Vezető porbevonat előállítása

1. példa tömeg, epoxigyantát, 42 tömeg, poliészter gyantát, 37 tömeg» bárium-szulfátot, 3,5 tömeg, kormot és 1,5 tömeg, folyöslté es gázmentesltö szert keverünk bensőségesen össze, és 110-140 °C-on extrudáljuk. Az extrudált anyagot finom fekete porrá őröljük, amelynek átlagos részecskemérete 3S pm.

A poranyagot elektrosztatikus szórópisztollyal visszük fel eov acéllapra, majd 200 c-on 10 percig hőkezeljük. A kapott bevonat elektromos felületi ellenállása 10<-10» Ω (ohm) 100 v-on mérve, a bevonat vastagsága 90 gm.

A találmány szerinti keverékek 2. példa

Az 1. példa vezető billenő keverőben egy ter/epoxi hibrid porral poranyagát bensőségesen összekeverjük egy kereskedelemben kapható, kék 20/80 (tömeg/tömeg) arányban. A poliészZó keveréket elektrosztatikus szórópisztollyal visszük keletkeacéllapra, majd a bevonatot 200 ⁰ fel egy ma, feketével spriccelt kék felületet

C-on 10 percig hőkezeljük.

Siellenállása 10⁵-10⁶ kapunk, amelynek felületi gm.

Ω (ohm) 100 V-on mérve, a bevonat vastagsága

3. példa

Az 1. példa vezető billenő keverőben egy poranyagát bensőségesen összekeverjük egy kereskedelemben kapható, piros ter/epoxi hibrid porral 30/70 (tömeg/tömeg) poliészarányban. A

Zó keveréket elektrosztatikus szórópisztollyal viaszuk keletkeacéllapra, majd a bevonatot 200 fel egy °C-on 10 percig hőkezeljük.

Si-a, feketével spriooelt piros felületet kapunk, amelynek _felale. ti ellenállása 10M₀‘ Ω _{(ota) 100 v}._{on a} sága 60 és 100 gm.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Porbevonó készítmények keveréke, _{anely tartalmaz}2,5-95 tömeg* egy _{vagy tabb nem ve}^ bevonó készítményt, és

95-2,5 tömeg* _egy vagy több vezető, készítményt.
2· Az 1. igénypont szerinti keverék, azzal a keverék hatására a bevont hordozó elektromos lása kisebb, mint 10¹⁰ ohm.

jellemezve, hogy felületi ellenál— hogy a

Az 1. és 2. nem vezető, igénypont szerinti keverék, azzal jellemezve, híre keményedé porbevonó készítmény hatására a bevont hordozó elektromos felületi ellenállása nagyobb io¹⁰ ohm.

mint é· Az 1., 2. vagy 3. igénypont szerinti keverék, azzal jellemezve, _hOgy _a vezető, hőre keményedő porbevonó készítmény 1-20 tömeg* vezető töltőanyagot és/vagy pigmentet tartalmaz.
5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti keverék, azzal ezve, hogy a vezető, hőre keményedő porbevonó vezető töltőanyagokként és/vagy limer anyagokat és/vagy vezető, menteket tartalmaz.

készítmény pigmentekként kormot, vezető povilágos színű, szervetlen pig6. Az jellemezve, hatására a

1-5. igénypontok bármelyike szerinti keverék, azzal hogy a vezető, hőre keményedő porbevonó készítmény bevont hordozó elektromos felületi ellenállása kisebb, mint 10⁶ ohm.

1-6. igénypontok bármelyike szerinti keverék, azzal jellemezve, hogy közeli infravörös (NIR-) sugárzással vagy UVsugárzással hőkezelhető.
8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti keverék alkalmazása antisztatikus tulajdonságú bevonatok készítésére.
9. Bevonatos hordozó, azzal jellemezve, hogy a bevonat az 1-

8. igénypontok bármelyike szerinti keverékből van előállítva.

A meghatalmazott: