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DE102004054075A1 - Verfahren zur Pulverlackbeschichtung auf Glas und/oder Keramikoberflächen - Google Patents

Verfahren zur Pulverlackbeschichtung auf Glas und/oder Keramikoberflächen Download PDF

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DE102004054075A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Pulverlackbeschichtung auf Glas- und/oder Keramikoberflächen. Die so beschichteten Glas- und/oder Keramikoberflächen sind durch ihre Witterungsbeständigkeit für den Langzeiteinsatz im Außenbereich anwendbar.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren zur Pulverlackbeschichtung auf Glas- und/oder Keramikoberflächen dadurch gelöst, dass mittels eines speziellen Reinigers die zur Beschichtung vorgesehene Glas- und/oder Keramikoberfläche von Verunreinigungen befreit wird, dass mittels konversierender Haftvermittler eine Haftverbundschicht erzeugt wird, dass auf die Haftverbundschicht die Pulverapplikation erfolgt und dass abschließend eine thermochemische Polymervernetzung durchgeführt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Pulverlackbeschichtung auf Glas- und/oder Keramikoberflächen. Die so beschichteten Glas- und/oder Keramikoberflächen sind durch ihre Witterungsbeständigkeit für den Langzeiteinsatz im Außenbereich anwendbar.
  • Glas- und/oder Keramikoberflächen werden z.Z. vorwiegend mit Nasslacken beschichtet. Diese Nasslackschichten sind auf Grund ihrer sehr dünnen Schichten (20–30 μm) z.T. durchscheinend und versagen bezüglich ihrer Haftfestigkeit auf dem Glas beim Außeneinsatz.
  • Emaillebeschichtungen sind sehr hochwertig und durch die Verarbeitungsgegebenheiten (Emaillefarben werden eingebrannt) mit der Glasoberfläche fest verbunden, gestatten jedoch nur wenige Farbnuancen bzw. wenige Oberflächeneffekte.
  • Pulverbeschichtungen auf Glasoberflächen werden ebenfalls schon seit längerer Zeit realisiert. Der große Vorteil von Pulverlackbeschichtungen auf Glasoberflächen liegt zum einen darin, dass infolge der hohen Schichtdicken (80–100 μm) blickdichte Glasoberflächen hergestellt werden können. Zum anderen ist durch die Farbenvielfalt und den gezielten Einsatz von Effekten der Pulverlacke ein enormes Potential an Gestaltungsmöglichkeiten gegeben. Außerdem können durch die Anwendung spezieller Pulverlacklasuren auch farbige transparente Glasoberflächen hergestellt werden. Der große Nachteil besteht jedoch darin, dass die Pulverlacke mit der Glasoberfläche keinen Verbund bilden, sondern in ausgehärteter Form auf dem Glas aufliegen. Eine Unterwanderung der Pulverlackschichten infolge Luftfeuchtigkeit bewirkt selbst beim Einsatz in geschlossenen Räumen relativ schnell eine Ablösung der Pulverlackschichten, so dass diese Beschichtungsvariante für den Außeneinsatz nicht in Frage kommt.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zu entwickeln, das eine witterungsbeständige Pulverlackbeschichtung auf Glas- und/oder Keramikoberflächen ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren zur Pulverlackbeschichtung auf Glas- und/oder Keramikoberflächen dadurch gelöst, dass mittels eines speziellen Reinigers die zur Beschichtung vorgesehene Glas- und/oder Keramikoberfläche von Verunreinigungen befreit wird, dass mittels konversierender Haftvermittler eine Haftverbundschicht erzeugt wird, dass auf die Haftverbundschicht die Pulverapplikation erfolgt und dass abschließend eine thermochemische Polymervernetzung durchgeführt wird.
  • Durch die Entwicklung einer entsprechenden Oberflächenvorbehandlung der Glasoberflächen ist es möglich, Pulverlackbeschichtungen äußerst haftfest auf dem Glas aufzubringen. Dabei wird eine physikalische Oberflächenvorbehandlung mit einer nasschemischen Oberflächenvorbehandlung derart kombiniert, dass sich die Schichten jeweils mit dem Substrat, untereinander und mit dem Pulverlack verbinden.
    •
  • Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
  • Die zu beschichtenden Glasoberflächen werden mit einem speziellen Reiniger gründlich vorgereinigt und von allen organischen Verschmutzungen befreit. Bei dem speziellen Reiniger handelt es sich um eine saure alkoholische Lösung. Anschließend wird mittels Flammenpyrolyse eine siliziumorganische Verbindung auf der Glasoberfläche abgeschieden. Bei den siliziumhaltigen Verbindungen, welche in der Flamme zersetzt werden können, kommen Silane, z.B. Tetramethylsilan oder Siloxane, z.B. Tetraethoxysilan zum Einsatz. Die Verbindung zwischen der aktivierten Oberfläche und dem Pulverlack wird durch den Auftrag eines Nassprimers erreicht, der in seiner Zusammensetzung auf die Bindemittelbasis des jeweiligen Pulverlacksystems abgestimmt ist. Der Primer kann mittels Airbrush, Tauchverfahren oder Tampondruck auf der Oberfläche appliziert werden. Zur Herstellung eines witterungsbeständigen Glas-/Pulverlackverbundes können sowohl wässrige als auch auf Lösungsmittel basierende Primer angewendet werden. Die Haftvermittlung beruht auf der guten Anbindung an die durch Flammenpyrolyse erzeugten Schicht und der Anpassung der chemischen Struktur an die nachfolgende Beschichtung. Im letzten Schritt werden die Glasoberflächen mit dem Pulverlack beschichtet und bei vom Pulverlackhersteller vorgegebenen Temperaturen eingebrannt.
  • Die Oberflächenvorbehandlungsprodukte sind farblos und beeinträchtigen zu keiner Zeit das visuelle Erscheinungsbild der Pulverlackfarben.
  • Die pulverlackbeschichteten Glasoberflächen, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden, wurden einschlägigen Haftungstests unterzogen, um die Außenwitterungsbeständigkeit nachzuweisen.
  • Zur Anwendung kamen in der Hauptsache der Salzsprühnebeltest nach DIN 50021, der Kondenswasser/Wechselklimatest nach VDA (Verband Deutscher Automobilhersteller), der künstliche Bewitterungstest nach DIN EN ISO 11507 und ein Adhäsionstest nach Erichsen.
  • Sowohl der Salzsprühnebeltest als auch der Kondenswasser/Wechselklimatest dienen dem Nachweis der Haftung von Beschichtungen unter Einfluss von salzhaltiger Feuchte und ständig wechselnden tiefen und hohen Temperaturen. Bevor die beschichteten Glasscheiben in die Prüfkammern verbracht werden, wird die Pulverlackschicht mit einem Ritzstichel bis zum Glasgrund in einer Breite von 1 mm beschädigt. Die Haftung des Lackes wird daran gemessen, inwieweit die Feuchte den Lack unterwandert und somit den Lack ablöst. Die mindestens zu erreichenden Prüfzeiten sind beim Salzsprühnebeltest mit 1000 h und beim Kondenswasser/Wechselklimatest mit 7 Tagen (7 Zyklen) vorgegeben. Bei beiden Belastungsarten wurde die Haftfestigkeit der Pulverlackschicht auf dem Glas unter Vennrendung der Oberflächenvorbehandlung nach Wiederholung mehrerer Testreihen als ausgezeichnet bewertet. Eine Unterwanderung der Pulverlackbeschichtung am Ritz wurde selbst nach längerem Verbleiben im Belastungstest nicht festgestellt.
  • Bei der künstlichen Bewitterung wurde die UV-Beständigkeit der Pulverlacke bei einer Hinterglasbeschichtung getestet. Nach 500 h Prüfdauer wurde die Farbänderung nach DIN 6174 und der Glanz der Lackschicht bewertet. Ein Abfall der Ergebnisse gegenüber den Ausgangsparametern konnte nicht ermittelt werden.
  • Die Adhäsionsprüfung ist eine mechanische Prüfmethode und dient zur absoluten Ermittlung der Haftfestigkeit (Zugfestigkeit in MPa) der Lacke auf dem Substrat. Bei dieser Methode wird ein Prüfstempel mit einem Durchmesser von 20 mm mit einem Spezialklebstoff auf die Pulverlackoberfläche geklebt und nach dem vollständigen Aushärten des Klebstoffs in vertikaler Richtung abgerissen. Schlechte Haftungsergebnisse zeigen sich insbesondere dann, wenn der Lack an der Unterseite des Prüfstempels haftet und auf dem Substrat vollständig entfernt ist. Gute Ergebnisse sind gekennzeichnet durch einen Kohäsionsbruch im Lack oder durch einen Bruch zwischen Klebstoff und Lackoberfläche. Bei der Anwendung der Prüfmethode bei pulverlackbeschichteten Metallsubstraten werden Prüfwerte von mehr als 5 MPa als sehr gut bewertet. Die ermittelten Haftfestigkeitswerte bei den pulverbeschichteten Glasoberflächen liegen zwischen 15 und 20 MPa, wobei die Prüflinge grundsätzlich erst den erforderlichen Belastungstests unterzogen wurden.
  • Auf Grund der ausgezeichneten Ergebnisse hinsichtlich der Außenwitterungsbeständigkeit und der Haftung von Pulverlackschichten auf Glasoberflächen unter Verwendung einer speziellen Oberflächenvorbehandlung kann dieses Produkt zukünftig auch bedenkenlos im Außenbereich für die Fassadengestaltung und sonstige architektonische Einsatzmöglichkeiten angewendet werden.
  • Eine weitere Ausführungsform für das erfindungsgemäße Verfahren soll erläutert werden bei der Herstellung einer farbig gestalteten Verbundsicherheitsglasscheibe. Verbundsicherheitsglas setzt sich zusammen aus zwei oder mehreren Glasscheiben, die mit hochreißfesten, zähelastischen Zwischenschichten verbunden sind. Die Zwischenschicht aus Polyvinyl-Butyral-Folie (PVB) kann klar, durchscheinend oder farbig sein. Die PVB-Schicht hat die Aufgabe, bei mechanischer Überlastung durch Schlag oder Stoß das brechende und zersplitternde Glas zusammenzuhalten und somit die verglaste Öffnung geschlossen zu halten.
  • Verbundsicherheitsglas ist ein dauerhafter Verbund zwischen den Glasscheiben und der Folie, der unter dem Einfluss von Hitze und Druck geschaffen wird. Der Anwendungsbereich ist wegen seiner Splitterbindung vorgezeichnet. So werden beispielsweise bei Kommunalbauten, Schulen und Kindergärten die gesamten Eingangsbereiche mit Verbundsicherheitsglas ausgestattet. Im Sportstättenbau und bei Hallenbädern ist Verbundsicherheitsglas aufgrund seiner Ballwurfsicherheit empfehlenswert, im Industrie- und Geschäftsbereich dient Verbundsicherheitsglas als Einbruchsschutz. Zur Absturzsicherung findet Verbundsicherheitsglas bei Treppen-, Balkon- und Geländerbrüstungen seine Anwendung.
  • Das bisher auf dem Markt befindliche Verbundsicherheitsglas ist in seiner farbigen Gestaltung stark eingeschränkt. Die eingefärbten PVB-Folien sind in ihrer Farbenvielfalt zum einen begrenzt, zum anderen sind diese trotz Farbgebung stark durchscheinend. Die Farbpalette der Pulverlacke dagegen ist sehr umfangreich und bietet eine Vielzahl gebräuchlicher RAL-Farbtöne.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Pulverlackbeschichtung auf Glasoberflächen ist in das Verfahren zu Herstellung von Verbundsicherheitsglas derart integriert, dass die Pulverlackschicht beim Verbundsicherheitsglas nicht nachträglich als Hinterglasbeschichtung aufgebracht wurde, sondern die Pulverlackschicht ein Verbund mit der Glasoberfläche und der PVB-Folie bildet und somit zwischen den Glasplatten eingebettet ist.
  • Eine Flachglasscheibe, die anschließend zum Verbundsicherheitsglas verarbeitet werden soll, wird nach oben beschriebener Methode unter Verwendung aller Verfahrensschritte mit Pulverlack beschichtet. Die PVB-Folie, welche den Verbund ursprünglich zwischen dem Glas herstellen sollte, muss sich jetzt auf der einen Seite mit der ausgehärteten Pulverlackschicht verbinden und zum anderen wiederum die Verbindung zum Glas herstellen. Realisiert wird dieser Verbund wiederum durch eine Kombination physikalischer und nasschemischer Oberflächenaktivierung der Pulverlackschicht. Dabei werden auf der Pulverlackoberfläche haftvermittelnde Nanoschichten appliziert, welche freie funktionelle Endgruppen besitzen, die sich wiederum mit der PVB-Folie verbinden können. Durch den üblichen Herstellungsprozess des Verbundsicherheitsglases wird unter der Einwirkung von Temperaturen oberhalb 120°C und hohem Druck die Vorbehandlung zusätzlich aktiviert und mit dem PVB fest verbunden. Der auf diese Weise entstandene Glasverbund ist in seinen Eigenschaften bezüglich der mechanischen Stabilität nicht eingeschränkt. Durch die farbige Gestaltung mit den Pulverlacken müssen nur noch glasklare Folien zum Einsatz kommen und es kann auf die Verwendung der sehr teuren farbigen PVB-Folien verzichtet werden.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Pulverlackbeschichtung auf Glas- und/oder Keramikoberflächen, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines speziellen Reinigers die zur Beschichtung vorgesehene Glas- und/oder Keramikoberfläche von Verunreinigungen befreit wird, mittels konversierender Haftvermittler eine Haftverbundschicht erzeugt wird, auf die Haftverbundschicht die Pulverapplikation erfolgt und abschließend eine thermochemische Polymervernetzung durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als spezieller Reiniger eine saure alkoholische Lösung verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftverbundschicht mittels Flammenpyrolyse durch Abscheidung siliziumorganischer Verbindungen hergestellt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Silane oder Siloxane in der Flamme zersetzt werden.
  5. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Herstellung von Verbundsicherheitsglas, welches aus zwei oder mehreren Glasscheiben, die mit hochreißfesten, zähelastischen Zwischenschichten verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die Pulverlackbeschichtung erfolgt, dann auf die Pulverlackschicht eine weitere Haftvermittlerschicht aufgetragen wird und dann sich die Verfahrensschritte des Verfahrens zur Herstellung des Verbundsicherheitsglases anschließen, so dass die Pulverlackschicht ein Verbund mit der Glasoberfläche und der hochreißfesten, zähelastischen Zwischenschicht bildet und somit zwischen die Glasscheiben eingebettet ist.
  6. Verbundsicherheitsglas nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die hochreißfeste, zähelastische Zwischenschicht eine Polyvinyl-Butyral-Folie ist.
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CN105504285A (zh) * 2016-02-06 2016-04-20 北京维拓建研环保节能科技有限公司 一种有机无机复合粘接剂的制备方法

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