Die elektrostatische Pulverbeschichtung, insbesondere die Pulverlackierung ist ein seit langem bekanntes Verfahren. Dabei werden die Pulverlacke mit Hilfe von Druckluft zu einer speziellen"Lackierpistole"gebracht. Hier erhalten die Lackteil- chen durch den eingebauten Hochspannungsgenerator eine negative Aufladung.

Durch das Arbeiten der"Pistole"werden die Lackpartikel auf das geerdete Werk- stück aufgebracht und schlagen sich dort nieder. Die gut auf dem Werkstück haf- tenden Pulverschichten werden anschließend in einem Ofen bei Temperaturen von 150-200 °C innerhalb von 5 bis 25 Minuten eingebrannt. Wegen der erfor- derlichen elektrischen Aufladbarkeit der zu beschichtenden Körper und der hohen Einbrenntemperaturen der Pulverbeschichtungssysteme wurde das Verfahren zunächst nur für metallische Körper verwendet.

Da heute jedoch häufig Kunststoffteile zusammen mit Metallteilen beschichtet werden sollen (z. B. On-line-Lackieren in der Automobilindustrie), war es nötig, die Kunststoffleile so zu modifizieren, daß sie ebenfalls elektrostatisch aufladbar und damit für eine Pulverbeschichtung geeignet sind.

Dazu ist es bekannt, die Kunststoffteile in einem getrennten Arbeitsschritt mit einem leiffähigen Primer zu grundieren (Kunststoffe 86 (1996), S. 350-353). Als solche kommen mit leiffähigen Partikeln wie Metallpulver oder-fasern, Kohlen- stoffasern oder Leitruß dotierte Grundierungen in Frage. Um eine ausreichende Leitfähigkeit zu erhalten, müssen die Primer sehr stark mit den leiffähigen Stoffen versetzt sein, so daß ihre Festigkeit leidet. Da der Primer darüber hinaus in einem Spritzverfahren aufgetragen werden muß, ist die Gleichmäßigkeit der Beschich- tung bei komplizierten Formen nur mit Mühe zu erreichen.

Eine Alternative bilden Polyamide, die mit leitfähigen Metall-oder Keramikkügel- chen und Kohlenstoffasern dotiert sind. Die daraus hergestellten Formteile sind ausreichend leiffähig, temperaturbeständig und formstabil, um zu direkt pulverlak- kierbaren Formteilen verarbeitet zu werden (Kunststoffe 86 (1996), S. 1162- 1164). Die benötigten Metattkügetchen und Kohlefasern sind jedoch teuer, so daß diese Formmassen sich nur für spezielle Anwendungen eignen.

Weiterhin sind mit leitfähigem Ruß modifizierte Polyphenolether/Polyamid-Blends beschrieben, aus denen sich elektrisch eitfähige Formteile, wie z. B. Kofflügel für die Automobilindustrie, fertigen lassen, die genügen leitfähig sind, um elektro- statisch lackiert zu werden. Da die gleichmäßig in der Schmelze verteilten Ruß- partiel gegeneinander isoliert sind, muß durch eine Perkolation (Re-agglomera- tion) der Rußteilchen zu leitfahigen Bahnen, welche oberhalb der Vicat-Erwei- chungs-Temperatur zeitabhängig eintritt, eine ausreichende Leitfähigkeit erzeugt werden (Kunststoffe 86 (1996), S. 358-360). Die notwendigen großen Mengen an Leitruß sind vergleichsweise teuer und die notwendige genaue Einhaltung der Herstellungsbedingungen erweist sich als nachteilig.

Weiterhin sind eine Reihe von Kunststofformmassen beschrieben, aus denen gal- vanisierbare Formteile hergestellt werden können. Es wird angenommen, daß diese auch für eine elektrostatische Pulverbeschichtung geeignet sind.

In der GB 1,077,088 ist eine Kunststofformmasse beschrieben, welche leitende Metallpartikel und leitende nichtmetallische Partikel, insbesondere Graphit, enthalt und für eine Galvanisierung geeignet ist. Da bei der Herstellung von Formteilen aus einer solchen Mischung die Oberschicht sich an Kunststoff anreichert und insbesondere nur noch wenige leitende Metallpartikel und Graphit enthält, ist es erforderlich, daß bei solchen Formteilen eine Außenhaut mit einer Dicke von ca.

25 um abgeätzt oder abgeschliffen wird, um die leiffähige Innenmasse freizule- gen. Um eine ausreichende Leitfähigkeit zu erzeugen, wird vorgeschlagen, daß 20 bis 70 % der Formmasse aus teitfähigen Partikeln bestehen und mindestens 1 %, vorzugsweise 35 %, davon aus Metallpartikeln besteht. Auch in diesem Verfahren ist eine aufwendige Vorbehandlung der Formteile erforderlich.

Aus der DE 28 25 735 C2 ist ein Verfahren zur Herstellung metallpartikelfreier, galvanisierbarer Formteile bekannt, welche aus einem rußhaltigen thermoplasti- schen Kunstharz bestehen. Der verwendete Ruß muß dabei eine Olabsorption von nicht weniger als 200 ml/100 g und eine Oberfläche von nicht weniger als 500 m2/g aufweisen. Die Menge des Rußes beträgt bis zu 100 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile thermoplastisches Kunstharz. Werden diese Bestimmungen nicht eingehalten, iäßt sich eine direkte gaivanische Beschichtung nicht erhalten. Auch bei diesem Verfahren ist es notwendig, nach der Entfettung die Oberflächen durch Ätzen mit Natronlauge oder Chromsäure aufwendig zu aktivieren. Die zu verwen- denden Rußmengen machen das Verfahren zusätzlich unwirtschaftlich.

Es stellte sich daher die Aufgabe, Formmassen zur Herstellung von Formteilen zur direkten elektrostatischen Pulverbeschichtung zu finden, welche ohne Anätzen und sonstige umstandliche Vorbehandlung eine direkte Verwendung zur elek- trostatischen Pulverlackierung ermöglichen und sich aus vergleichsweise preis- werten Ausgangsprodukten herstellen lassen.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs und der Neben- ansprüche gelöst und durch die Merkmale der Unteransprüche gefördert.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß durch die Kombination von Leitruß in den Mengen von 1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 10 Gew.-%, und Koks in den Mengen von 5 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 20 Gew.-%, beim Einsatz in duroplastischen Formmassen und den daraus hergestellten Formteilen die sogenannte Preßhaut so beschaffen ist, daß nach einer Entfettung ohne mecha- nische oder chemische Entfernung der Preßhaut eine direkte elektrostatische Pulverlackierung möglich ist und der preiswerte Koksstaub eine starke Reduzie- rung der benötigten Rußmengen erlaubt.

Obwohl die Wirkung des Kokszusatzes noch nicht abschließend geklärt ist, wird angenommen, daß die körnige und poröse Struktur einer Entmischung entge- genwirkt und dadurch auch in der Oberflächenschicht eine durchgehende Leitfä- higkeit der Kokskörner erhalten bleibt. Der zugesetzte Ruß scheint leitfähige Brücken zwischen den Kokskörnern zu bilden.

Unter Koks im Sinne dieser Erfindung werden bei Hochtemperaturverkokung (900 -1400°C) erhaltene Produkte verstanden, die auch als metallurgischer Koks, Gießereikoks oder Hüttenkoks, Gasflammkohle oder auch calcinierter Petrol- staubkoks bezeichnet werden. Je nach ihrer Herkunft enthalten diese Produkte 0,2 bis 10 % Asche und 90 bis 99 % Kohlenstoff. Der beim Verkoken meist grobstückig anfallende Koks wird auf Korngrößen von 0,01 bis 0,3 mm, vorzugs- weise 0,05 bis 0,1 mm, vermahlen.

Unter Ruß wird vorzugsweise der sogenannte Leitfähigkeitsruß mit einer spezifi- schen Oberfläche von ca. 80 bis 1200 m2/g und einer Eigenleitfähigkeit von 0,01 bis 0,5 S/cm, vorzugsweise 0,05 bis 0,1 S/cm, verstanden, welcher von der Her- stellungsweise auch als Flammruß oder Furnaceruß bezeichnet wird. Gasruße mit einer höheren Rate an oberflächlichem Sauerstoff und somit geringerer Leitfähig- keit sind weniger geeignet. Der Ruß setzt sich aus Primarteilchen von ca. 30 bis 100 nm Größe zusammen, die wiederum zu Primäraggregaten von ca. 10 bis 100 pm vereinigt sind, welche relativ fest zusammenhalten und die Sekundäraggre- gate von 0,1 bis 2 mm Durchmesser des handelsüblichen Rußpulvers bilden. Bei der Verarbeitung werden die Sekundäraggregate leicht wieder aufgetrennt.

Anstelle von Ruß kann auch ein Koksstaub mit durchschnittlicher Teilchengröße von unter 50 pm, vorzugsweise unter 10 m, insbesondere 1 bis 5 pm verwendet werden. Dieser soll im folgenden ebenfalls unter den Ausdruck"Ruß"fallen.

Um eine gleichmäßige und schnelle Durchmischung mit den härtbaren Harzen sowie eine gute Verarbeitbarkeit zu gewährleisten, werden der Koks und Ruß sowie ggf. ebenfalls untergemischte organische oder anorganische Füllstoffe und ggf. faserförmige Verstärkungsstoffe noch mit bis zu 1 Gew.-% üblichen Gleitmit- teln wie Wachsen, Natrium-oder Magnesiumstearaten, oder-paimitaten versetzt.

Zur Erhöhung der Hydrophilie kann der Mischung noch von 0,5 bis 3 Gew.-% eines festen Polyethylenglycols zugeführt werden.

Die Mischung der Ausgangsmaterialien wird dann in an sich bekannter Weise mittels Kalander, Kneter oder Extruder zu Formmassen aufbereitet und anschlie- Rendgranuliert.

Diese Formmassen werden in bekannter Weise durch Pressen, Spritzen, Spritz- giessen oder Spritzprägen zu Formteilen weiterverarbeitet, wobei die Verarbei- tungsweise gegenüber nicht galvanisierbaren duroplastischen Massen praktisch unverändert ist. Die Verarbeitbarkeit der Formmassen für die einzelnen Formge- bungsverfahren wird über den Vorkondensationsgrad der härtbaren Harze einge- stellt, der z. B. mit einem Drehmomentrheometer gemessen wird.

Die Massen enthalten in üblicher Weise Härter oder Inhibitoren, Stabilisationsmit- tel gegen UV-Licht und Temperaturbelastung oder andere Verarbeitungshilfsmit- tel.

Als organische und anorganische Füllstoffe sind insbesondere Zusätze von Holz- oder Zellulosemehl, anorganische Füllstoffe oder Extender, insbesondere Calciumcarbonat, Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Kaolin, Talkum oder ähnliches, sowie organische oder anorganische Pigmente anzusehen. Die Massen können, um die Festigkeit zu erhöhen, in bekannter Weise auch noch mit faserförmigen Materialien, insbesondere Glasfasern, Kohlenstoffasern aber auch Naturfasern wie Hanf oder Jute versetzt sein, um die mechanische Festigkeit zu erhöhen.

Der Gehalt an Koks und Ruß sollte so bemessen sein, daß die Formteile einen Oberflächenwiderstand von < 106 Q, vorzugsweise < 105 Q, aufweisen, so daß sie ohne vorherige Aufbringung einer elektrisch teitfähigen Grundierung direkt elektrostatisch pulverbeschichtbar sind. Mengen von 5 bis 30 %, vorzugsweise 10 bis 20 % Koks, haben sich als ausreichend erwiesen. Der Rußanteil soll 1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 10 Gew.-%, betragen, um eine elektrostatische Pul- verbeschichtung zu ermöglichen. In Sonderfällen kann auch bis zu 10 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-%, Metallpulver mit Korngrößen von 0,01 bis 0,3 mm, vorzugsweise 0,05 bis 0,1 mm, beigemengt werden. Kupfer, Aluminium und Eisenpulver werden bevorzugt angewendet. Zu hohe Beimengungen wirken sich negativ auf die Festigkeit der Formteile aus, die Gesamtmenge der Beimengun- gen sollte abhängig von dem jeweiligen Harztypen 80 % nicht überschreiten.

Die erfindungsgemäß hergestellten Formteile brauchen vor der elektrostatischen Pulverbeschichtung lediglich noch entfettet zu werden, um Reste der Form- trennmittel zu entfernen. Eine Abätzung der Oberfläche oder das Aufbringen einer zusätzlichen leitfähigen Schicht erweist sich als überflüssig, da die erfindungsge- mässen Formmassen beim Verarbeiten keine isolierende Preßhaut auf den leitfa- higen Formteilen erzeugen.

Als duroplastische Kunststoffe sind prinzipiell alle technisch wichtigen, gebräuchli- chen duroplastischen Preßmassen geeignet, beispielsweise seien genannt Diallylphthalatharze (DAP), Epoxydharze (EP), Harnstofformaldehydharze (UF), Melaminformaldehydharze (MF), Melaminphenolformaldehydharze (MP), Phenol- formaldehydharze (PF) und ungesättigte härtende Polyesterharze. Besonders bevorzugt sind Phenolformaldehydharze wegen ihrer Preiswertigkeit, leichten Verarbeitbarkeit und günstigen Produkteigenschaften.

In den beigefügten Beispielen ist die Erfindung näher beschrieben, ohne daß darin jedoch eine Beschränkung gesehen wird.

Beispiele Beispiel 1 (Vergleich) Aus einer Phenolharz-Formmasse vom Typ PF 31 (nach DIN 7708 TI. 2) wird ein Formteil hergestellt und nach der Entfettung ohne weitere Vorbehandlung in einer üblichen Pulverlackieranlage einer elektrostatischen Pulverlackierung unterzogen.

Die aufgetragene Lackschicht war fleckig und inhomogen ; d. h. sie genügte den qualitativen Anforderungen nicht.

Beispiel 2 (Vergleich) Das analog zu Beispiel 1 hergestellte Formteil wurde nach der Enffettung mit einem elektrisch leitfähigen Primer beschichtet und anschließend wie unter Bei- spiel 1 weiter behandelt. Die elektrostatisch gebildete Lackschicht war gut.

Beispiel 3 Zu einer üblichen Zusammensetzung einer Phenolharz-Formmasse (42 Gew.- Teile Phenolharz-Novolak, 7 Gew.-Teile Hexamethylentetramin, 8 Gew.-Teile Holzmehl, 30 Gew.-Teile Kreide, 1,0 Gew.-Teile MgO, 0,4 Gew.-Teile Metallstea- rate, 0,6 Gew.-Teile wachsartige Gleitmittel) wurden 3 Gew.-Teile Leitruß und 8 Gew.-Teile Koksstaub innig gemischt und anschließend auf einen beheizbaren Kalander oder Extruder zu einer homogenen Formmasse verarbeitet. Nach Gra- nulierung der Formmasse wurden auf einer Spritzgießmaschine sogenannte Vielzweckprobekörper (Typ A-ISO 3167 ; durch Spritzgießen nach ISO 10724 ; Bedingungen nach DIN 7708 TI. 8) hergestellt. Diese Formteile hatten bei einer Meßstrecke von 160 mm einen elektrischen Widerstand von ca. 900 kQ. Die Teile wurden entfettet und direkt elektrostatisch lackiert, es bildete sich eine sehr gute Lackschicht aus.

Beispiel 4 Eine übliche Zusammensetzung einer Melamin-Phenolharz-Formmasse (50 Gew.- Teile Melamin-Phenolharz, 37 Gew.-Teile Zellmehl, 0,4 Gew.-Teile Metallstearat, 0,6 Gew.-Teile wachsartige Gleitmittel) wurde mit 4 Gew.-Teilen Leitruß, 5 Gew.- Teilen Koksstaub und 8 Gew.-Teilen Kupferpulver innig gemischt und wie unter Beispiel 3 weiterverarbeitet. Die im Spritzgießverfahren hergestellten Vieizweckprobekörper hatten einen gemessenen elektrischen Widerstand von ca.

10 kQ und wurden nach der Entfettung der Formteile ohne Zwischenbehandlung mit leitfähigem Primer unter Erhalt einer guten Lackschicht elektrostatisch lackiert.

Beispiel 5 Eine übliche Zusammensetzung einer rieselfähigen UP-Formmasse (20 Gew.- Teile kristallines ungesättigtes Polyesterharz, 2,5 Gew.-Teile Diallylphthalat, 33 Gew.-Teile Kreide, 15 Gew.-Teile 6mm Kurzglasfaser, 0,5 Gew.-Teile Dicumyl- peroxid, 1 Gew.-Teile Metallstearat) wurden mit 8 Gew.-Teilen Leitruß und 20 Gew.-Teilen metallurgischem Koks gut homogenisiert und wie in Beispiel 3 wei- terbehandelt. Die im Spritzgießverfahren hergesteitten Vie) zweckprobekörper hatten bei einer Meßstrecke von 160 mm einen elektrischen Widerstand von ca.

600 Q und ließen sich nach der Enffettung ohne weitere Vorbehandlung gut elek- trostatisch lackieren.

Beispiel 6 Eine übliche Zusammensetzung einer Epoxidharz-Formmasse (20 Gew.-Teile Epoxidharz, 10 Gew.-Teile Epoxidharzhärter, 1 Gew.-Teil Härtekatalysator, 43 Gew.-Teile mineralische Fülistoffe, 0,4 Gew.-Teile Metallstearat, 0,6 Gew.-Teile wachsartige Gleitmittel) wurden mit 10 Gew.-Teilen Leitruß und 15 Gew.-Teilen Koksstaub innig vermischt und wie unter Beispiel 3 weiterbehandelt. Die im Spritzgießverfahren hergestellten Vielzweckprobekörper hatten bei einer Meß- strecke von 160 mm einen elektrischen Widerstand von ca. 500 Q und ließen sich nach der Entfettung ohne Aufbringung eines leiffähigen Primer gut elektrostatisch lackieren.