DE2203351B1

DE2203351B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von Gegenstaenden mit Kunststoffpulver

Info

Publication number: DE2203351B1
Application number: DE2203351A
Authority: DE
Inventors: Schaad Hans J
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-01-25
Filing date: 1972-01-25
Publication date: 1973-08-23
Also published as: JPS5551628B2; GB1422262A; JPS4884130A; DK139184B; US3903321A; DK139184C; FR2169612A5

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von Gegenständen mit Kunststoffpulver mit einem elektrostatischen Feld, wobei das Kunststoffpulver durch Reibung an einer dielektrischen Fläche aufgeladen wird, und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist bereits bekannt, Kunststoffpuiver mittels beschleunigter Luftströmungen auf Gegenstände aufzusprühen, wobei die Kunststoffpulverpartikeln durch ein elektrisches Feld elektrostatisch aufgeladen werden und sich auf Grund der elektrischen A.nziehung auf dem geerdeten oder gegenpolig aufgeladenen Gegenstand absetzen. Nach dem Einbrennen ergibt die Kunststoffpulverschicht eine den herkömmlichen Lackschichten überlegene Oberfiächenbeschichtung.

Nachteilig ist bei diesen bekannten Pulverbeschichtungsverfahren und Vorrichtungen aber, daß sie eine elektrostatische Spannungsquelle benötigen, die durch die verwendete Hochspannung (zwischen 30 und kV) aufwendige Sicherheitsvorkehrungen notwendig macht. S5

Es ist weiterhin bereits bekannt, beim elektrostatischen Puiverspritzen eine Aufladung des zu verspritzenden Pulvers durcn Reibung an Kunststoffen vorzunehmen. Eine elektrostatische Spannungsquelle kann bei diesen bekannten Vorrichtungen unter normalen Umständen entfallen.

Nachteilig hat sich bei diesen Beschichuingsvorrichtungen für Pulverbeschichtung aber gezeigt, daß die erzielbare Beschichtung lediglich den unter elektrostatischer Aufladung erzielten Beschichtungen entspricht und in schwierigen Fällen sogar auf die elektrostatische Aufladung durch eine elektrostatische Spannungsquelle nicht verzichtet werden kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Pulverbeschichtung von Gegenständen zu finden, die gegenüber dem bekannten Verfahren zu einer verbesserten Beschichtung führen, die vorgenannten Nachteile nicht mehr aufweisen und die insbesondere sicherer sind, eine ideale Verteilung von Polarisation und Ionisation ermöglichen und bei denen die Vorrichtung einfach, leicht und wirtschaftlich herstellbar und betreibbar ist und wobei eine Einstellbarkeit der Schichtdicke durch die Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit bzw. der Luftmenge möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei dem eingangs genannten Verfahren die Reibung und die dadurch bewirkte Aufladung an einer Fläche aus Polytetrafluoräthylen erfolgt.

Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens kennzeichnet sich vorteilhaft durch ein Strahlrohr mit einem Mischteil für die Mischung von Mengen regelbar zuführbarer Blasluft und Kunststoffpulver, beide aus Polytetrafiuoräthyien bestehend und zur Verbesserung der Beschichtung und zur Vermeidung von Funkenbildung kann vorteilhaft mindestens der Anfangsteil des Strahlrohrs von einer geerdeten Metallhülse umgeben sein.

Im einzelnen kann vorteilhaft die Vorrichtung gemäß der Erfindung so ausgebildet sein, daß das Strahlrohr ein Sprührohr, einen davor angeordneten Expansionsteil mit einer Eingangsdüsenöffnung und der davor angeordnete Mischteil eine Mischkammer aufweist, in welche das Kunststoffpulver beliebig zur Längsachse des Strahlrohres und die Druckluft parallel und koaxial zur Längsachse des Strahlrohres mengenregelbar zuführbar sind.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann besonders für die Beschichtung großer Gegenstände ein mit hoher Umlaufgeschwindigkeit umlaufender Verteiler aus Polytetrafiuoräthyien vorhanden sein, der gegenüber dem zu verteilenden Kunststoffpulver eine hohe Relativgeschwindigkeit besitzt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können als Pulver auch andere Kunststoffpulver als Epoxydharz verwendet werden, soweit die äußeren Bedingungen für deren Verwendung angebracht sind, in diesem Falle ist es vorteilhaft, als Blasluft Luft mit geringem Feuchtigkeitsgehalt zu verwenden. Es können so z. B. auch bestimmte Polyestersorten, Polyamide und andere Pulver verwendet,werden. Als Material für die Ausbildung der Vorrichtung könnte unter Umständen auch noch Polyäthylen oder andere Isolierkunststoffe verwendet werden, die den jeweiligen Pulvern reibungselektrisch konträr sind.

Es ist die wesentliche und für den Fachmann absolut überraschende Erkenntnis, daß eine elektrostatische Pulverbeschichtung auch ohne elektrostatische Spannungsquelle nicht nur möglich, sondern sogar ohne diese weitaus besser als bekannt ist. Bedingung für die Erzielung der besseren Beschichtung ist, daß geeignetes

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Kunststoffpulver, ζ. B. Epoxydharz, in einer Strahl- werden, so daß sich auch geringere Schichtdicken ein-

vorrichtung mit hoher Luftgeschwindigkeit ausge- stellen lassen.

blasen wird, die aus Polytetrafluoräthylen besteht, und Durch die Ausbildung der Düse mit einem engsten

daß die verwendete Treibluft nicht allzu hohe Feuch- Querschnitt und einer daran anschließenden Expan-

tigkeitsgehalte besitzt. 5 sionszone in einer kontinuierlichen Kurvenkrümmung

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Er- ist die Erzielung von Überschallgeschwindigkeit mög-

findung an Hand einer Zeichnung näher erläutert, die Hch.

im Schnitt eine Vorrichtung zur Abgabe von elektro- Überraschenderweise vermag die Verwendung von statisch aufgeladenem Kunststoffpulver zeigt, wobei Polytetrafluoräthylen im Zusammenhang mit der der Pulvervorratsbehälter direkt auf das Strahlrohr io hohen Strömungsgeschwindigkeit nicht nur eine Spanaufgesetzt ist. nungsquelle überflüssig zu machen, sondern auch, wie

Die erfindungsgemäße Pulversprühvorrichtung be- bereits ausgeführt, eine überlegene Beschichtung zu

steht hauptsächlich aus einem Strahlrohr 1 und einem bewirken.

davorliegenden Mischteil 2, die beide aus Polytetra- Die Aufladung und damit die Beschichtung ist ab-

fluoräthylen hergestellt sind. Das Strahlrohr 1 selbst 15 hängig von der Temperatur und Feuchtigkeit der

besteht aus einem Düsenteil 1 c mit nachgeschaltetem Druckluft. Es empfiehlt sich daher, für die Verarbei-

Expansionsteil Ib und daran anschließend dem eigent- tung bei hoher Luftfeuchtigkeit eine Luftvortrocknung

liehen Sprührohr la. Das Sprührohr la setzt sich in vorzusehen. Es hat sich aber gezeigt, daß auch bei sehr

einem Diffusor 7 fort, in dem die Geschwindigkeit des hohen Luftfeuchtigkeiten (über 90 %) noch immer eine

austretenden' Pulver-Luft-Gemisches herabgesetzt wird 20 ausreichende Beschichtung mit dem Verfahren gemäß

und eine Lochplatte 6, die ebenfalls aus Polytetrafluor- der Erfindung herstellbar ist.

äthylen besteht, für eine gleichmäßige Strömungsver- Besonders gut eignet sich Epoxydharz für eine Verteilung sorgt. arbeitung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

In den Mischteil 2, der vorzugsweise eine zylin- Es hat sich aber gezeigt, daß auch Polyester, Polyamid

drische Kammer ist, tritt das Pulver durch einen as und andere Kunststoffpulver nach dem erfindungs-

Kanal 8 ein. Der Kanal 8 kann entweder direkt von gemäßen Verfahren mit guten Resultaten verarbeitbar

einem Pulvervorratsbehälter 9 umgeben sein, oder er sind.

kann das Pulver über eine gewisse Distanz zugeführt Die elektrostatischen Eigenschaften von Polytetra-

bekommen. fluoräthylen sind überraschend allen anderen Kunst-

Die Rückwand des Verteilerteils 2 weist eine Öffnung 30 stoffen überlegen. In der Anlage wird eine Tabelle einauf. in der ein Düsengehäuse 4 mündet. Das Düsen- gereicht, aus der die überraschende Wirkung bei der gehäuse, das ebenfalls aus Polytetrafluoräthylen be- Verarbeitung verschiedener Arten von Kunststoffsteht, wird von einer Düsennadel 5 koaxial durchsetzt, pulvern durch Polytetrafluoräthylen-Strahlrohre und durch deren Stellung die eintretende Luftmenge ge- -Mischkammern hervorgehen. Ersichtlicherweise ist regelt werden kann. Selbstverständlich ist es auch 35 zwar eine Beschichtung auch noch bei der Verwendung möglich, die Luft durch das Düsengehäuse 4 eintreten von Polyäthylen möglich, die Verwendung von PoIyzu lassen, wobei die Luftmenge in einiger Entfernung, tetrafluoräthylen gibt aber eine für den Fachmann z. B. in der Druckluftzuleitung, eingestellt werden kann. völlig unerwartete bessere Wirkung, die nach den bis-Die Düsennadel kann in diesem Falle entfallen. herigen Kenntnissen über die Wirkung von Kunst-

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sowohl 40 stoffteilen in Pulverspritzpistolen nicht erwartet wer-

als Handspritzpistole ausgebildet sein, indem sie einen den konnte, wie die vorgelegte Zusammenstellung

Handgriff aufweist, oder sie kann in einiger Entfernung ebenfalls beweist.

von dem Pulvervorratsbehälter sowohl in fester Lage Wesentlich ist es zur Erreichung des erfindungs-

als auch bewegt angeordnet sein. gemäßen Effektes, daß sämtliche Teile der Misch-

Entscheidend für die Erzeugung eines sehr großen 45 strömung von Treibluft und Pulver nur mit Polytetraelektrostatischen Feldes, z. B. bis zu 200 kV, ist es, daß fluoräthylenoberflächen in Berührung kommen und die gesamte Pulvermenge innerhalb des beschleunigten daß durch die Verwendung von Treibluft hohen Luftstromes nur noch mit Polytetrafluoräthylen in Druckes eine genügend hohe Geschwindigkeit innerBerührung kommt, so daß einerseits ionisierte und halb des Strahlrohres erzeugt wird,
polarisierte Pulverteilchen entstehen und andererseits 50 Ersichtlicherweise kann mit der erfindungsgemäßen die entstandenen Ladungen nicht wieder abgegeben Vorrichtung nach Art einer Lavaldüse bei Verwendung werden. von Treibluft von mehr als 2 atü bereits Schallge-

Für den Fachmann überraschend ist durch die schwindigkeit und Überschallgeschwindigkeit einge-

eigene Aufladung der Pulverteilchen sowohl eine stellt werden.

Polarisation als auch eine Ionisation der Pulverteilchen 55 Der vordere Teil des Strahlrohres 1 ist vorteilhaft in idealer Zusammenstellung möglich, so daß sich mit einer geerdeten Metallhülse 3 umgeben, um eine gegenüber herkömmlichen Beschichtungsverfahren bei Belästigung des Bedienungspersonals durch Funken-Einstellung von hohen Strömungsgeschwindigkeiten sprung auf der Oberfläche des Strahlrohres zu vergroße Beschichtungsdicken erreichen lassen. hindern. Durch diese Metallhülse 3 wird weiterhin

Durch die Einstellung der Strömungsgeschwiiidig- 60 eine gewisse Verbesserung des erfindungsgemäßen

keil kann die Auflage der Pulverteilchen gesteuert Effektes erreicht.

5 6

Schichtbildung (S): 1 = sehr gut; 2 = gut; 3 = noch brauchbar;

4 = nicht mehr brauchbar; 5 = keine Haftung mehr.

Stromstärke (μΑ) und Schichtbildung (S) bei Venturi-Düsen aus verschiedenen Materialien und verschiedenen Pulvern

Venturidüsen aus:

Pulverarten

Teflon μΑ S

Glas-Teflon μΑ I S Graphit-Teflon
μΑ I S

PVC

μΑ I S

Hartgummi μΑ I S

Epoxyd Standard ....

Epoxyd graphit

Epoxyd schwarz

Epoxyd Metall

Epoxyd weiß

Epoxyd weiß matt ... Polyester Thermoplast Polyester vernetzbar ..

Polyester

Polyamid

PVC

Polyurethan

+1,5

+2

+1

+2,5

+0,5

+1,5 +1 +0,5 +0,5

1 1 1 1 1

4 5 3 2 2 3 3

+1

+1,5 +1 +1 +1,5

+1,5

+1 +0,5 +0,5 +0,5

1 2 2 2 2

2 5 4 2 2 4 3 +0,5
0

+0,5

+1,5

+1,5
-0,5

+0,5
+0,5
+0,5
+1

2
3
2
3
1

2
2
4
3
3
4
2

+0,5

0
0

+1
0
0

4
3
4
3
2

5
5
3
5
2
5
5

(Fortsetzung)

Epoxyd Standard

Epoxyd graphit

Epoxyd schwarz

Epoxyd Metall

Epoxyd weiß

Epoxyd weiß matt ... Polyester Thermoplast Polyester vernetzbar ..

Polyester

Polyamid

PVC

Polyurethan

0 0 0

+0,5

0
+0,5

Polyäthylen	S	Polycarbonat	S	Polypropylen	S	Polyurethan	S	Metall (i
μΑ	2	μΑ	4	μΑ	4	μΑ	4	μΑ
+0,5	3	0	3	0	3	0	3	0
0	3	0	4	0	5	0	3	0
0	2	0	4	0	5	0	5	0
+0,5	1	0	3	0	3	0	3	0
+1	5	0	5	0	5	0	5	0
0	5	0	5	0	5	0	5	0
0	4	—	3	—	4	—	2	0
0	4	0	5	0	5	+0,5	5	0
0	2	0	2	0	2	0	2	0
+1	2	+1	5	+1	5	+0,5	5	0
-0,5	5	0	5	0	5	0	5	0
0	0	0	0	0

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Beschichtung von Gegenständen mit Kunststoffpulver mit einem elektrostatischen Feld, wobei das Kunststoff pulver durch Reibung an einer dielektrischen Fläche aufgeladen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibung und die dadurch bewirkte Aufladung an einer Fläche aus Polytetrafluoräthylen erfolgt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Strahlrohr (1) mit einem Mischteil (2) für die Mischung von Mengen geregelt zuführbarer Blasluft und Kunststoffpulver, beide aus Polytetrafluoräthylen bestehend.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der Anfangsteil des Strahlrohres (1) von einer geerdeten Metailhülse (3) umgeben ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlrohr (1) ein Sprührohr (ϊ α), einen davor angeordneten Expansionsteil (Ιέ) mit einer Eingangsdüsenöffnung (Ic) und der davor angeordnete Mischteil (2) eine Mischkammer (2α) aufweist, in die das Kunststoffpulver beliebig zur Längsachse des Strahlrohres (1) und die Druckluft parallel und koaxial zur Längsachse des Strahlrohres (1) mengenregelbar zugeführt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen mit hoher Umlaufgeschwindigkeit umlaufenden Verteiler aus PcIytetrafluoräthylen aufweist, der gegenüber dem zu verteilenden Kunsistoffpulver eine hohe Relativgeschwindigkeit besitzt.