DE2203351C3

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Publication number: DE2203351C3
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Description

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, Kunststoffpulver mittels beschleunigter Luftströmungen auf Gegenstände aufzusprühen, wobei die Kunststoffpulverpartikeln durch ein elektrisches Feld elektrostatisch aufgeladen werden und sich auf Grund der elektrischen Anziehung auf dem geerdeten oder gegenpolig aufgeladenen Gegenstand absetzen. Nach dem Einbrennen ergibt die Kunststoffpulverschicht eine den herkömmlichen Lackschichten überlegene Oberflächenbeschichtung.

Nachteilig ist bei diesen bekannten Pulverbeschichtungsverfahren und Vorrichtungen aber, daß sie eine elektrostatische Spannungsquelle benötigen, die durch die verwendete Hochspannung (zwischen 30 und 15OkV) aufwendige Sicherheitsvorkehrungen notwendigmacht.

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

Nachteilig hat sich bei diesen Beschickungsvorrichtungen 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 und die insbesondere sicherer sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei dem eingangs genannten Verfahren die Reibung

ίο und die dadurch bewirkte Aufladung an einer Fläche aus Polytetrafluoräthylen erfolgt und daß als Kunststoffpulver Epoxydharzpulver verwendet wird.

Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens kennzeichnet sich vorteilhaft durch ein Strahlrohr mit einem Mischteil für die Mischung von Mengen regelbar zuführbarer Blasluft und Epoxydharzpulver, wobei Strahlrohr und Mischteil aus Polytetrafluoräthylen bestehen und durch eire mindestens den Anfangsteil des Strahlrohrs umgebende geerdete Metallhülse.

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.

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 Kunststoffpulver, nämlich Epoxydharz, in einer Strahlvorrichtung mit hoher Luftgeschwindigkeit ausgeblasen wird, die aus Polytetrafluoräthylen besteht, und daß die verwendete Treibluft nicht allzu hohe Feuchtigkeitsgehalte besitzt.

4« Im folgtnden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert, die im Schnitt eine Vorrichtung zur Abgabe von elektrostatisch aufgeladenem Kunststoffpulver zeigt, wobei der Pulvervorratsbehälter direkt auf das Strahlrohr aufge-

Vi setzt ist.

Die erfindungsgemäße Pulversprühvorrichtung besteht hauptsächlich aus einem Strahlrohr 1 und einem davorliegenden Mischteil 2, die beide aus Polytetrafluoräthylen hergestellt sind. Das Strahlrohr 1 selbst besteht aus einem Düsenteil Ic mit nachgeschaltetem Expansionsteil 16 und daran anschließend dem eigentlichen Sprührohr la. Das Sprührohr la setzt sich in einem Diffusor 7 fort, in dem die Geschwindigkeit des austretenden Pulver-Luft-Gemisches herabgesetzt wird und eine Lochplatte 6, die ebenfalls aus Polytetrafluoräthylen besteht, für eine gleichmäßige Strömungsverteilung sorgt.

In den Mischteil 2, der vorzugsweise eine zylindrische Kammer ist, tritt das Pulver durch einen Kanal 8 ein.

bo Der Kanal 8 kann entweder direkt von einem Pulvervorratsbehälter 9 umgeben sein, oder er kann das Pulver über eine gewisse Distanz zugeführt bekommen.

Die Rückwand des Verteilerteils 2 weist eine öffnung

auf, in der ein Düsengehäuse 4 mündet. Das Düsengehäuse, das ebenfalls aus Polytetrafluoräthylen besteht, wird von einer Düsennadel 5 koaxial durchsetzt, durch deren Stellung die eintretende Luftmenge geregelt werden kann. Selbstverständlich ist es auch möglich, die

Luft durch das Düsengehäuse 4 eintieten zu lassen, wobei die Luftmenge in einiger Entfernung, z. B. in der Druckluftzuleitung, eingestellt werden kann. Die Düsennadel kann in diesem Falle entfallen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sowohl als Handspritzpistole ausgebildet sein, indem sie einen Handgriff aufweist, oder sie kann in einiger Entfernung von dem Pulvervorratsbehälter sowohl in fester Lage als auch bewegt angeordnet sein.

Entscheidend für die Erzeugung eines sehr großen elektrostatischen Feldes, z. B. bis zu 200 kV, ist es, daß die gesamte Pulvermenge innerhalb des beschleunigten Luftstromes nur noch mit Polytetrafluorethylen in Berührung kommt, so daß einerseits ionisierte und polarisierte Pulverteilchen entstehen und andererseits die entstandenen Ladungen nicht wieder abgegeben werden.

Für den Fachmann überraschend ist durch die eigene Aufladung der Pulverteilchen sowohl eine Polarisation als auch eine ionisation der Pulverteilchen in idealer Zusammenstellung möglich, so daß sich gegenüber herkömmlichen Beschichtungsverfahren bei Einstellung von hohen Strömungsgeschwindigkeiten große Beschichtungsdicken erreichen lassen.

Durch die Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit kann die Auflage der Pulverteilchen gesteuert werden, so daß sich auch geringere Schichtdicken einstellen lassen.

Durch die Ausbildung der Düse mit einem engsten Querschnitt und und einer daran anschließenden Expansionszone in einer kontinuierlichen Kurvenkrümmung ist die Erzielung von Überschallgeschwindigkeit möglich.

Überraschenderweise vermag die Verwendung von Polytetrafluorethylen im Zusammenhang mit der hohen Strömungsgeschwindigkeit nicht nur eine Spannungsquelle überflüssig zu machen, sondern auch, wie bereits ausgeführt, eine überlegene Beschichtung zu bewirken.

Die Aufladung und damit die Beschichtung ist abhängig von der Temperatur und Feuchtigkeit der Druckluft Es empfiehlt sich daher, für die Verarbeitung bei hoher Luftfeuchtigkeit eine Luftvortrocknung vorzusehen. Es hat sich aber gezeigt, daß auch bei sehr hohen Luftfeuchtigkeiten (über 90%) noch immer eine ausreichende Beschichtung mit dem Verfahren gemäß der Erfindung herstellbar ist

Die elektrostatischen Eigenschaften von Polytetrafluorethylen sind überraschend allen anderen Kunststoffen überlegen. Hierzu wird auf die Tabelle verwiesen, aus der vergleichsweise die Wirkung bei der Verarbeitung verschiedener Arten von Kunststoffpulvern durch Polytetrafluoräthylers-Strahlrohre und -Mischkammern hervorgeht

Wesentlich ist es zur Erreichung des erfindungsgemäßen Effektes, daß sämtliche Teile der Mischströmung von Treibluft und Expoxydharzpulver nur mit Polytetrafluoräthylenoberflächen in Berührung kommen und daß durch die Verwendung von Treibluft hohen Druckes eine genügend hohe Geschwindigkeit innerhalb des Strahlrohres erzeugt wird.

Ersichtlicherweise kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Art einer Lavaldüse bei Verwendung von Treibluft von mehr als 2 atü bereits Schallgeschwindigkeit und Überschallgeschwindigkeit eingestellt werden.

Der Anfangsteil des Strahlrohres 1 ist mit einer geerdeten Metallhülse 3 umgeben, um eine Belästigung des Bedienungspersonals durch Funkensprnng auf der Oberfläche des Strahlrohres zu verhindern. Durch diese Metallhülse 3 wird weiterhin eine gewisse Verbesserung des erfindungsgemäßen Effektes erreicht.

Schichtbildung (S): l=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

Polytetrafluorethylen

μΑ S

Glas-Polytetrafluorethylen
μΑ S

Graphit-Polytetrafluor-
äthylen
μΑ S

PVC

μΑ

Hartgummi

μΑ

Epoxydharzpulver Standard +1,5 1 +1 1 +0,5 2 + 4 + 3

Epoxydharzpulver graphit +2 1 +1,5 2 0 3 0 3 0 3

Epoxydharzpulver schwarz +1 1 +1 2 +1 2 0 4 0 4

Epoxydharzpulver Metall +1 1 +1 2 +0,5 3 0 3 0 4

Epoxydharzpulver weiß +2,5 1 +1,5 2 +1,5 1 +0,5 2 +0,5 2

Polyester Thermoplast +0,5 4 +1,5 2 +1,5 2 0 5 0 5

Polyester vernetzbar 0 5 05-0,5 2- 5- 5

Polyester 03 04 04 03 +0,5 3

Polyester +1,5 2 +1 2 +0,5 3 0 5 0 5

Polyamid +1 2 +0,5 2 +0,5 3 +1 2 +0,5 2

PVC +0,5 3 +0,5 4 +0,5 4 0 5 0 5

Polyurethan +0,5 3 +0,5 3 +1 2 0 5 0 5

(Fortsetzung)

Pulverarten

Polyäthylen Polycarbonat Polypropylen Polyurethan Metall (Alu)

μΑ S μΑ S μΑ S μΑ S μΑ S

Epoxydharzpulver Standard +0,5 2 04 04 040 5

Epoxydharzpulver graphit 03 03 03 030 5

EDOxvdharzDulver schwarz 03 04 05 030 5

Fortsetzung

Pulverarten Polyäthylen Polycarbonal Polypropylen Polyurethan Meial! (AIu)

|lA S μΑ S |iA S uA S μΑ S

Epoxydhai vpi-lvcr Metall +0,5 2 04 05 050 5

Epoxydharzpulver weiß +11 03 03 030 5

!Olyester Thermoplast 05 05 05 050 5

Polyester vernetzbar

Polyester

Polyamid

Polyurethan

0	5	—	0	5	0	5	—	5	0	5
0	4	0	3	0	4	+ 0,5	2	0	5
0	4	+ 1	5	1	5	0	5	0	5
+ 1	2	0	2 +	0	2	+ 0,5	2	0	5
-0,5	2	0	5	0	5	0	5	0	5
0	5	Blatt	5		5	0	5	0	5
Hierzu 1	Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

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

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 Epoxydharzpulver, wobei (1) und (2) aus Polytetrafluoräthylen oestehen und durch eine mindestens den Anfangsteil des Strahlrohres (1) umgebende geerdete Metallhülse (3).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlrohr (1) ein Sprührohr (Is), einen davor angeordneten Expansionsteil (16) mit einer Eingangsdüsenöffnung (Ic) und der davor angeordnete Mischteil (2) eine Mischkammer (2;i) aufweist, in die das Epoxydharzpulver beliebig zur Längsachse des Strahlrohres (1) und die Druckluft parallel und koaxial zur Längsachse des Strahlrohren (1) mengenregelbar zugeführt wird.