DE2731342A1 - Electrostatic powder spray gun - uses independent electrode circuits to charge individual powders to different potentials before and during spraying - Google Patents

Abstract

The multiphase spray gun is supplied with several powdered paints, having certain characteristics. The powders are charged electrically to different potentials, by independent electrode circuits. For a light-resistant coating, a coloured and a colourless powder are individually charged to different potentials to achieve a powder granule orientation on the coated base achieving a concentration of coloured paint in the upper layer. For a corrosion-proof coating, a coloured and a protective powder are used, the corrosion-protective material being concentrated in the lower layer, on the coated surface.

Description

i;lektrostatisclze ;:ehrpr.2sen-:?ulversprahpistole Das Aufbringen von sog. Pulverlacken mittels elektrostatischen Pulversprühnistolen ist bekannt und wird seit Jahren mit Erfolg in der Praxis durchgeführt.i; lektrostatisclze;: ehrpr.2sen -:? ulversprahpistole the application of so-called powder coatings by means of electrostatic powder spray guns is known and has been carried out successfully in practice for years.

Beschichtet werden hauptsächlich Metallgegenstände zur farblichen Gestaltung und gleichzeitig Schutz von korrosiven Einflüssen. Ve-ciltung und Kreidung der applizierten Filr£e reichen bei starker UV-Einstrahlung (z.B.Florida) für viele Anwendungsgebiete nicht aus, ferner ist bisher tuch kein aitiver Korrosionsschutz mit Pulverlacken mög lich gewesen. Daß nun besonders das positive Verhalten von Pulverlackfilmen in der Aussenbeständigkeit von primärem Interesse ist, mögen die bisher in der Fachpresse ersdüenenen Publikationen dokumentieren. Das Interesse ist deshalb groß, da nach dem Pulverlack-Verarbeitungsverfahren eine sehr rationelle und automatische Verfahrensweise möglich ist, wobei volkswirtschaftliche Aspekte wie u.a. Lösungsmitteleinsparung zusätzlich zum Tragen kommen.Metal objects are mainly coated for color Design and at the same time protection from corrosive influences. Ve-cilting and chalking The applied filr £ e are sufficient for many with strong UV radiation (e.g. Florida) Areas of application are not available, and so far cloth is no active corrosion protection was possible with powder coatings. That especially the positive behavior of Powder coating films are of primary interest in terms of their outdoor resistance Document publications that have previously appeared in the trade press. The interest is therefore great, since after the powder coating processing method a very rational one and automatic procedure is possible, with economic aspects how, among other things, solvent savings also come into play.

Dass die beiden hier angeschnittenen Themenkreise :Korrosionsschutz und Kreidung bei Pulverlacken für höchste Ansprüche nicht genügen, kommt in ersterem Falle daher, dass das u.U. aktive Korrosionsschutzpigment völlig von Harz umschlossen ist und sich daher keine elektrochemische Korrosionsschutzwirkung einstellen kann, in zweitem Falle die Pigmentierung im Film so hoch an der Filoberfläche liegt,dass der Filmabbau durch UV-Licht sich relativ schnell einstellen kann, Über die Pulverlackrezeptierung hat man dann versucht, diese Nachteile zu beseitigen.U.a. hatte man versucht, über 2-Phasengemische Pulverlacke mit aktivem Korrosionsschutz herzustellen (Airgalvano-Pulverlacke).That the two topics mentioned here: Corrosion protection and chalking in powder coatings is not enough for the highest demands, comes in the former It is therefore the case that the possibly active anti-corrosive pigment is completely surrounded by resin and therefore no electrochemical corrosion protection effect can be established, in the second case the pigmentation in the film is so high on the film surface that film degradation by UV light can occur relatively quickly, via powder coating formulation then attempts have been made to eliminate these disadvantages. one had tried over To produce 2-phase mixtures of powder coatings with active corrosion protection (Airgalvano powder coatings).

Über die Airga1vano-Pulvertechnik wurde erstmals 1974 berichtet (1) und zwar in einem Vergleich mit div. Binderitzen, die für Zinkstaubanstrichmittel eingesetzt wurden.The Airga1vano powder technology was first reported in 1974 (1) namely in a comparison with various Binderitzen, which for zinc dust paints were used.

Darauf erfolgte in einer weiteren Mitteilung (2) das Verhalten auf verzinkten Oberflächen und Gegenüberstellungen div. Verzinkungsarten sowie der allgemeine Korrosionsschutz(3) Auch auf die allgemeinen Filmeigenschaften derartiger Pulverlacke wurde hingewiesen (4). Dass natürlich auch hier die Art des Substrates und die chemische Vorbehandlung von Bedeutung ist, konnte erwartet werden (5). Zur Technologie derZinkstaubanstriche und der Airgalvano-Zn-Pulver wurde bereits Stellung genommen (6).This was followed by the behavior in a further communication (2) galvanized surfaces and comparisons of various types of galvanization as well as general Corrosion protection (3) Also on the general film properties of such Powder coatings have been pointed out (4). That of course also depends on the type of substrate and chemical pretreatment is important could be expected (5). To the Technology of zinc dust paints and Airgalvano Zn powder has already been established taken (6).

Anknüpfend an die ersten Grundlagen auf dem Gebiet der AirgXalv2no-Pulvertechnik, die erschienen sind (7), konnten erwartungsgemäß diese Überlegungen weiter fundiert werden.Following on from the first basics in the field of AirgXalv2no powder technology, which have appeared (7), could, as expected, substantiate these considerations further will.

í. eDezi,iscLes Verhalten von Air-Galvano-Pulverlacken Das besondere bei den Air-Galvano-Pulverlacken ist die l4öglichkeit des aktiven Forrosionsschutzes durch entsprechende Pigmente und Harze, sowie ein spezielles tierstellungsverfahren unter Ausnutzung bei der elektrostatischen Verarbeitung über die Nöglichkeit der verschiedenen A:ifladbarkeiten in einem System und der elektrischen Entladung kurz vor der Schmelze durch Orientierung.í. eDezi, icLes behavior of Air-Galvano-Powder coatings The special thing With Air-Galvano powder coatings, there is the option of active corrosion protection through appropriate pigments and resins, as well as a special animal husbandry process taking advantage of the possibility of electrostatic processing different chargeability in a system and the electrical discharge briefly before the melt through orientation.

Werden nun Betrachtungen angestellth, dass z.B. für die Polarität der Aufladung cie Dielektrizitatskonstante bestiriimend ist, die Pulver sich verschieden schnell auflacen können u.ä., so dürften hier interessante Aspekte liegen (8).Considerations are now made that e.g. for the polarity the charge the dielectric constant is determining, the powders differ can recharge quickly and the like, there should be interesting aspects here (8).

Bei den Versuchen wurden die Aufladung von extrudierten Zinkteilchen in Polyesterharzen gemessen. Die Versuche haben gezeigt, dass es mit de i'adungsneßgerat möglich ist, die Einflüsse der einzelnen Partikel zu bestimmen, Gererell kann gesagt werden, dass sich diese Partikel mit Zinkstaubteilchen wesentlich besser aufladen lassen (ca 5x), als normale Harzteilchen, Dies wird theoretisch nachgewiesen, doch ist es überraschend, dass der Unterschied so groß ist. Die Versuche lassen auch den Schluß zu, daß die Zinkstaubpartikel nicht absolut von Harz umgeben sind.The tests involved charging from extruded zinc particles measured in polyester resins. The tests have shown that it is possible with de i'adungsneßgerat it is possible to determine the influences of the individual particles, Gererell can say that these particles become much better charged with zinc dust particles let (ca 5x), than normal resin particles, this is theoretically proven, but it's surprising that the difference is so big. The attempts also leave the conclusion that the zinc dust particles are not absolutely surrounded by resin.

Einen Einfluß des Elektrodensystems auf die Aufladung kann nicht bestimmt werden, da die vorhandenen Geräte zu wenig Spannung liefern und somit die Meßergebnisse verfälschen Das Endziel war, eine Schicht ar Objekt aufzubauen, die darin bestand, dass zwischen 10 - 20 Mikron Zink direkt am Metall aufgebaut ist und darüber die Farzschicht.An influence of the electrode system on the charge cannot be determined because the devices available Provide too little voltage and thus falsify the measurement results. The ultimate goal was to build up a layer of the object that consisted of between 10-20 microns of zinc being built up directly on the metal and the layer of paint on top.

Selbstverständlich ist dies nicht im Idealfall zu erreichen, und man muß sich mit den praktischen Gegebenheiten abfinden.Of course, this is not ideally achievable, and man has to come to terms with the practical conditions.

Kraftwirkung auf geladene Partikel im elektrostatischen Feld.Force effect on charged particles in an electrostatic field.

Hier sollen nochmals die grundsätzlichen Zusammenhänge der Krafteinflüsse im elektrostatischen Feld aufgezeigt werden.Here again the basic relationships between the force influences be shown in the electrostatic field.

Ein Partikel unterliegt im elektrostatischen Feld folgenden Einflußgrößen : M Masse P. Ortsvektor » åynamische Zähigkeit der Luft a Teilchendurchmesser Q Ladung des Teilchens E elektrische Feldstärke Fä die äusseren Kräfte Der erste Ausdruck der Gleic-lung stellt die Beschleunigungskraft dar.A particle is subject to the following influencing variables in the electrostatic field: M mass P. position vector »å dynamic viscosity of the air a particle diameter Q charge of the particle E electric field strength F the external forces The first expression of the equation represents the acceleration force.

Der zweite Ausdruck ist der Widerstand, hervorgerufen durch die Luftzähigkeit. Auf der rechten Seite bedeutet die erste Größe die Kraft im elektrostatischen Feld. Hier interessiert für die weiteren flessungen vor allem die Größe der Aufladung der Partikel.The second term is the resistance caused by the air viscosity. On the right-hand side, the first quantity means the force in the electrostatic field. The size of the charge is of particular interest here for the other fluids the particle.

Fä : Fä stellt die äusseren Kräfte dar. Hier ist vor allem bei der Pulverbeschichtung mit dem hier vorliegenden System die kinetische Energie zu bezeichnen. Für die kinetische Energie gilt : Zan sieht aber nun eindeutig, dass Partikel, die ein Metall enthalten, ein höheres spezifisches Gewicht haben, uns sonit eine höhere kinetische Energie besitzen.Fä: Fä represents the external forces. Here, the kinetic energy is to be designated, especially in the case of powder coating with the system presented here. The following applies to the kinetic energy: However, Zan now clearly sees that particles that contain a metal have a higher specific weight and therefore have a higher kinetic energy.

Die Erhöhung der kinetischen Energie geht proportional mit dem spezifischen Gewicht..Die Austrittsgeschwindigkeit von Kunststoff und Metall wird als gleich angenommen.The increase in kinetic energy is proportional to the specific Weight..The exit speed of plastic and metal is considered to be the same accepted.

a) Aufladung von metallischen Partikeln Hier wird die Endladung angegeben, das bedeutet, dass bei einer Zeitkonstante von o,l sec. wie es in der Praxis auftritt die Endladung erreicht wird. Wichtig ist festzustellen, dass hier vor allem der Durchmesser und die Feldstärke bestimmei ist.a) Charging of metallic particles The discharge is specified here, which means that with a time constant of 0.1 seconds, as occurs in practice, the discharge is reached. It is important to note that the diameter and the field strength are particularly important here.

Pür diese Aufladungswerte wird in erster Linie die Koronaaufladung in den Vordergrund gestellt.The corona charge is primarily used for these charging values placed in the foreground.

b) Aufladung von Kunststoffpartikeln Q o wird nach ca. 10 erreicht 10r = o,11 sec.b) Charging of plastic particles Q o is reached after approx. 10 r = o, 11 sec.

Diese Gleichung sieht etwas undurchsichtig aus, kann aber durch ein Einsetzen von Xs sehr leicht vereinfacht werden.This equation looks a bit opaque, but it can be replaced by a Insertion of Xs can be simplified very easily.

Unter der Annahme E8 = 2 ergibt sich folgende Gleichung : Q # = 6# - a² . Ec Prinzipiell gesehen erkennt man, dass die elektrische Ladung, die ein Kunststoffpartikel erreichen kann, nur ca. die halbe Ladung des metallischen Partikels ist.Assuming E8 = 2, the following equation results: Q # = 6 # - a². Ec In principle, one recognizes that the electrical charge that a Plastic particles can only reach about half the charge of the metallic particle is.

Man kann somit auch von der Theorie her beweisen, dass die Aufladung der Kunststoffpartikel wesentlich schlechter sein wird und somit auch die Kraftwirkung im elektrostatischen Feld geringer ist, wie jene von Metall-partikeln. Meßergebnisse Pulversorte durchschnittliche spez. Ladung µ [C/g] Polyesterpulver ertet mit TGIC + TiO2 o,8365 Polyester-Epoxidharzpulver + TiO2 0,691 Polyesterpulver-TGIC + Bleichromate o,9456 Polyesterpulver-TGIC + Zinkchromate 0,896 Polyesterpulver-TGIC + 70 % Zink 1,158 Polyesterpulver-TGIC + 62 c/o Zn + 8 % Zink- 1.059 chromat Zn rein o,883 Die elektrische Aufladbarkeit in Abhängigkeit vom Korn spektrum spez. Ladung µ [C/g] Polyester-TGIC Pulver + TiO2 ( G3 iron ) o,9913 ( 63-112 Mikron ) o,8135 (112-180 Mikron ) o,8592 (norirales Spektrum) o,8365 Die Parameter für diese Versuche waren : Ausstoß : loo g/min. Spannung Pistole: 70 KV Förderdruck : 3,6 Druckrad : 697 Dosierung : 3,4 Temperatur : 2200 Abstand : 30 cm rel. Feuchtigkeit: 50% Auswertung : Pür die Berechnung der Teilchenladung wird im Normalfall einer ein mittlerer Durchmesser von 60 Mikron zugrundegelegt. Man sieht aber eindeutig, dass es verschiedene spezifische Aufladungen der Teilchen ergibt.One can thus also prove from the theory that the charge the plastic particle will be much worse and thus the force effect as well in the electrostatic field is lower than that of metal particles. Measurement results Powder type average spec. Charge µ [C / g] polyester powder with TGIC + TiO2 o.8365 polyester epoxy resin powder + TiO2 0.691 polyester powder TGIC + lead chromates o.9456 polyester powder-TGIC + zinc chromate 0.896 polyester powder-TGIC + 70% zinc 1.158 polyester powder-TGIC + 62 c / o Zn + 8% zinc- 1,059 chromate Zn pure o, 883 Die electrical chargeability depending on the grain spectrum spec. Charge µ [C / g] Polyester-TGIC powder + TiO2 (G3 iron) o, 9913 (63-112 microns) o, 8135 (112-180 Microns) o.8592 (noriral spectrum) o.8365 The parameters for these experiments were : Output: loo g / min. Voltage gun: 70 KV Delivery pressure: 3.6 Pressure wheel: 697 Dosage: 3.4 Temperature: 2200 Distance: 30 cm rel. Humidity: 50% evaluation : For the calculation of the particle charge, one is normally a mean diameter of 60 microns. But you can clearly see that there are different specific ones Charges of the particles results.

Das Produkt Polyester-TGIC sowie die anderen Polyesterprodukte zeigen deutlich eine höhere Aufladung als das Produkt Polyester-Epoxidharz.Show the product Polyester-TGIC as well as the other polyester products significantly higher charge than the product polyester epoxy resin.

Einfluß der Pigmientierung der einzelnen Polyester-Basismaterialien ist ebenfalls zu sehen. Die beiden in der Tabelle zuletzt angeführten Produkte zeigen dagegen eine wesentlich höhere Aufladung. Der Faktor gegenüber den anderen Polyester-Easisharzen beträgt ca. 5. Zu erkennen ist, dass das Produkt mit einer Chromatbeimischung eine schlechtere Aufladung besitzt. Die geringere Aufladung entspricht ziemlich genau der Reduktion des leitenden Teiles im Partikel.Influence of the pigmentation of the individual polyester base materials can also be seen. Show the two products listed last in the table on the other hand a much higher charge. The factor over the other polyester base resins is approx. 5. It can be seen that the product with an admixture of chromate is a has a poorer charge. The lower charge is pretty much the same the reduction of the conductive part in the particle.

Die Beimischung zum Grundmaterial von einextrudiertem Zink oder Zink verbunden mit Zinkchromat ergibt immer eine höhere durchschnittliche, spezifische Ladung. Man muß sich natürlich klar sein, dass hier eindeutig eine Trennung der Ladungen, abhängig von der Zusammensetzung der einzelnen Partikel stattfindet. Man kann somit sagen, dass die metallischen Partikel einer um ca. 5 xgrösseren Kraft im elektrischen Feld unterworfen sind. Hier kann man natürlich leicht von einer Phasentrennung in der Flugphase sprechen.The admixture to the base material of extruded zinc or zinc combined with zinc chromate always results in a higher average, specific Charge. One must of course be clear that this is clearly a separation of the Charges, depending on the composition of the individual particles, takes place. Man can thus say that the metallic particles have a force that is approx. 5 times greater are subject to the electric field. Here you can of course easily get from one Speak phase separation in the flight phase.

Am Objekt können nun die Verhältnisse komplettanders liegen.The situation on the object can now be completely different.

Es ist allerdings so, dass sich das Partikel mit der wesentlich höheren Aufladung viel eher auf der metallischen Fläche aolagert als das Kurststoffpartikel.It is, however, the case that the particle with the much higher Charges are much more likely to be deposited on the metallic surface than the plastic particle.

Bei diesen ganzen Überlegungen wurde nicht mit eingeschlossen, das Verhalten verschieden stark aufgeladener Misch -pulver auf dem geerdeten Substrat bei der plötzlichen Entladung in dem Moment, wo durch Wärmeeinwirkung die Pulverteilchen schmelzen. Ferner wurde nicht berücksichtigt, wie sich die verschieden stark aufgeladenen Pulverteilchen auf dem Flugweg bei Berührung verhalten.All these considerations did not include that Behavior of mixed powders with different levels of charge on the grounded substrate in the case of the sudden discharge at the moment when the powder particles are removed by the action of heat melt. Furthermore, it was not taken into account how the differently charged Be careful not to touch powder particles on the flight path.

Vom Forschungsinstitut für Pigmente und Lacke wurde von W. Funke und K.9. Reichert (9) ein Verfahren entwickelt, nach dem pulverbeschichtete Gegenstände hergestellt werden können, deren Pulverlacke aus einer Mischung von vernetzbaren Polymeren und Thermoplasten bestehen. Man erhält so nach dem Erhitzen über den Schmelzbereich Beschichtungen, die aus zwei übereinanderliegenden kohärenten Phasen be -stehen, wobei das vernetzbare Polymer auf dem Untergrund schr fest haftet, während der darüberliegendeThermoplast eine gute Wetterbeständigkeit gewährleistet. Als Voraussetzung wird hierfür angegeben, dass nur solche Pulvermischungen gewählt werden, die sich bei der Verfilmung genügend schnell und vollständig entmischen. Die Schmelzbereiche beider Komponenten dürfen für eine möglichst störungsfreie Filmbildung nicht zu stark differieren, und die Schirelviskositäten rissen möglichst niedrig liegen.W. Funke and K.9. Reichert (9) developed a process according to which powder-coated objects can be produced whose powder coatings from a mixture of crosslinkable Polymers and thermoplastics are made. You get so after heating Over the melting range coatings that consist of two superimposed coherent There are phases in which the crosslinkable polymer adheres firmly to the substrate, while the overlying thermoplastic ensures good weather resistance. As a prerequisite for this, it is stated that only such powder mixtures are selected that separate quickly and completely enough during the filming. The melting ranges of both components are allowed for a film formation that is as free of disruption as possible do not differ too much, and the Schirel viscosities tore as low as possible lie.

Zum Beispiel bestehen solche Mischungen von Polymerpulvern alls 3poxidharzen, welche die hJrthare Grundschicht bilden und aus Vinylpolymeren oder Polyacrylaten bzw. - methacr@-laten für die wetterbeständige Dcckcbicht. ei so aufgebauten Pulverlacken entsteht während der Erhitzung innerhalb der zur Verfilmung verfügbaren Zeitei eine weitgehende bis vollständige Auftrennung der Polymerbestandteile unter Bildung von kohärenten Phasen. Die Schicht aus vernetzbaren Polymeren liegt innerhalb der Beschichtung zuunterst,d.h.For example, such mixtures of polymer powders consist of epoxy resins, which form the hard base layer and are made of vinyl polymers or polyacrylates or - methacr @ -laten for the weatherproof cover. Powder coatings structured in this way an egg is created during the heating process within the time available for filming extensive to complete separation of the polymer components with the formation of coherent phases. The layer of crosslinkable polymers lies within the coating at the bottom, i.e.

auf dem zt schützenden Gegenstand.on the protective object.

Als vernetzbare Polymerpulver eignen sich speziell solche auf der Basis von Epoxidharzen, thermisch härtbaren Acrylat-und Methaxrylatharen und Polyesterharzen. Als Thermoplaste für die Polymerenmischung eignen sich insbesondere Polyacrylate, Polyvinylacetat,Polyolefine, Polyester und Polyamide.Particularly suitable as crosslinkable polymer powders are those on the Based on epoxy resins, thermally curable acrylate and methacrylate resins and polyester resins. Particularly suitable thermoplastics for the polymer mixture are polyacrylates, Polyvinyl acetate, polyolefins, polyesters and polyamides.

Die verfahrensgemäß hergestellte Beschichtung besitzt sowohl eine senr gute Haftung am Untergrund als auch die für den jeweiligen Thermoplasten charakteristische, bessere Wetterbeständigkeit.The coating produced according to the method has both a very good adhesion to the substrate as well as the characteristic for the respective thermoplastic, better weather resistance.

Als ein Beispiel wurde u.a. angegeben Ein Epoxidharz (Schmelzpunkt 120 - 130°C, Dichte bei 20/40C, 1,147, Epoxiawert o,o49 - o,o59, Hydroxylwert o,36, Esterwert 0,52 ) wurde mit einen Acrylharz, Basis Butylmethacrylat (Schmelzpunkt 133,40C, Dichtehei 20/4°C 1,o8) im Gewichtsvernältnis 1:1 unter Zugabe von 4,5 Gew.% Dicyandiamid als Härter, bezogen auf Epoxidharz, innig vermischt und im Mörser auf 100-200 Mikron Korngröße pulverisiert.As an example, an epoxy resin (melting point 120 - 130 ° C, density at 20 / 40C, 1.147, epoxy value o, o49 - o, o59, hydroxyl value o, 36, Ester value 0.52) was treated with an acrylic resin based on butyl methacrylate (melting point 133.40C, density 20/4 ° C 1, o8) in a weight ratio of 1: 1 with the addition of 4.5% by weight Dicyandiamide as hardener, based on epoxy resin, intimately mixed and in a mortar 100-200 micron grain size powdered.

Wach Auftrag auf Stahlbleche erfolgt die Verfilmung während 20 .in. bei einer Temperatur von 1Po°C.When applied to steel sheets, filming takes place for 20. at a temperature of 1Po ° C.

Aus IR-Untersuchurgen der Schichtzusammensetzungen ergab sich, dass die dem Untergrund zugewandte Schichthälfte aus praktisch reinem Epoxidharz, die obere Hälfte dagegen aus nahezu reinem Acrylharz bestand.From IR investigations of the layer compositions it was found that the half of the layer facing the substrate, made of practically pure epoxy resin, the The upper half, on the other hand, consisted of almost pure acrylic resin.

Zurückkommend auf die sog. "Airgalvanik" war es schwierig Wj-f elektrostatischem liege Schichten aus leitender @ material wie z.E. zinkstaub aulmutra(ren, da die Leitfahikeit des Pulvers zu Kurzschlüssen in den elektrostatischen Geräten führte. War man an einem Zinkstaubfilm interessiert, mußte dieser vorher als Naßlack konventionell aufgetragen werden.Coming back to the so-called "air electroplating" it was difficult Wj-f electrostatic Laying layers of conductive material such as e.g. zinc dust aulmutra (ren, since the Conductivity of the powder led to short circuits in the electrostatic devices. If you were interested in a zinc dust film, you had to use it as a conventional wet paint beforehand be applied.

Es erwuchs hieraus dann eine Mehrfachbeschichtung.A multiple coating then grew out of this.

Einen aktiven Korrosionsschutzfilm auf Pulverlackbasis zu erstellen, ist zwar auch möglich, und zwar besteht das Korrosionsschutzpigment aus Zinkssaub (io) aber ebenfalls gehen die Vorteile eines Einschicht-Auftrages verloren.To create an active anti-corrosive film based on powder paint, is also possible, namely the anti-corrosion pigment consists of zinc dust (io) but the advantages of a one-shift job are also lost.

Dem Pulverlack Phosphorsäure zur Erhöhung des Korrosionsschutzes beizugeben, wurdXebenfalls beschrieben (11).To add phosphoric acid to the powder coating to increase the corrosion protection, has also been described (11).

Die Iv'öglichkeit der Zugabe von metallischen Pigmenten, inebesondere von Aluminium zwecks Verbesserung der elektrischen Aufladbarkeit ist schon länger bekannt (12).The possibility of adding metallic pigments, in particular of aluminum to improve its electrical chargeability has been around for a long time known (12).

Sie war allerdings nicht mit einer Erhöhung des Korrosionsschutzes verbunden.It was not, however, with an increase in corrosion protection tied together.

Durch Zugabe von zinkstaub in einen pigmentierten Pulverlack und bei dessen elektrostatischer Verarbeitung auf einen erhöhten Korrosionsschutz zu gelangen, war Gegenstand einer Patentanmeldung (13), und zwar bestand das leitfähige Substrat aus einer Mischung von mindestens zwei verschiedenen Pulvern, wobau das eine Pulver bis 96 Gew.% der Gesamtmischung ausmachen kann aus a) Mischungen aus mindestens zwei filmbildenden nichtleitenden organischen und/oder anorganischen Polymeren, deren tielektrizitätskonstante um mindestens einen Faktor von 0, 1 differieren, wobei die spezifische Dichte des Polymers mit der höheren Dielektrizitätskonstante um mindestens o,1 gar der ist als die spezifische Dichte des Polymers mit der niedrigeren Dielektrizitätskonstante, b) IGischungen aus mindestens einem filmbildenden nichtleitenden organischen und/oder anorganischen Polymer mit mindestens einem leitenden Metall, wobei die spezifische Dichte des metalles mindestens dreimal so groß ist wie die des Polymers, c) Mischungen aus mindestens einem filmbildenden nichtleitenden organischen und/oder anorganischen Polymer mit mindestens einem leitenden Nichtmetall, wobei die spezifische Dichte des leitenden Nichtmetalles mindestens 1,5 mal so groß ist wie die des Polymers, oder d) Mischungen aus a) bis c) unter Aufladung der Pulver elektrc statisch beschichtet wird, wobei das Substrat eine neutrale oder eine dem Pulver entgegengesetzte Ladung trägt,daß die Pulver auf dem Substrat Schichten bilden und daß nach dem Aushärten oder Verschmelzen mindestens eines derPulver eine Mehrfachbeschichtung aus verschiedenen Schichten auf dem Substrat gebildet wird.By adding zinc dust to a pigmented powder coating and at its electrostatic processing to achieve increased corrosion protection, was the subject of a patent application (13), namely the conductive substrate existed from a mixture of at least two different powders, one of which is a powder Up to 96% by weight of the total mixture can consist of a) mixtures of at least two film-forming non-conductive organic and / or inorganic polymers, whose dielectric constant differ by at least a factor of 0.1, where is the specific gravity of the polymer with the higher dielectric constant around at least 0.1 even greater than the specific gravity of the polymer with the lower dielectric constant, b) I mixtures of at least one film-forming non-conductive organic and / or inorganic polymer with at least a conductive metal, the specific gravity of the metal at least three times is as large as that of the polymer, c) mixtures of at least one film-forming non-conductive organic and / or inorganic polymer with at least one conductive Non-metal, the specific density of the conductive non-metal at least 1.5 times as large as that of the polymer, or d) mixtures of a) to c) below Charging the powder is electrostatically coated, the substrate a neutral or a charge opposite to the powder that the powder carries on the Substrate layers form and that after curing or fusing at least one of the powders is a multiple coating of different layers on the substrate is formed.

Es wurde bereits vermutet, das hier an Hand von Versuchen eingangs bestätig- wurde, dass die Pulver der ISeschichtungsmisc}unt-en eine triboelektrische Serie bilden, daß die Pulver sich also beispielsweise unter gleichen Auflaoungsbedingungen verschIeden stark elektrostatisch aufladen. Im Fall der dielektrischen Pulver scheinen diese Coehns Gesetzt zu unterliegen, wonach Pulver mit grösserer Dielektrizitätskonstante stärker aufgeladen werden als Pulver mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante. Im Fall der leitenden Metalle unc Nic'ntmetalle lässt sich die Aufladung besser durch die Leitfähigkeit beschreiben.It has already been suspected that this is based on experiments at the beginning It has been confirmed that the powders of the coating mix are triboelectric Form a series so that the powders are, for example, under the same dissolution conditions Charge different people with strong electrostatic charges. In the case of dielectric powders seem subject to this Coehn's law, according to which powder with a higher dielectric constant are charged more than powders with a lower dielectric constant. in the In the case of conductive metals and non-ferrous metals, the charge can be carried through better describe the conductivity.

Wenn beispielsweise eine Vielzahl von leitenden Metallen und/oder Nichtmetallen in den Beschichtungsmischungen eingesetzt werden, sollten diese Verbindungen sich in der Leitfähigkeit um einen Faktor von mindestens 1o4 oder darüber unterscheiden. In allen Fallen scheinen die Pulver eine Serie zu bilden, in der sich die einzelnen Mitglieder aufgrund steigender Elektrophilie einordnen lassen.For example, if a variety of conductive metals and / or Non-metals should be used in the coating mixtures, these compounds should differ in conductivity by a factor of at least 1o4 or more. In all cases the powders appear to be one Series to form in the the individual members can be classified due to increasing electrophilicity.

Wenn nun mehrere Polymere zur Erzeugung von mehreren Einzelschichten im Einschichtauftrag erzeugt werden sollen, sollte jeder dieser Komponenten sich in der Dieelektrizitätskonstante, Aufladbarkeit und spezifischen Dichte in bestimmten Grenzen unterscheiden. Epoxidharze haben beispielsweise eine Dielektrizitätskonstante von 4,0, Polyäthylen, Polypropylen und Acrylharze haben Dielektrizitätskonstanten von 2,3, 2,75 bzw. 2,5 Wird nun ein Pulverlack nach diesen vorher erwähnten Vorstellungen aufgebaut, erkalten wir also Pulver, die im Pulverkorn unterschiedlich zusammengesetzt sind und zur exakten Unterscheidung von den üblich zusammengesetzten Pulver als Airgalvanikpulver bezeichnet werden kann.If now several polymers to produce several individual layers are to be produced in a single layer, each of these components should be in the dielectric constant, chargeability and specific gravity in certain Distinguish boundaries. Epoxy resins, for example, have a dielectric constant of 4.0, polyethylene, polypropylene and acrylic resins have dielectric constants of 2.3, 2.75 or 2.5 A powder coating will now be based on these previously mentioned ideas built up, so we cool powders that have different compositions in the powder grain are and for the exact differentiation from the usual compound powder than Air electroplating powder can be referred to.

Der Nachteil dieser Mehrphasen-Pulverlacke liegt in der Homogenität der Mischung.The disadvantage of these multi-phase powder coatings is their homogeneity the mix.

Durch längere Transportwege etc, können Entmischungen eintreten, die bei der Verarbeitung nicht sichtbar werden.Due to longer transport routes etc., segregation can occur are not visible during processing.

Diese Nachteile treten erst bei der Belastung durch die Außenatmosphäre ein.These disadvantages only occur when exposed to the external atmosphere a.

In der Praxis wird heute die Kreidungsresistenz verbessert, indem auf der applizierten pigmentierten Schicht eine weitere farblose Pulverschicht der u.tj. gleichen Bindemittel-Zusammensetzung abgeschieden wird, und dann die gesamte Schicht zusammen thermisch vernetzen lässt. in diesem Fall wird eine sUreidungstestäncigkeit erhalten, die allerhöchsten UV-Beanspruchungen aushält, ferner wird eine wesentlich erhöhtc Chemikalienresistenz erzielt, die bisher bedingt durch die Art der Pigmentierung sehr zarianel ist.In practice today the chalk resistance is improved by on the applied pigmented layer another colorless powder layer of u.tj. same binder composition is deposited, and then the whole Layer can be thermally crosslinked together. in this case there will be a resistance to separation received, which withstands the very highest UV stresses, furthermore one becomes essential increased chemical resistance achieved, previously due to the type of pigmentation is very zarianel.

Es wurde nun gefunden, dass diese iehrphasenge:nische aber vor aller auch die einzelnen Pulver in der elektrostatischen Sprühpistole durch mindestens 2 unabhängige Elektrodenkreise verschieden hoch aufgeladen werden können.It has now been found that this phase niche is above all also the individual powder in the electrostatic spray gun by at least 2 independent electrode circuits can be charged to different levels.

Der Pulveraustritt kann getrennt, aber auch gemeinschaftich aus cer Pistole erfolgen. wach diesem Verfahren können nur spezifisch aufgebaute Systeme mit erhöhter Kreidungsresistenz etc. erhalten werden, aber auch aktive Korrosionsschutzsysteme oder beices gemeinsam. The powder can be discharged separately, but also collectively from the pistol. With this method, only specifically structured systems with increased resistance to chalking etc. can be obtained, but also active corrosion protection systems or both together.

Die in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Pulverlack-Sprühpistole unterscheidet sich im elektrischen Tei nicht von einer herkömßnlichen Pistole, d.h.The powder coating spray gun according to the invention shown in the drawing does not differ in the electrical part from a conventional pistol, i.e.

das Funktionsprinzip, wie Ein - /und Ausschalter, HS-Trafo, ES-Kaskade und Elektrodensystem sind von bekannter Ausrüstung jedoch ist das Elektrodensystem so gestaltet, daß es möglich ist, mindestens 2, in der Regel 3 verschiedene Spannungen zu erzeugen, cie wiederum jeweils von o-100 kV regelbar sind. Ferner entspricht die Luftzuführung zur Transportierung des Pulvers und die Pulverdosierung der bisher üblichen Technik.the functional principle, such as on / off switch, HV transformer, ES cascade and electrode system are of known equipment, however, is the electrode system designed so that it is possible to have at least 2, usually 3 different voltages to generate, cie in turn can each be regulated from o-100 kV. Also corresponds to the air supply for transporting the powder and the powder dosing of the previous usual technology.

Beispiel : Kreidung - und lichtbeständiger sowie korrosionsschützender Pulverlackfilm.Example: Chalk - and more light-resistant as well as more corrosion-protective Powder coating film.

Aus 3 Zufuhrbehälter wercen in die in der Zeichnung gezeigte Fistole getrennte, spezifisch zusammengesetzte Pulverlacke eingeführt und verschieüen stark aufgeladen. From 3 feed containers work into the gun shown in the drawing separate, specifically composed powder coatings are introduced and differ greatly charged.

Die Phase I ist u.a. ein zinkstaubhalti,eer Pulverlack mit ca. 70 % Zinkanteil auf Basis Polyurethan. Phase I is, among other things, a zinc dust-containing powder coating with approx. 70 % Zinc content based on polyurethane.

Die Pnase II der farbtongebende Pulverlack auf z.B. Basis carboxylhaltigem Polyester und Triglycydylisocyanurat als Vernetzungskomponente Die Phase III ein nichtpigmentierter, d.h. farbloser Pulverlack auf ebenfalls u.a. Pnase II is the color-giving powder coating, e.g. based on carboxyl-containing Polyester and triglycydyl isocyanurate as crosslinking component Phase III a non-pigmented, i.e. colorless powder coating on, among other things,

auf Basis wie in Phase II beschrieben. on the basis as described in phase II.

Beispiel : kreidung - und lichtbeständiger Pulverlackfilm.Example: chalk and lightfast powder coating film.

Verlangt der Beschichtungsgegenstand keinen hochwertigen, d . h. elektro-chemischen Korrosions -schutz, kann wie im vorhergehenden Beispiel auf die Phase 1 verzichtet werden. If the object to be coated does not require a high-quality, i. H. electro-chemical corrosion protection, as in the previous example, can be applied to the Phase 1 can be waived.

Man gelangt so zu den geschilderten Eigenschaften, die mit den herkömmlichen Verfahren nicht erreicht werden Literaturnachweis (1) K. Weigel, Oberfläche 14 (1974), 8, 457-463 (2) W. Weigel, Metalloberfläche- Angewandte Elektrochemie 2P (1974) 10, 383-386 (3) K. Weigel, Blech (1974), 10, 393-396 (4) K. Weigel, Fachberichte für Oberflächentechnik 12 (1974), 12 248-252 (5) K. Weigel, Industrie-Lackier-Betrieb 43 (1975), 1, 20 - 22 (6) E. Weigel, Oberflächentechnik 52 (1975), 1/2, 14-21 (7) K. Weigel, Fette-Seifen-Anstrichmittel 76 (1974) 10, 452-457 (8) E. Weigel, Belgisches Patent P35, 237, Unilever NV Erfinder : K. @eigel (9) DOS 2 302 941, Forschungsinstitut für Pigmente und Lacke eV, Stuttgart (10) Jap. P. 067 568 vom 7.7.1972, Kansai Paint Co (11) USA P. 5 890 664 12.6.1972, @apkol (12) Franz.P. 1.261 473 (13) DOS 2 200 747, Eeatrice Foods, Chicago (USA)One arrives at the described properties, which are with the conventional Procedure cannot be achieved References (1) K. Weigel, Surface 14 (1974), 8, 457-463 (2) W. Weigel, Metalloberfläche- Angewandte Elektrochemie 2P (1974) 10, 383-386 (3) K. Weigel, Blech (1974), 10, 393-396 (4) K. Weigel, technical reports for surface technology 12 (1974), 12 248-252 (5) K. Weigel, industrial paint shop 43 (1975), 1, 20 - 22 (6) E. Weigel, Oberflächentechnik 52 (1975), 1/2, 14-21 (7) K. Weigel, Fette-Seifen-Anstrichmittel 76 (1974) 10, 452-457 (8) E. Weigel, Belgisches Patent P35, 237, Unilever NV Inventor: K. @eigel (9) DOS 2 302 941, research institute for pigments and lacquers eV, Stuttgart (10) Jap. P. 067 568 of July 7, 1972, Kansai Paint Co (11) USA P. 5 890 664 June 12, 1972, @apkol (12) Franz. P. 1.261 473 (13) DOS 2 200 747, Eeatrice Foods, Chicago (USA)

Claims (4)

P a t e n t a n s p r ü c h e Verfahren zur Herstellung von hochresistenten Pulverlackfilmschichten d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der elektrostatischen Verarbeitungspistole mehrere Pulverlacke mitbestimmten charakteristischen Eigenschaften zugeführt werde und in der Pistole durch unabhängige Elektroden@reise diese Pulver elektrisch verschieden hoch aufgelauch werden können.P a t e n t a n s p r ü c h e Process for the production of highly resistant Powder coating film layers do not show that the electrostatic Processing gun several powder coatings with certain characteristic properties this powder is supplied and in the gun through independent electrodes @ travel this powder can be electrically charged at different levels. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung von Kreidungs - und lichtbeständigen filmen ein farbiger und ein farblo2er Pulverlack in der elektrostatischen Verarbeitungspistole getrennt verschieden stark aufgelade. 2. The method according to claim 1, characterized in that for production of chalking and lightfast films a colored and a colorless powder coating separately charged to different levels in the electrostatic processing gun. werden, um auf den zu beschichtenden Untergrund eine Pulverkornorientierung zu erhalten, so dass eine anreicherung von farblosem Pulverlack sich in der oberen Filmschicht einstellt. in order to achieve a powder grain orientation on the substrate to be coated so that an accumulation of colorless powder coating is in the top Film layer adjusts. 3. verfahren gem. Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Herstellung von korrosionsschützenden Filmen, ein korrosionsschutzaktiver und ein farbiger pulverlack in der elektrostatischen Verarbeitungspistole getrennt verschieden stark aufgeladen werden, um auf den zu beschichtenden Untergrund eine Pulverkornorientierung zu erhalten, so dass eine Anreicherung derkorresion schutzaktiven Schicht sich in der unteren Phase, am metallischen Beschichtungsgegenstand einstellt. 3. The method according to claim 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that for the production of anti-corrosive films, an anti-corrosive active and a colored powder paint in the electrostatic processing gun separately be charged differently in order to get a To maintain powder grain orientation, so that an enrichment derkorresion protective active Layer appears in the lower phase, on the metallic object to be coated. 4. verfahren gemäß Anspruch 1-3 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur herstellung von kreidungs - und lichtte@tändigen sowie korrosionsschutzenden Filmen, ein korrosionsschutzaktiver, ein farbiger und ein farbloser Pulverlack in der elektrestatischen Verarbeitungspistole getrennt verschieden start; aufgeladen werden, um auf den zu beschichtenden Untergrund eine Pulverkornorientierung zu erhalten, gem. nspruch 2 und 3 4. The method according to claims 1-3 d a d u r c h g e k e n n z e i c n e t that for the production of chalk and light resistant as well as corrosion protection Films, an anti-corrosive, a colored and a colorless powder coating in the electrostatic processing gun separately start differently; charged in order to obtain a powder grain orientation on the substrate to be coated, according to claim 2 and 3