DE4417172A1 - Process for electrostatic powder coating of non-conductive objects - Google Patents
Process for electrostatic powder coating of non-conductive objectsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrostatischen Beschichtung nichtleitender Gegenstände mit Pulverlacken.The invention relates to a method for electrostatic Coating non-conductive objects with powder coatings.
In den letzten Jahren hat die Beschichtung mit Pulverlacken eine immer größere Bedeutung erlangt. Dies liegt unter ande rem daran, daß Pulverlacke lösungsmittelfrei sind, und damit weniger umwelt- und gesundheitsgefährdend als lösungsmittel haltige Lacke. Außerdem ist die Pulverbeschichtung häufig wirtschaftlicher, da beispielsweise solche Beschichtungsver fahren leicht automatisierbar sind und sich überschüssiges Pulver einfach zurückgewinnen läßt.In recent years, the coating with powder coatings is becoming increasingly important. This is among others rem that powder coatings are solvent-free, and thus less harmful to the environment and health than solvents containing paints. In addition, powder coating is common more economical because, for example, such coating ver are easily automated and have excess Simply recover powder.
Ein wichtiges Verfahren zum Aufbringen von Pulverlacken ist die sogenannte elektrostatische Pulverbeschichtung. Dabei wird der zu beschichtende Gegenstand geerdet und der elektro statisch aufgeladene Pulverlack beispielsweise mit Pulver spritzpistolen auf den Gegenstand aufgebracht. Anschließend wird die Lackschicht durch eine Reaktion mit dem im Pulver vorhandenen Härter, das sogenannte Einbrennen hergestellt. An important process for applying powder coatings is the so-called electrostatic powder coating. Here the object to be coated is grounded and the electro statically charged powder coating, for example with powder spray guns applied to the object. Subsequently the paint layer is caused by a reaction with that in the powder existing hardener, the so-called baking.
Bei elektrisch leitenden Materialien, wie beispielsweise Metallen ist die elektrostatische Pulverbeschichtung heutzu tage ein im industriellen Maßstab eingesetztes Verfahren. Problematisch ist die elektrostatische Pulverbeschichtung jedoch bei nichtleitenden Materialien, insbesondere bei Kunststoffen. Hier muß die Oberfläche des zu beschichtenden Gegenstandes durch geeignete Maßnahmen erst leitfähig gemacht werden. Trotz der großen Nachfrage nach einem einfachen Pul verbeschichtungsverfahren für elektrisch nichtleitende Gegen stände (Substrate) beispielsweise aus der Kraftfahrzeugindu strie und der Möbelindustrie, konnte bisher kein allgemein anwendbares Verfahren gefunden werden.For electrically conductive materials, such as Today, electrostatic powder coating is metals days a process used on an industrial scale. Electrostatic powder coating is problematic however with non-conductive materials, especially with Plastics. Here the surface of the to be coated must be Only make the object conductive by taking suitable measures become. Despite the great demand for a simple pulse coating process for electrically non-conductive counterparts stands (substrates), for example from the motor vehicle industry strie and the furniture industry, so far could not general applicable method can be found.
So ist zwar bereits bekannt, vor Aufbringen des Pulverlackes eine leitfähige Lackgrundierung vorzusehen. Eine solche Grun dierung muß jedoch in einem zusätzlichen Verfahrensschritt aufgebracht werden, der das Gesamtverfahren verteuert. Außerdem können die in der Grundierungsschicht enthaltenen Additive die Funktion dieser Schicht und damit die Qualität der anschließend aufgebrachten Pulverlackschicht beeinträch tigen. Weiter werden nach dem Stand der Technik sogenannte Leitlösungen auf Kunststoffoberflächen aufgebracht und vor Beschichtung mit dem Pulverlack getrocknet. Die Leitlösungen enthalten organische Salze, beispielsweise kationische quar ternäre Ammoniumsulfate, die nach Abtrocknen des Lösungsmit tels als leitfähige Partikel auf dem zu beschichtenden Gegen stand verbleiben. Die Anwesenheit dieser Leitsalze wirkt sich jedoch häufig störend auf das Aussehen und die Funktion der anschließend aufgebrachten Pulverlackschicht aus. So kann beispielsweise die Beständigkeit der Pulverlackschicht ver ringert oder bei Klarlacken eine Trübung hervorgerufen werden.So it is already known, before applying the powder coating to provide a conductive paint primer. Such a green dation must, however, in an additional process step be applied, which makes the entire process more expensive. In addition, those contained in the primer layer Additive the function of this layer and thus the quality the subsequently applied powder coating layer term. So-called Guiding solutions applied to plastic surfaces and before Coating dried with the powder coating. The key solutions contain organic salts, for example cationic quar ternary ammonium sulfates, which after drying the solvent as conductive particles on the counter to be coated remained standing. The presence of these conductive salts has an effect however, it often interferes with the appearance and function of the then applied powder coating layer. So can for example, the resistance of the powder coating layer ver wrinkles or causes cloudiness in clear coats become.
Die Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das die elektrostatische Pulverbe schichtung nichtleitender Gegenstände auf einfache Weise er möglicht und dabei die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermeidet. Dabei soll die Qualität der erhaltenen Pulverlackschichten im wesentlichen derjenigen entsprechen, wie sie bei der elektrostatischen Pulverbeschichtung leiten der Gegenstände wie beispielsweise Metallen erreicht werden.The object of the invention is therefore a method to provide the electrostatic powder layering of non-conductive objects in a simple manner possible and the known from the prior art Avoids disadvantages. The quality of the received should Powder coating layers essentially correspond to those how they conduct electrostatic powder coating objects such as metals are reached.
Die Pulverlackschichten sollen sich in ausreichender Schicht dicke aufbringen lassen und bezüglich Aussehen und Beständig keit die Anforderungen erfüllen, die beispielsweise für einen Einsatz in der Kraftfahrzeugindustrie und Möbelindustrie ge stellt werden.The powder coating layers should be in sufficient layer let thick apply and in terms of appearance and durability meet the requirements, for example, for one Use in the automotive and furniture industries be put.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkma len des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen 2 bis 17 dargestellt. Der Wortlaut der An sprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung ge macht.This task is solved by a procedure with the characteristics len of claim 1. Preferred embodiments are in the Subclaims 2 to 17 are shown. The wording of the An Sayings is made by reference to the content of the description power.
Bei der Erfindung wird der Gegenstand mindestens auf den zu beschichtenden Oberflächenbereichen mit einer im wesentlichen geschlossenen Schicht (Film) aus einer leitfähigen Substanz versehen. Dabei liegt die Verdunstungs- oder Verdampfungstem peratur der leitfähigen Substanz unterhalb der Einbrenntempe ratur des Pulverlackes. Anschließend wird der Pulverlack elektrostatisch unmittelbar auf die Schicht aus der leitfähi gen Substanz aufgebracht und in einem weiteren Verfahrens schritt eingebrannt.In the invention, the subject is at least on the coating surface areas with a substantially closed layer (film) of a conductive substance Mistake. This is the evaporation or evaporation temperature temperature of the conductive substance below the stoving temperature maturity of the powder coating. Then the powder paint electrostatically directly on the layer of the conductive applied substance and in a further process branded step.
Die in der Regel flüssige leitfähige Substanz bewirkt die für die elektrostatische Beschichtung erforderliche Leitfähigkeit und verbleibt bei der Beschichtung des Gegenstandes mit Pul verlack in Form einer im wesentlichen geschlossenen Schicht auf der Oberfläche. Damit unterscheidet sich das erfindungs gemäße Verfahren wesentlich von bereits bekannten Verfahren, bei denen davon ausgegangen wurde, daß die Oberfläche des zu beschichtenden Gegenstandes bei Aufbringen des Pulverlackes im wesentlichen frei von flüssigen Bestandteilen, das heißt trocken sein sollte. Dies zeigen die bei den bekannten Ver fahren vorgesehenen Trocknungsschritte. Demgegenüber ist es bei der Erfindung möglich, eine Beschichtung mit Pulverlack direkt auf die leitfähige Substanz, das heißt in der Regel auf einen nassen Gegenstand durchzuführen. Bei dem sich an das Aufbringen des Pulverlacks anschließenden Einbrennvorgang wird die leitfähige Substanz wieder entfernt, da beim dort erfolgenden Aufheizen des Gegenstands zuerst die leitfähige Substanz mit ihrer unterhalb der eigentlichen Einbrenntempe ratur liegenden Verdunstungs- oder Verdampfungstemperatur durch die noch nicht vernetzte offenporige Pulverschicht ent weicht.The usually liquid conductive substance causes the for the electrostatic coating required conductivity and remains with the coating of the object with Pul varnishes in the form of an essentially closed layer on the surface. This is what distinguishes the invention appropriate procedures significantly from already known procedures, where it was assumed that the surface of the to coating object when applying the powder coating essentially free of liquid constituents, that is should be dry. This is shown by the known Ver drive provided drying steps. In contrast, it is possible with the invention, a coating with powder coating directly on the conductive substance, that is usually to perform on a wet object. At which on the application of the powder coating subsequent baking process the conductive substance is removed again because there heating the object first the conductive Substance with its below the actual stoving temperature evaporation or evaporation temperature due to the not yet cross-linked open-pore powder layer gives way.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß vor dem Aufbringen des Pulverlackes keine zusätzlichen Trocknungs schritte erforderlich sind. Dies macht das Verfahren ein facher und spart Energiekosten. Weiter ist es bei der Erfin dung nicht erforderlich, besondere Lackgrundierschichten aufzubringen, da mit der Erfindung die erforderliche Leitfä higkeit auf wesentlich einfachere Weise erreicht werden kann. Dementsprechend können auch die bereits beschriebenen negati ven Einflüsse solcher Grundierschichten vermieden werden.The inventive method has the advantage that before Applying the powder coating no additional drying steps are required. This is what makes the procedure easier and saves energy costs. It is further with the Erfin not necessary, special paint primer layers to apply, because with the invention the necessary Leitfä ability can be achieved in a much simpler way. Accordingly, the negati already described influences of such primer layers can be avoided.
Gemäß der Erfindung soll unter "nichtleitendem Gegenstand" jeder Gegenstand verstanden werden, dessen Leitfähigkeit üblicherweise nicht ausreicht, ihn ohne Vorbehandlung mit Pulverlacken zu beschichten. Selbstverständlich ist die Erfindung auch bei Gegenständen anwendbar, die zwar eine gewisse (meßbare) Leitfähigkeit besitzen, bei denen diese jedoch nicht ausreicht, eine elektrostatische Pulverbeschich tung mit technisch ausreichendem Erfolg durchzuführen. Schließlich sei erwähnt, daß übliche Pulverlacke Schmelz- bzw. Erweichungstemperaturen besitzen, die unterhalb der Einbrenntemperatur (Vernetzungstemperatur) liegen. Dement sprechend ist es bevorzugt, wenn die Verdunstungs- oder Ver dampfungstemperatur der leitfähigen Substanz nicht wesent lich höher, insbesondere unterhalb dieser Schmelztemperatur liegt, damit der Härtungsprozeß der Pulverlackschicht durch den Verdampfungs- bzw. Verdunstungsprozeß der leitfähigen Substanz nicht gestört wird.According to the invention under "non-conductive object" every object can be understood, its conductivity usually not enough with using it without pretreatment To coat powder coatings. Of course it is Invention also applicable to objects that have a have certain (measurable) conductivity, at which this however, an electrostatic powder coating is not sufficient performance with sufficient technical success. Finally, it should be mentioned that conventional powder coating materials Have softening temperatures below Baking temperature (crosslinking temperature). Dement speaking, it is preferred if the evaporation or Ver vaporization temperature of the conductive substance is not essential Lich higher, especially below this melting temperature is so that the curing process of the powder coating layer through the evaporation or evaporation process of the conductive Substance is not disturbed.
Bei der Erfindung soll unter "elektrostatischer Beschichtung mit Pulverlacken" jedes Verfahren verstanden werden, bei dem Pulverschichten, die aufgrund elektrostatischer Ladung auf den Pulverkörnern auf den zu beschichtenden Gegenständen haften, aufgebracht werden.In the invention under "electrostatic coating with powder coatings "can be understood to mean any process in which Powder layers due to electrostatic charge the powder grains on the objects to be coated stick, be applied.
Bei der leitfähigen Substanz handelt es sich vorzugsweise um ein leitfähiges Lösungsmittel oder um Mischungen solcher Lösungsmittel. Als Beispiele für diese Verbindungen sind die Alkohole zu nennen. Von den Lösungsmitteln weiter bevorzugt sind anorganische Lösungsmittel.The conductive substance is preferably a conductive solvent or mixtures thereof Solvent. Examples of these compounds are To name alcohols. Preferred by solvents are inorganic solvents.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen sich insbesondere dann, wenn als leitfähige Substanz Wasser ver wendet wird. Wasser ist ein besonders leicht zugängliches und billiges Lösungsmittel, dessen Einsatz darüber hinaus keine Umwelt- oder Gesundheitsprobleme hervorrufen kann. Dementsprechend wird beim Einsatz von Wasser als leitfähiger Substanz auf den zu beschichtenden Oberflächenbereichen ein geschlossener Wasserfilm hergestellt, auf den der Pulverlack unmittelbar aufgebracht wird. Es wird also der nasse, sogar der "triefend nasse" Gegenstand mit dem Pulverlack beschich tet. Das vorhandene Wasser wird anschließend beim Einbrennen des Pulverlackes durch die dabei vollzogene Erwärmung wieder entfernt. The advantages of the method according to the invention are evident especially if water ver is applied. Water is a particularly easily accessible and cheap solvent, its use beyond cannot cause environmental or health problems. Accordingly, when using water as a conductive Substance on the surface areas to be coated closed water film made on which the powder coating is applied immediately. So it gets wet, even coat the "dripping wet" object with the powder coating tet. The existing water is then burned in of the powder coating due to the heating that is carried out away.
Das Wasser kann auf die Oberfläche des Gegenstandes durch einfache Verfahren wie beispielsweise Tauchen, Fluten, Spritzen (Druckluftspritzen) oder Sprühen aufgebracht werden. Wichtig ist lediglich, daß mindestens auf den zu beschichten den Oberflächenbereichen des Gegenstands eine im wesentlichen geschlossene Wasserschicht (Wasserfilm) hergestellt wird. Die Temperatur des Wassers ist grundsätzlich frei wählbar. Ein Einsatz von vorerwärmtem Wasser kann beispielsweise den Vor teil bieten, daß durch das Wasser Wärme auf den zu beschich tenden Gegenstand übertragen werden kann.The water can pass through to the surface of the object simple processes such as diving, flooding, Spraying (compressed air spraying) or spraying can be applied. It is only important that at least to be coated the surface areas of the object essentially one closed water layer (water film) is produced. The The temperature of the water is basically freely selectable. A Use of preheated water can, for example, the pre offer part that to warm up on the water the subject can be transferred.
Nach der Erfindung ist es bevorzugt, wenn demineralisiertes oder destilliertes Wasser als leitfähige Substanz eingesetzt wird. Dabei kann es sich wahlweise um einfach oder mehrfach demineralisiertes bzw. destilliertes Wasser handeln. Durch Einsatz von beispielsweise demineralisiertem Wasser wird ausgeschlossen, daß störende Ionen auf der Oberfläche des zu beschichtenden Gegenstands vorhanden sind.According to the invention it is preferred if demineralized or distilled water is used as the conductive substance becomes. This can be either single or multiple act demineralized or distilled water. By Use of demineralized water, for example excluded that interfering ions on the surface of the coating object are present.
Ein besonders kostengünstiges und dementsprechend bevorzugtes Verfahren liegt dann vor, wenn als leitfähige Substanz Lei tungs- oder Trinkwasser eingesetzt wird. Auch bei der Verwen dung dieses Wassers zeigen sich die bereits beschriebenen Vorteile der Erfindung. Es werden nach dem Einbrennvorgang wie bei den anderen Ausführungsformen Pulverlackschichten von einwandfreier Qualität erhalten.A particularly inexpensive and accordingly preferred The process exists when Lei as the conductive substance tion or drinking water is used. Even when using it This water shows the already described Advantages of the invention. It will be after the burn-in process as in the other embodiments, powder coating layers of get impeccable quality.
Auch und gerade beim Einsatz von Wasser als leitfähiger Substanz kann sich die Verwendung von mehreren leitfähigen Substanzen im Gemisch anbieten. So kann bspw. mindestens eine zweite leitfähige Substanz als Additiv zugesetzt sein, die die Verweildauer der ersten leitfähigen Substanz, insbeson dere des Wassers auf der Oberfläche des Gegenstands erhöht. Solche Additive besitzen normalerweise eine höhere Verduns tungs- oder Verdampfungstemperatur als die erste leitfähige Substanz (Wasser), die jedoch ebenfalls unterhalb der Ein brenntemperatur liegt. Es kann sich dabei bspw. um länger kettige Alkohole handeln.Also and especially when using water as a conductive Substance can involve the use of several conductive Offer substances in a mixture. For example, at least one second conductive substance can be added as an additive, the the residence time of the first conductive substance, in particular that of the water on the surface of the object increases. Such additives usually have a higher Verduns temperature or evaporation temperature than the first conductive Substance (water), however, also below the one burning temperature. It can be longer, for example act as chain alcohols.
In Weiterbildung kann der leitfähigen Substanz bei dem erfin dungsgemäßen Verfahren ein sogenanntes Netzmittel zugesetzt sein, das durch Herabsetzen der Oberflächenspannung die Aus bildung der Oberflächenschicht bzw. des Oberflächenfilms be günstigt. Der Zusatz eines solchen Netzmittels ist insbeson dere beim Einsatz von Wasser als leitfähiger Substanz bevor zugt. Bei dem Netzmittel kann es sich um übliche bekannte Untergrundbenetzer wie beispielsweise polyethermodifiziertes Polysiloxan handeln.In further training, the conductive substance can be invented by the inventor Process according to the invention added a so-called wetting agent be the off by lowering the surface tension formation of the surface layer or the surface film be favorable. The addition of such a wetting agent is particularly important before using water as a conductive substance moves. The wetting agent can be conventional known ones Underground wetting agents such as polyether-modified Act polysiloxane.
Weiterhin kann die leitfähige Substanz weitere Zusätze ent halten. Bei solchen Zusätzen kann es sich beispielsweise um übliche Entschäumer handeln, die eine Schaumbildung bei spielsweise beim Einsatz von Wasser verhindern. Außerdem kön nen beispielsweise haftvermittelnde Zusatzstoffe enthalten sein, die die Haftung des anschließend aufgebrachten Pulver lackes an der Oberfläche des nichtleitenden Gegenstandes, insbesondere des Kunststoffes verbessern. So werden bei spielsweise gemäß dem Stand der Technik Polypropylenober flächen geflammt (mit oxidierender Flamme) oder mit Haftlö sungen behandelt, um die Haftung von Pulverlacken an solchen Oberflächen zu verbessern. Dementsprechend ist es bei der Erfindung in einfacher Weise möglich, solche Haftvermittler, wie beispielsweise chlorierte Polyolefine oder Silane direkt in der leitfähigen Substanz zu lösen oder zu emulgieren und auf diese Weise eine ausreichende Haftung sowohl der leit fähigen Substanz als auch insbesondere des Pulverlackes zu gewährleisten. Ein weiterer Zusatzstoff kann auch ein Konser vierungsmittel sein, das dann zugefügt werden kann, wenn die leitfähige Substanz mehrmals verwendet, bspw. durch Tauchen in ein Tauchbecken aufgebracht wird, um sie damit bspw. gegen Bakterienbefall zu schützen. Gegebenenfalls ist es nach der Erfindung auch möglich, die leitfähige Substanz so zu wählen oder aus geeigneten Substanzen zu mischen, daß bereits durch die leitfähige Substanz selbst eine ausreichende Haftung des Pulverlackes auf der Oberfläche gewährleistet wird. Dies könnte beispielsweise durch eine bereits beschrie bene Mischung geeigneter Lösungsmittel erfolgen.Furthermore, the conductive substance can ent further additives hold. Such additives can be, for example Common defoamers act that cause foam formation prevent, for example, when using water. In addition, contain, for example, adhesion-promoting additives be the liability of the powder subsequently applied paint on the surface of the non-conductive object, especially improve the plastic. So at for example according to the prior art polypropylene flamed surfaces (with oxidizing flame) or with adhesive solutions treated to ensure the adhesion of powder coatings to such To improve surfaces. Accordingly, it is with the Invention possible in a simple manner, such adhesion promoters, such as chlorinated polyolefins or silanes directly dissolve or emulsify in the conductive substance and in this way adequate liability of both the leader capable substance as well as in particular the powder coating guarantee. Another additive can also be a consumer be a means of addition that can be added when the conductive substance used several times, for example by immersion is applied in a plunge pool in order to protect against bacterial attack. If necessary, it is after the invention also possible to so the conductive substance choose or mix from suitable substances that already sufficient due to the conductive substance itself Adhesion of the powder coating to the surface is guaranteed becomes. This could be described, for example, by a bene mixture of suitable solvents.
Wie schon dargelegt, wird gemäß der Erfindung der Pulverlack unmittelbar auf die Schicht bzw. den Film aus der leitfähigen Substanz aufgebracht. Beim danach durchgeführten Härten/Ein brennen des Pulverlackes wird die leitfähige Substanz auf grund der Tatsache, daß ihre Verdunstungs- oder Verdampfungs temperatur unterhalb der Einbrenntemperatur des Pulverlackes liegt, wieder entfernt. Überraschenderweise hat dies keiner lei negativen Einfluß auf die Qualität der erhaltenen Pulver lackschicht. Wird der mit dem Pulverlack beschichtete Gegen stand in den Einbrennofen gebracht, so erwärmt sich der Ge genstand allmählich auf die Einbrenntemperatur und bei die sem Temperaturanstieg wird die leitfähige Substanz, insbeson dere das Wasser durch die noch locker anhaftende und offenpo rige Pulverschicht verdunstet oder verdampft. Selbstverständ lich kann diese Verfahrensweise dadurch variiert werden, daß das Aufheizen des Gegenstandes im Einbrennofen bewußt langsam erfolgt, um auf diese Weise ein allmähliches Entfernen der leitfähigen Substanz zu bewirken. Im übrigen kann das Entfer nen der leitfähigen Substanz auch in Abhängigkeit von anderen Faktoren, die den Einbrennprozeß beeinflussen, variiert wer den. Solche Faktoren sind beispielsweise Form und Größe der zu beschichtenden Gegenstände bzw. Oberflächen, Wärmeformbe ständigkeit der Gegenstände, Dicke der aufgebrachten Schicht aus leitfähiger Substanz, insbesondere Wasser, Schmelztempe ratur, Vernetzungstemperatur und Schichtstärke des verwende ten Pulverlackes sowie Parameter der vorhandenen Einrichtun gen zum Brennen/Härten des Pulverlackes wie bspw. Geschwin digkeit des verwendeten Trocknungsmediums, insbesondere der Luft.As already explained, according to the invention the powder coating directly onto the layer or film from the conductive Substance applied. When hardening / on When the powder coating is burned, the conductive substance will open due to the fact that their evaporation or evaporation temperature below the stoving temperature of the powder coating lies, removed again. Surprisingly, no one has lei negative influence on the quality of the powder obtained paint layer. If the counter coated with the powder coating stood in the stove, the Ge warms up gradually increased to the baking temperature and at the his temperature rise becomes the conductive substance, in particular the water through the still loosely adhering and open po Powder layer evaporates or evaporates. Of course Lich this procedure can be varied in that consciously slowly heating the object in the baking oven is done in order to gradually remove the effect conductive substance. Otherwise, the removal The conductive substance also depends on others The factors that influence the burn-in process vary the. Such factors are, for example, the shape and size of the objects or surfaces to be coated, heat molding durability of the objects, thickness of the applied layer made of conductive substance, especially water, melting temperature temperature, cross-linking temperature and layer thickness of the powder coating and parameters of the existing equipment conditions for burning / hardening the powder coating such as speed density of the drying medium used, especially the Air.
Demgegenüber kann das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt auch so ausgestaltet sein, daß die Schicht aus der leitfähi gen Substanz, das heißt insbesondere der Wasserfilm nach dem Aufbringen des Pulverlackes vor dem eigentlichen Einbrennen in einem separaten Trocknungsschritt entfernt wird. Auf diese Weise kann das Entfernen der leitfähigen Substanz kontrol liert erfolgen und der anschließend durchgeführte Einbrenn schritt kann in jedem Fall in üblicher Weise, das heißt ohne zusätzliche Verfahrensmaßnahmen wie beispielsweise langsames Aufheizen durchgeführt werden. Trocknung und Einbrennen können auch in einem sogenannten Zweizonenofen durchgeführt werden.In contrast, the method according to the invention can be preferred also be designed so that the layer of the conductive gene substance, that is in particular the water film after the Apply the powder coating before the actual baking is removed in a separate drying step. To this Way, the removal of the conductive substance can be controlled gured and the subsequent stoving Step can in any case in the usual way, that is without additional procedural measures such as slow Heating can be carried out. Drying and baking can also be carried out in a so-called two-zone furnace become.
Der zusätzliche Trocknungsschritt wird üblicherweise bei Tem peraturen durchgeführt, die deutlich unterhalb der Einbrenn temperatur des Pulverlackes liegen. Auf diese Weise wird ver hindert, daß unter Umständen bereits ein Aushärten der Pul verschicht erfolgt. Weiter kann die Temperatur vorzugsweise so gewählt werden, daß sie auch unterhalb der Schmelz- oder Erweichungstemperatur des Pulverlackes liegt, um die für das Entfernen der leitfähigen Substanz günstige offenporige Struktur der Pulverschicht zu erhalten. Bevorzugte Tempera turen für die Trocknung liegen zwischen 60°C und 130°C, insbesondere zwischen 80°c und 100°C. Die genannten Tempe raturbereiche sind insbesondere für das Entfernen von Wasser als bevorzugter leitfähiger Substanz geeignet. Die Zeitdauer der Trocknung wird üblicherweise an die gewählte Trocknungs temperatur angepaßt. Grundsätzlich wird umso weniger Trock nungszeit benötigt, je höher die Temperatur gewählt wird. Bevorzugte Trocknungszeiten liegen zwischen 5 Minuten und 30 Minuten insbesondere zwischen 10 Minuten und 20 Minuten. Die genannten Zeiten sind besonders für das Trocknen von Wasser als leitfähiger Substanz geeignet.The additional drying step is usually at Tem temperatures performed well below the burn-in temperature of the powder coating. In this way ver prevents that the Pul layer occurs. Further, the temperature may preferably be be chosen so that they also below the melting or Softening temperature of the powder coating is around that for the Removing the conductive substance cheap open pore Get structure of the powder layer. Preferred tempera drying temperatures are between 60 ° C and 130 ° C, especially between 80 ° C and 100 ° C. The tempe mentioned Ratur areas are especially for the removal of water suitable as a preferred conductive substance. The length of time The drying process is usually based on the selected drying process temperature adjusted. Basically, the less dry time, the higher the temperature is selected. Preferred drying times are between 5 minutes and 30 Minutes in particular between 10 minutes and 20 minutes. The Times mentioned are especially for drying water suitable as a conductive substance.
Wie bereits erwähnt ist das erfindungsgemäße Verfahren zur elektrostatischen Beschichtung aller nichtleitenden Gegen stände mit Pulverlacken geeignet. Dabei soll der Begriff "nichtleitend" im Sinne der obigen Definition verstanden wer den. Selbstverständlich ist das Verfahren auch für Gegenstän de geeignet, die teilweise aus elektrisch leitendem und teil weise aus elektrisch nichtleitendem Material aufgebaut sind und bei denen (auch) die nichtleitenden Oberflächen oder Untergründe mit Pulverlacken beschichtet werden sollen.As already mentioned, the method according to the invention is for electrostatic coating of all non-conductive counterparts stands with powder coatings. The term should "non-conductive" in the sense of the above definition understood who the. Of course, the procedure is also for objects de suitable, some of which are electrically conductive and some are made of electrically non-conductive material and where (also) the non-conductive surfaces or Surfaces should be coated with powder coatings.
Bei den nichtleitenden Gegenständen, Untergründen oder Ober flächen kann es sich beispielsweise um solche aus Glas, Kera mik, Textilien, Textilwerkstoffen, Papier, Papierwerkstoffen, Holz, Holzwerkstoffen und um mineralische Untergründe han deln. Bevorzugt einsetzbar ist das erfindungsgemäße Verfahren bei Gegenständen, Oberflächen oder Untergründen, die minde stens teilweise aus Kunststoffen oder Kunststoffmischungen (Kunststoffblends) bestehen. Vorzugsweise kann es sich dabei um solche Kunststoffe handeln, die bei der Einbrenntemperatur des Pulverlackes im wesentlichen formstabil, das heißt aus reichend wärmeformstabil sind. Es ist jedoch ebenfalls mög lich, Kunststoffe mit Erweichungstemperaturen unterhalb der Einbrenntemperatur des Pulverlackes mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu beschichten, wenn die Teile aus solchen Kunst stoffen in entsprechender Weise formstabilisierbar sind. Eine Formstabilisierung kann beispielsweise durch entsprechende Halterung des Teils während des Einbrennvorgangs oder durch Kombination solcher Kunststoffe mit anderen Materialien in Form von Verbundmaterialien oder in Form mehrteiliger Gegen stände erfolgen. For non-conductive objects, surfaces or surfaces for example, it can be made of glass or Kera mic, textiles, textile materials, paper, paper materials, Wood, wood-based materials and mineral substrates deln. The method according to the invention can preferably be used for objects, surfaces or surfaces that are at least at least partially made of plastics or plastic mixtures (Plastic blends) exist. It can preferably be These are plastics that work at the baking temperature of the powder coating essentially dimensionally stable, that is, from are sufficiently thermally stable. However, it is also possible Lich, plastics with softening temperatures below the Baking temperature of the powder coating with the invention Process to coat if the parts are made of such art substances can be dimensionally stabilized in a corresponding manner. A Shape stabilization can, for example, by appropriate Hold the part during or during the burn-in process Combination of such plastics with other materials in In the form of composite materials or in the form of multi-part counter stands take place.
Ein bevorzugter Anwendungsbereich der Erfindung liegt in der Kraftfahrzeugindustrie, so daß die dort eingesetzten Kunst stoffe als zu beschichtender Untergrund bzw. als zu beschich tende Oberfläche für Pulverlacke in Frage kommen. Bei diesen Kunststoffen handelt es sich beispielsweise um Acrylnitril- Butadien-Styrol, Polyamide, Polycarbonate, Polymethylmeth acrylat, Polyoxymethylen, Polypropylen, Polyphenylenoxid, Polyurethane, Polyvinylchlorid, Polyethylene und Blends aus solchen Kunststoffen. Übliche Kurzbezeichnungen solcher in der Kraftfahrzeugindustrie verwendeten Kunststoffe sind ABS, PA 6, PA 66, PA 11, PA 12, PC, PC/ABS, PC/PBT, PMMA, POM, PP, PP/EPDM, PPO, PPO/PA, PUR-RIM, PVC-HT, SMC, TPU und VPE. Die Aufzählung dieser Kunststoffe ist selbstverständlich nicht abschließend. Die genannten Kunststoffe werden in der Kraft fahrzeugindustrie zu den verschiedensten Zier- und Funktions teilen sowohl im Inneren als auch an der Außenseite des Fahr zeugs verwendet.A preferred application of the invention lies in Motor vehicle industry, so the art used there substances as a substrate to be coated or as to be coated surface for powder coatings. With these Plastics are, for example, acrylonitrile Butadiene styrene, polyamides, polycarbonates, polymethyl meth acrylate, polyoxymethylene, polypropylene, polyphenylene oxide, Polyurethanes, polyvinyl chloride, polyethylenes and blends such plastics. Common short names of such in plastics used in the automotive industry are ABS, PA 6, PA 66, PA 11, PA 12, PC, PC / ABS, PC / PBT, PMMA, POM, PP, PP / EPDM, PPO, PPO / PA, PUR-RIM, PVC-HT, SMC, TPU and VPE. The Of course, these plastics are not listed finally. The plastics mentioned are in force vehicle industry to the most diverse ornamental and functional share both inside and outside of the drive used stuff.
Die bei der Erfindung einsetzbaren Pulverlacktypen sind an sich bekannt. Es handelt sich dabei um die gängigen Kunst stoffpulver auf der Basis von Duroplasten, denen Härter, Pigmente und weitere Additive zugemischt sind. Als sogenannte Bindemittelbasis dienen beispielsweise Epoxidharze, Epoxid-/Poly esterharze, Polyesterharze (mit Triglycidylisocyanurat (TGIC) vernetzt oder TGIC-frei), Polyurethanharze (spaltpro dukthaltig oder spaltproduktfrei) sowie Acrylatharze. Selbst verständlich ist die Erfindung auf die beispielhaft genannten Pulverlacktypen nicht beschränkt. Die verwendbaren Pulver lacke besitzen für die elektrostatische Pulverbeschichtung übliche Korngrößen. Alle der genannten Pulverlacktypen zeigen bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere bei der Verwendung von Wasser als leitfähiger Substanz die gleichen guten Ergebnisse, das heißt sie führen zu Pulverlackschichten mit einwandfreier Qualität. Die erhaltenen Lackschichten können ohne weiteres in der Kraft fahrzeugindustrie, beispielsweise zur Außenlackierung von Fahrzeugen und Fahrzeugteilen verwendet werden. Insbesondere Pulverlacke auf Bindemittelbasis Acrylatharz führen bei der Erfindung zu hochwetterfesten Pulverlacken mit ausgezeich neten Eigenschaften, die beispielsweise auch zur Beschichtung transparenter Abdeckscheiben aus Kunststoffen für Kfz-Schein werfer und andere Kfz-Lichtgeber dienen können.The powder coating types that can be used in the invention are listed below known. It is common art Powder based on thermosets, which are hardeners, Pigments and other additives are added. As so-called Binder base are used for example epoxy resins, epoxy / poly ester resins, polyester resins (with triglycidyl isocyanurate (TGIC) cross-linked or TGIC-free), polyurethane resins (split pro product-containing or fission-free) as well as acrylic resins. Yourself the invention is understandable to the examples mentioned Powder coating types not restricted. The powders that can be used varnishes have for electrostatic powder coating usual grain sizes. Show all of the powder coating types mentioned when carrying out the method according to the invention, especially when using water as a conductive Substance the same good results, that is, they lead to powder coating layers with perfect quality. The Paint coats obtained can easily be in force vehicle industry, for example for exterior painting of Vehicles and vehicle parts are used. Especially Binder-based powder coatings acrylic resin lead the way Invention to highly weatherproof powder coatings with excellent neten properties, for example also for coating transparent plastic cover plates for vehicle registration throwers and other automotive light sources.
Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, daß das erfin dungsgemäße Verfahren bei demselben Gegenstand nur einmal durchgeführt wird. So können ohne weiteres mehrere Schichten hintereinander auf denselben Gegenstand unter Anwendung des Verfahrens aufgebracht werden. Bei einer Mehrschichtlackie rung wird nach Aufbringen und Einbrennen der ersten Schicht der Gegenstand wieder mit einer geschlossenen Schicht aus der leitfähigen Substanz insbesondere Wasser versehen und an schließend die zweite Pulverlackschicht unmittelbar aufge bracht und eingebrannt. Auf diese Weise kann der Gegenstand ohne Probleme mit mehreren Pulverlackschichten beschichtet werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Erfindung mit anderen Beschichtungsverfahren zu kombinieren. So kann z. B. eine Lackschicht in üblicher Weise auf eine leitfähige Oberfläche aufgebracht werden und die dadurch erhaltene, nichtleitende Oberfläche mit Hilfe des erfindungsgemäßen Ver fahrens weiter beschichtet werden. Die Vorteile eines solchen Mehrschichtverfahrens zeigen sich gerade bei der Fahrzeug lackierung, wo häufig, beispielsweise bei Metalliclackierun gen mehrere Lackschichten übereinander vorgesehen sind. So kann beispielsweise mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Klarlackschicht auf eine entsprechende nasse darunterliegende Schicht aufgebracht werden. Die Vorteile der Erfindung zeigen sich auch bei der Reparatur beschädigter Lackschichten. In diesem Fall wird die Pulverlackschicht nach Aufbringen der leitfähigen Substanz direkt auf die beschädigte Lackschicht aufgebracht und somit auf einfache Weise die Lackoberfläche erneuert.The invention is not limited to the invention Process according to the invention for the same object only once is carried out. So you can easily create multiple layers successively on the same object using the Procedure are applied. With a multi-layer paint After applying and baking the first layer the object again with a closed layer from the conductive substance in particular water and on then the second powder coating layer immediately opened brings and burned. This way the item coated with several layers of powder coating without any problems become. Of course, it is also possible to use the invention to combine with other coating processes. So z. B. a layer of paint in the usual way on a conductive Surface are applied and the resultant non-conductive surface with the help of the Ver continue to be coated. The advantages of such Multi-shift processes are particularly evident in the vehicle painting where often, for example in metallic painting gene several layers of paint are provided one above the other. So can for example with the inventive method Clear coat of paint on a corresponding wet underneath Layer can be applied. Show the advantages of the invention also in the repair of damaged paint layers. In In this case, the powder coating layer is applied after the conductive substance directly on the damaged paint layer applied and thus the paint surface in a simple manner renewed.
Grundsätzlich kann die zu beschichtende Oberfläche des Gegen stands sowohl beim Einschicht- als auch beim Mehrschichtver fahren unterschiedlich vorbehandelt (dargeboten) werden. Die Oberfläche kann in ihrem Ausgangszustand, das heißt "roh" beschichtet werden. Gegebenenfalls wird die Oberfläche vorher entfettet und/oder gewaschen. Endet der Waschvorgang übli cherweise durch Spülen mit Wasser, so muß dieses Wasser bei der Erfindung nicht abgetrocknet werden, sondern die Be schichtung mit Pulverlack kann unmittelbar auf diese Wasser schicht erfolgen. Selbstverständlich können bei der Erfindung auch grundierte, kaschierte oder lackierte, auch pulverbe schichtete Oberflächen mit Pulverlacken beschichtet werden. Gegebenenfalls werden diese Gegenstände in geeigneten Halte rungen gehalten.Basically, the surface of the counter to be coated in both single-layer and multi-layer joints driving are treated differently (presented). The Surface can be in its initial state, ie "raw" be coated. If necessary, the surface beforehand degreased and / or washed. The washing process ends usually by rinsing with water, this water must be added the invention are not dried, but the Be Layering with powder coating can be done directly on this water layer. Of course, with the invention also primed, laminated or varnished, also powder-coated coated surfaces can be coated with powder coatings. Where appropriate, these items will be held in suitable held.
Die Dicke einer Lackschicht oder die Dicke aller auf den Ge genstand aufgebrachten Lackschichten liegen bei der Erfindung üblicherweise zwischen 30 und 300 µm. Schichtdicken zwischen 50 und 130 µm, insbesondere 50 bis 70 µm sind bevorzugt. Da mit können bezüglich der Schichtdicke alle üblichen Anwen dungsbereiche für Pulverlacke abgedeckt werden.The thickness of a layer of paint or the thickness of all of the Ge Object applied lacquer layers are in the invention usually between 30 and 300 µm. Layer thicknesses between 50 and 130 μm, in particular 50 to 70 μm, are preferred. There with can all usual applications with regard to the layer thickness areas for powder coatings.
Weiter betrifft die Erfindung einen pulverbeschichteten Ge genstand, der durch das beschriebene erfindungsgemäße Verfah ren erhältlich ist. Aufgrund der beschriebenen Merkmale der Erfindung wird die zur Herstellung der Leitfähigkeit verwen dete Substanz nach Aufbringen des Pulverlackes wieder ent fernt, so daß keine störenden Substanzen oder Schichten auf dem Gegenstand verbleiben.The invention further relates to a powder-coated Ge subject, by the described inventive method ren is available. Due to the features described Invention will be used to produce conductivity Detete substance after applying the powder coating ent removes, so that no interfering substances or layers the object remain.
Schließlich betrifft die Erfindung die Verwendung einer leitfähigen Substanz bei der elektrostatischen Beschichtung nichtleitender Gegenstände mit Pulverlacken, wobei die Ver dunstungs- oder Verdampfungstemperatur dieser Substanz unter halb der Einbrenntemperatur des Pulverlackes liegt, zur Her stellung der für die Beschichtung erforderlichen Leitfähig keit. Bevorzugt ist die Verwendung von Wasser als leitfähiger Substanz, insbesondere von demineralisiertem oder destillier tem Wasser.Finally, the invention relates to the use of a conductive substance in electrostatic coating non-conductive objects with powder coatings, the Ver Evaporation or evaporation temperature of this substance below is half the stoving temperature of the powder coating position of the required conductivity for the coating speed. The use of water as the conductive is preferred Substance, especially from demineralized or distilled tem water.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfol genden Beschreibung von Beispielen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können einzelne Merkmale der Erfin dung für sich allein oder in Kombination miteinander verwirk licht sein.Further features of the invention result from the following description of examples in connection with the Subclaims. Individual characteristics of the inven realized alone or in combination with each other be light.
Ein Kunststofformteil aus PC/PBT-Blend in Form einer Platte mit einer Dicke von 2,5 mm bis 3 mm soll elektrostatisch mit Pulverlack beschichtet werden.A plastic molded part made of PC / PBT blend in the form of a plate with a thickness of 2.5 mm to 3 mm is said to be electrostatic with Powder coating can be coated.
Dazu wird das Kunststofformteil in üblicher Weise durch alka lische Reinigung gereinigt. Anschließend wird durch Eintau chen des Kunststoffteils in demineralisiertes Wasser ein ge schlossener Wasserfilm auf der Oberfläche des Kunststoffteils hergestellt. Zur Verbesserung der Benetzung enthält das demi neralisierte Wasser eine Menge von 0,2 Gew.-% polyethermodi fiziertem Polysiloxan als Netzmittel. Anschließend wird das nasse Kunststofformteil geerdet und ein Pulverlack auf Acry latharzbasis in üblicher Weise, das heißt mit Hilfe einer elektrostatischen Pulversprühpistole auf das nasse Kunst stoffteil appliziert.For this purpose, the plastic molding is used in the usual way by alka cleaned. Then by thawing chen of the plastic part in demineralized water closed water film on the surface of the plastic part manufactured. This contains demi to improve wetting mineralized water an amount of 0.2 wt .-% polyether fected polysiloxane as a wetting agent. Then that will wet plastic part grounded and a powder coating on Acry lath resin base in the usual way, that is, with the help of a electrostatic powder spray gun on the wet art fabric part applied.
Danach wird das mit Wasser und Pulverlack beschichtete Kunst stofformteil bei einer Temperatur von 80°C 20 Minuten lang getrocknet. In diesem Trocknungsschritt wird das Wasser durch die auf dem Kunststofformteil locker anhaftende offenporige Pulverschicht verdunstet. Da die Trocknungstemperatur mit 80°C unterhalb der Untergrenze des Schmelzbereichs des Pulver lackes von ca. 100°C und deutlich unterhalb der Einbrenntem peratur des Pulverlackes liegt, wird der Härtungsprozeß des Pulverlackes, der aus Pulverschmelze und Vernetzung der Schmelze besteht, nicht in Gang gesetzt. Nach der Verdunstung des Wassers wird der Pulverlack durch Erhöhung der Temperatur auf die Vernetzungstemperatur von ca. 160°C 20 Minuten ein gebrannt.Then the art is coated with water and powder paint molded article at a temperature of 80 ° C for 20 minutes dried. In this drying step, the water is through the open-pore loosely adhering to the plastic molding The layer of powder evaporates. Since the drying temperature is 80 ° C below the lower limit of the melting range of the powder varnish of approx. 100 ° C and clearly below the branded temperature of the powder coating, the curing process of Powder coating, which consists of powder melt and crosslinking the Melt exists, not started. After evaporation the water becomes the powder coating by increasing the temperature to the cross-linking temperature of approx. 160 ° C for 20 minutes burned.
Durch das Verfahren nach Beispiel 1 entsteht auf dem Kunst stofformteil eine einwandfreie Pulverlackschicht mit einer Schichtdicke von ca. 60 µm. Kleinere und größere Schicht dicken können ohne Schwierigkeiten hergestellt werden. Das erhaltene beschichtete Kunststoffteil ist für einen indus triellen Einsatz beispielsweise in der Kraftfahrzeug- oder Möbelindustrie geeignet. Aussehen und Haltbarkeit der erhal tenen Schicht erfüllen die Ansprüche von Verbrauchern und Herstellern an eine Beschichtung wie bspw. einen Einschicht lack in der Automobilindustrie.The process according to example 1 creates on art fabric molding a flawless powder coating with a Layer thickness of approx. 60 µm. Smaller and larger layer thicknesses can be made without difficulty. The Coated plastic part obtained is for an indus trial use for example in the automotive or Suitable for the furniture industry. Appearance and durability of the preserve layer meet the needs of consumers and Manufacturers to a coating such as a single layer paint in the automotive industry.
Beispiel 1 wird mit einem gleichen Kunststofformteil wieder holt, wobei unter ansonsten identischen Verfahrensbedingungen anstelle von demineralisiertem Wasser Leitungswasser benutzt wird. Diesem Leitungswasser ist ebenfalls polyethermodifi ziertes Polysiloxan in einer Menge von 0,2 Gew.-% als Netz mittel zugegeben. Auch bei diesem Beispiel wird eine einwand freie Pulverlackschicht entsprechender Schichtdicke erhalten.Example 1 is again with the same plastic molding picks up, under otherwise identical process conditions tap water instead of demineralized water becomes. This tap water is also polyether modified decorated polysiloxane in an amount of 0.2 wt .-% as a network medium added. In this example, too, a flawless receive free powder coating layer of appropriate layer thickness.
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