HU182784B - Process for the electrostatic coating of pieces consisting - totally or partially - of isolating material - Google Patents

Description

KIVONAT

A találmány tárgya eljárás olyan munkadarabok elektrosztatikus bevonására, amelyek részben vagy egészben szigetelőanyagból állnak és a bevonás poralakú vagy más fluidizálható anyaggal történik.

Az eljárás lehetővé teszi, hogy megmaradjanak a munkadarabok szigetelő jellemzői, alkalmazásával javul a bevonandó alkatrészek felületi minősége és üzemeltetési biztonsága.

A találmány lényege az, hogy előzőleg bekevert antisztatikus adalékanyagok felületre diffundáltatásával vagy megfelelő oldat felvitelével a munkadarabon elektrosztatikusán félvezető hatású, 10⁹ ... 10¹¹ ohm felületi ellenállású felületet hoznak létre, majd erre felviszik az anyagot olyan elektrosztatikus bevonókészülékkel, például elektrokinetikus porszóró pisztollyal, amely levegőionokban szegény anyagot bocsát ki. Az alkalmazási terület felöleli gépeken és háztartási készülékeken alkalmazott szigetelő anyagú alkatrészekre kerülő szerves védőbevonatok felvitelét, műanyag- és zománcbevonatok készítését üvegből, kerámiából vagy porcelánból készült tárgyakon, valamint a már műanyaggal bevont munkadarabokon a második bevonat elkészítését, vagy a bevonat Javítását.

-1182.784

A találmány tárgya eljárás egészében vagy részben szigetelő anyagból álló munkadarabok elektrosztatikus bevonására. Elektrosztatikus bevonás esetében a bevonáshoz szükséges anyagot porszerü vagy más fluidizált formában villamos tér erőhatását kihasználva visszük fel a munkadarabra és ezt követő hőkezeléssel az anyagot kiszárítjuk, illetve megolvasztjuk. A találmány szerinti eljárás alkalmazási területe a műanyagokból és más szigetelő anyagokból,'például gépekhez és háztartási készülékekhez készülő alkatrészek, mint fogantyúk, bevonatok és fedőelemek bevonása. Mindenek elett dörzsölésálló, illetve vegyileg ellenálló felületek és/vagy dekoratív hatású felületek előállitására szolgál. A találmány szerinti eljárás kerámiából, üv \;ből vagy porcelánból előállított egészségügyi felszereléseit bevonására is alkalmas. Segítségével felületükön szigetelő anyagból álló részekkel kialakított fém tárgyakat is be lehet vonni, például olyan felületi részleteket, amelyek a fém tárgyakon a bennük levő üregek müanjagos töltő masszával való kitöltésekor jönnek létre, továbbá azt is lehetővé teszi, hogy újból bevonattal lássuk el a már egyezer nem vezető tulajdonsagu bevonattal ellátott munkadarabokat.

A műanyagból készült munkadarabok elektrosztatikus bevonására ismeretes olyan eljárás? amely szerint a munkadarabokat előzetesen vezetőkéjpes alapréteg felvitelével készítik elő, majd erre, akárcsak a femes tárgyak esetében, az elektrosztatikus por- és featékfelvitelt lehetővé teszik /lásd például 24 5θ 260 számú NSZK-beli közrebocsátásl irat, 5θ~7θ35 számú japán szabadalmi leírás/. Az eljárás alkalmazhatóságának feltétele, hogy a vezetöképes alapréteggel ellátott munkadarab felületi ellenállása 10^ö ohm-nál ne legyen nagyobb. Ennek az eljárásnak hátrányos jellemzője, hogy a felület előzetes előkészítése során felvitt vezetőképes alapréteg a bevonátelkészítése után részben vagy téljesen megmarad és ezért z igy kezelt szigetelő anyagú felületek kuszóaram vezetékére alkalmasak. Ennek megfelelően ezek az ilyen munkadarabokat számos alkalmazási lehetőségből ki kell zárni, igy például villamos alkatrészekkel kapcsolatban álló, vagy védoszigetelésben alkalmazásra szánt munkadarabok ezzel az eljárással nem állíthatók elő.

A vezetőképes alapréteg előállításában alkalmazott anyagok ezen kivül hajlamosak arra is, hogy a kialakuló bevonatban a termikus utókezelés során, az oldószer eltávozása miatt pórusok és zárványok, hólyagok keletkezését okozzák, ami a bevonat minőségét előnytelenül befolyásolja. Az ilyen jellegű bevonási hiányosságok az elektrosztatikus bevonás során is kialakulhatnak. mivel a kiálló élek és csúcsok, az egyenetlen felületi vezetőképesség miatt visszaszórás következik be. Az ismertetett módszer egy további hátránya az. hogy biztonságtechnikai okokból sok esetben nem alkalmazható. Legalább kiegészítő földelés-ellenőrző eszközök beépítését igényli. Ez abból következik, hogy bár a felület vezető tulajdonsagu, de az általában pontszerű felfüggesztés következtében a munkadarab árnyékolt részein, amelyekhez az előkezelést végző anyag nehezen jut el, nem alakul ki elegendően kis földelési ellenállás. Ennek megfelelőén a felfüggesztési pontokon az elektrosztatikus bevonás során gyulladást okozó szikrakisülések keletkezhetnek.

Egy másik módszer szerint ismeretes, hogy a szigetelő anyagú f lületek kezelésére olyan anyagot alkalmaznak, amely pigmenteket tartalmaz. A pigmenteket a bevonás előtt sugárzó

-2182.784 ο · energiával aktiválják és ily módon legfeljebb 10 ohm felületi ellenállású vezetőképes felületet hozhak létre /lásd 20 42 77& számú N3ZK-beli közrebocsátási irat/. Az anyag bekerülési költsége, felvitele továbbá az előkészítéshez szükséges sugárzásos aktiváló eszköz alkalmazása rontja az eljárás gazdasági hatékonyságát. A gazdasági hatékonyság csökkenéséhez járul az is, hogy az előbb említett hátrányok itt is jelentkeznek, s különösen vonatkozik ez a szikraképződésre. Ez annak következménye^ hogy a felfüggesztési pont környezetében olyan területek vannak» amelyek bizonyos mértékig mindig árnyékoltak maradnak és ezért kisebb sugárzási dózist kaphatnak, aminek következményeként adott feltételek között aktiválásuk nem elegendő.

A műanyagok metallizálására jól ismert eljárásoknak, mint fémgőzök, elektrolitikus leválasztás vagy grafitálás alkalmazásának alapvető hátránya a technológiai igényesség, a szükséges eszközök költséges volta. Ezek sem képesek azonban' az előzőleg ismertetett eljárások hiányosságait megszüntetni. Különösen erőteljesen jelentkeznek ezek a hátrányok olyan munkadarabok esetében, amelyeket rendeltetésszerűen villamos készülékekben és berendezésekben kívánnak a későbbiekben felhasználni.

találmány célja szigetelő anyagból készült munkadarabok elektrosztatikus bevonásara olyan eljárás kidolgozása, amelynek során a villamosán vezető felülei, előzetes kialakítása feleslegessé válik.

A találmány szerint a feladatot oly módon oldjuk meg, hogy a szigetelő anyagból készült munkadarab-részeken elektrosztatikusán félvezető hatású bevonatot állítunk elő, majd porszerű vagy má3 fluidizálható anyagot olyan bevonókészülekkel visszük fel, amely az elektrokinetikus feltöltés elvén üzemel, vagy más módon a poritott bevonóanyag villamosán feltöltött részeiből levegőionokban szegény felhőt hoz létre.

Az elektrosztatikusán félvezető hatású felület fogalmán azt az állapotot értjük, amikor a felület már nem tekinthető villamosán vezetőnek* de egyúttal a villamos szigetelőanyagokra jellemző nagy felületi ellenállás értéket sem éri el. Felületi ellenállása előnyösen 109 ... 10^2 ohm tartományba esik. ha értékét 1 cm távolságban elrendezett 10 cm hosszú pengés elektróddal mérjük. Azt találtuk, hogy az ilyen jellegű, már nem vezetőnek tekinthető felületek elektrosztatikusán bevonhatók, ha a poritott vagy más módon fluidizált bevonóanyag felvitelére olyan bevonókeszülékeket alkalmazunk, amelyek a poritott bevonóanyag villamosán feltöltött részecskéiből levegoionokban szegény felhőt állítanak elő. Ily módon a feltöltött részecskék révén csak a bevonókészüléktől a munkadarabhoz irányuló egyszeri töltésszállitás történik. Ezzel szemben a munkadarabhoz a levegőionok áramával nem jut el kiegészítő töltésáram a munkadarabhoz, és ezért nincs szükség a villamosán vezetőképes réteg kialakítására.

A levegőionokban szegény felhőt előállító bevonókészülékek közé számítjuk,a belső feltöltésü, tehát a kívülre ható koronaelektród nélküli s zor ókészülékeket, mint amilyenek például- az elektrokinetikus porfeltcltő berendezések /lásd például 106 308 számú Német Demokratikus Köztársaság-beli szabadalmi leirás/, az örvényágyas berendezések kinetikus feltöltőegységgel /lásd például a 113 289 számú Német Demokratikus Köztársasag-beli szabadalmi leirás/ vagy a bevonás alatt kikapcsolt

-3182.784 feltöltő-elektródokkal kialakított örvényágyas berendezések /lásd például 123 644 számú Német Demokratikus Köztársaság-beli szabadalmi leirás/.

A szigetelőanyag elektrosztatikusán félvezetőként viselkedő felületet a találmány szerinti eljárást továbbfejlesztve olyan módon is elő lehet állítani^ hogy a szigetelőanyagot a formáját létrehozó megmunkálás előtt antisztatikus hatású adalékanyagokkal keverjük ki, majd az alakitó megmunkálás után vagy alatt az előállított munkadarabokat felmelegitjük, hogy ily módon az antiaztatikus adalékanyagok a felületre diffundáljanak. A kidiffundáltatásnak ezt a folyamatát úgy is el lehet érni, hogy a munkadarabot a további megmunkálás előtt néhány napon át vagy szükség szerint hosszabb ideig pihentetjük.

Az elektrosztatikusán félvezető módon viselkedő felületek előállításának egy másik módszere a szigetelőanyagok esetében abban áll, hogy a munkadarabra olyan vizes oldatot viszünk fel, amely 1 ... 10 suly% kvaterner alumlniumvegyületet és 0 ... 5 suly% hab zásfékezőszért tartalmaz, vagy olyan szerves oldószeralapu keveréket viszünk fel, amelyben 5 ··· 40 suly% kvaterner aluminiumvegyület és 95 ·· 60 suly% kis alifás monokarbonsav-észter, különösen butilacetát van. Ezeknek felvitele az ismert módszerekkel, például szórással, merítéssel, gőzölögtetóssel vagy rákenéssel végezhető.

A munkadarab hővel végzett szárításával és a még meleg munkadarabra a poralakú anyagok felvitelével a hatás meg erősíthető. A találmány szerinti eljárásban előnyös, ha a szigetelő anyagból álló munkadarabokat bevonás előtt olyan felfüggesztő készülékre erősítjük fel, amely legalább a munkadarabbal érintkező tartományában szigetelőanyagból áll. Ily módon ennek az alkatrésznek a felületét vagy a munkadarabok felfüggesztését követően vagy azokkal együtt az egyik leirt eljárás alkalmazásával lehet elektrosztatikuson félvezető felülettel ellátni.

A találmány szerinti megoldás előnye az, hogy lehetővé teszi a szigetelő anyagú munkadarabok elektrosztatikus bevonását anélkül, hogy azokat vezetőképes bevonattal kellene ellátni. Az elektrosztatikusán félvezető hatású felület felhasználása nem rontja le a későbbi felhasználás során a munkadarab jellemzőit, akkor sem, há villamos készülékben és berendezésekben kell alkalmazni őket, mivel az igy kezelt munkadarab a bevonattal együtt továbbra is teljes mértékben szigetelő tulajdonságú marad. A találmány szerinti megoldás alkalmazásával a műszaki biztonság is javul, mivel a szigetelőanyagból készült és 109 ohm-nál nem kisebb felületi ellenállású munkatárgyak elektrosztatikus bevonásakor nem alakulhat ki olyan szikrakiaülés, amely gyulladásveszélyt idézne elő. Ezen kivül a bevonat minősége javul, mivel a csak elektiosztatikusan félvezető felület révén a kiálló szélek és csúcsok csak korlátolt mértékbentudják a villamos tér Ínhomogenitásait előidézni és ezért visszaszórási jelenségekkel nem kell számolni. Ezzel a bevonat vastagságának kiváló egyenletessége is biztosított. A visszaszórás lecsökkenése miatt a pórusok éa kráterek kialakulása is kismértékű marad. Ez utóbbihoz az is hozzájárul, hogy az utólagos hőkezelés során pórus- és kráter képződést okozó mennyiségó oldószer nem vesz részt a folyamatban, mivel az elektrosztatikusán félvezető réteg vastagsága néhány molekulányi· Foganatosítási példák

-4182.7Q4

A továbbiakban a találmány szerinti megoldás különböző változatainak bemutatása céljából néhány foganatosítási példát ismertetünk.

Elsőnek poliészterből készült ház elektrosztatikus bevonásának példáján ismertetjük a találmány tárgyát.

A bevonattal ellátott részek előállítása a következő eljárási lépésekben történik:

Az extruderben megmunkálásra váró kiindulási anyaghoz é megmunkálás előtt antisztatikus hatású szert, például alifás aminvegyületeket vagy alkll-szulfcnátot adagolunk 0,02 ... 2 suly% mennyiségben és kikeverjük, Ezt követően hőmérséklet alkalmazása mellett a mintában a kivánt terméket előállítjuk, s a hőméraákletet azért alkalmazzuk, hogy az antisztatikus szer gyorsabban a felületre diffundálhssson. Ezt követően végezzük el az elektrosztatikus bevonást, amikoris az alkatrészeket földelt fém anyagú függesztő'rudazathoz illesztjük, majd ezzel örvényágyba merítjük, amelynek portcltetéből elektrosztatikus feltöltés céljából mindig egy meghaté.rozott mennyiséget elszívunk majd a faltöltés végrehajtása utár az örvénytartályba visszavezetünk.

Egy másik foganatosítási példa szerint rétegelt műanyagból készült dobozalkatrész elektrosztatikus porbevonását végezzük el. Az alkatrészeket először műanyag horoggal fogjuk meg a függesztő rudazaton. A rudazatot olyan oldatba merítjük, amely 5 suly% dimetil-amino-ecetsav-dodocil-amid-klorid és 95 auly% viz keverékét tartalmazza, majd ezzel az alkatrészen és a horgon elektrosztatikusán félvezető hatású réteget alakítunk ki. Meghatározott időn keresztül biztosítjuk a lecsepegéa és a párolgás feltételeit, majd szórókészülékkel·, amely a por elektrokinetikus feltöltését biztosítja, epoxigyantából porréteget viszünk fel elektrosztatikus módon, majd ezt követően ismert módon termikus utókezelést alkalmazunk tokos kémén ében, amivel a porréteget megolvasztjuk és edzsük. Ilyen megoldás mellett nagy rétegvastagságot érhetünk el, vagy vastag bevonatot készíthetünk igen egyenletes vastagsággal oly módón, hogy a munkadarabot bevonás előtt 100 °C korüli, vagy annál valamivel nagyobb hőmérsékleten kiszárítjuk és a port akkor visszük fel rá, amikor még nem hült ki teljesen.

Egy újabb foganatosítási példa lényege az, hogy a már műanyaggal bévont. fémből vagy szigetelőanyagból készült munkadarabok felületet újból, elektrosztatikus eljárással bevonjuk, mégpedig azért, hogy a felületi hibákat kijavítsuk, illetve nagyobb retegvastagsagokat érjünk el. Ezeken a munkadarabokon a második bevonatot például úgy készítjük el, hogy először 85 suly% tartalmú butilacetátot éa 15 suly% dimetil-amino-ecetsav-dodecil-amid-klorid tartalmú szerves oldatot szórással felviazünk, ezzel elektrosztatikusán félvezető hatású felületet alakítunk ki, majd ezt követően a por alakú bevonóanyagot levegőionokat csak korlátolt mennyiségben előállító szóropisztolylyal felvisszük. A szórópisztolynak nincs kifelé hatásos koronaelektródja, hanem á port a belső terében elrendezett feltöltő* és ellenelektród segítségével tölti fel elektromosan. Ezt követően ismert módon olvasztást és edzést végzünk.

Egy további foganatosítási példa szerint a találmány szerinti eljárást öntött alkatrészek elektrosztatikus műanyagbevonatának előkészítésére alkalmazzuk. Az öntött alkatrész felület egyenetlenségeit éa bemélyedéseit villamosán szigetelő

-5182.784 javitómasszával kiegyenlítjük. A skatulyával kiegyenlített felületeket a leirt tipusu oldattal bekenjük amivel elektrosztatikusán félvezető hatású felületet hozunk létre. Az esetleg melegítéssel is meggyorsított szárítás után a munkadarabot elektrokinetikus porfeltöltést biztositó örvényágyba merítjük, éa igy vagy más levegőionban szegény áramot biztositó bevonókészü* lék segítségével a munkadarab elektrosztatikus bevonását elvégezzük.

Claims (7)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás egészében vagy részben szigetelő anyagból álló munkadarabok elektrosztatikus bevonására, azzal jellemezve, hogy a munkadarabon elektrosztatikusán félvezető hatású, előnyösen 10° ... 10^-2 ohm felületi ellenállású felületet hozunk létre, majd porszerü vagy más fluidizálható anyagot, az elektrokinetikus feltöltés elve alapján üzemelő, vagy a porított bevonóanyagból levegőionokban szegény, villamosán feltöltött részecskékből álló. felhőt létrehozó bevonókészülék segítségével visszük fel.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az elektrosztatikusán félvezető hatású felület előállítására a szigetelő anyaghoz végső formáját kialakító megmunkálás előtt antisztatikus hatású adalékanyagot keverünk és a formakialakitó megmunkálás után vagy alatt az antisztatikus adalékanyagoknak a felületre történő diffundaltatása céljából az előállított munkadarabot felmelegitjük.
3. 3· Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az elektrosztatikusán félvezető hatású felület előállítására a szigetelő anyaghoz végső formáját kialakító megmunkálás előtt antisztatikus hatású adalékanyagot keverünk és a formakialakitó megmunkálás után az antisztatikus adalékanyagoknak a felületre történő diffundálása céljából előállitott munkadarabot néhány napig vagy még tovább fektetjük.
4. 4. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az elektrosztatikusán félvezető hatású felület előállítására a szigetelő anyagra 1 ... 10 suly% kvaterner ammóniumvegyületet és 0 ... 5 % habzásfékező szert tartalmazó vizes oldatot viszünk fel.
5. 5· Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az elektrosztatikusán félvezető hatású felület előállítására a szigetelő anyagra szerves oldószer alapú 5 ··· 40 suly% kvaterner ammónium-vegyületet és 95 ··· 60 suly% alacsonyabbrendü alifás monokarbonsav észtert, különösen butil-acetátot tartalmazó keveréket viszünk fel.
6. 6. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a munkadarabot elektrosztatikus bevonás előtt hőmegmunkálásnak vetjük alá és a bevonó anyagot a megmunkálás után még meleg munkadarabra visszük fel.
7. 7. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a munkadarabot bevonás előtt részben vagy teljes szigetelő anyagból úLló függesztő rudazatra helyeztük, amelynek szigetelő anyagú részein a munkadarabot felfüggesz-6182.784 tése előtt vagy azzal együtt elektrosztatikusán félvezető hatású felületet alakítunk ki.

   F,k.: Hlmer Zoltán Országot Találmányi Hivatal

   70 - OTH - 86.08!.