Verfahren zum Beschichten von Hohlkörpern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschich ten von Hohlkörpern, wie Behältern, Dosen und Dek- keln, wobei das Beschichtungsmaterial im elektrostati schen Feld aufgetragen wird und auf dem geerdeten Hohl körper einen Film bildet.
Es ist bekannt, Hohlkörper, wie Behälter, Dosen und Deckel an ihren Innen- und Aussenflächen aus optischen Gründen und zum Schutz vor äusseren Einflüssen, wie Kratzer, sowie zum Schutz vor aggressiven Füllgütern mit einer Lackierung zu versehen.
Das Auftragen dieser Lackierung kann be kanntermassen durch ein elektrostatisches Verfahren er folgen. Dieses Verfahren beruht darauf, dass sich elek trisch aufgeladene Lacktröpfchen in einem Feld hoher elektrischer Stärke aufgrund elektrostatischer Kräfte längs den Kraftlinien zu der geerdeten Körperober- fläche hin bewegen und dort entladen.
Da sich mit zunehmender Lackdicke die für den Lackiervorgang verantwortliche Potentialdifferenz verringert, wird in folge der an unlackierten Flächen höheren Potential differenz automatisch bewirkt, dass die Lackierung gleichmässig erfolgt.
Damit der Lack die an ihn gestellten Aufgaben er füllen kann, muss dafür gesorgt werden, dass der Lack gut auf den zu schützenden Flächen haftet. Dazu ist es bisher notwendig gewesen, in umfangreichen Vorbehand- lungsverfahren die Oberfläche des Lackiergutes von Verunreinigungen, wie Oxid, Fett und Schmutz zu be- freien. Das zu lackierende Gut muss hierbei einer Rei nigung,
einer Entfettung und schliesslich einer Phos- phatierung unterworfen werden. Nach dieser Vorbe- handlung wird üblicherweise, falls es sich um Hohl körper handelt, zunächst die Innenlackierung vorge nommen.
Anschliessend erfolgt in einem Durchlaufofen die Einbrennung dieser Innenlackierung. Danach wer den die auf Dorne aufgesteckten Hohlkörper im Walz- verfahren aussen lackiert und im Durchlaufofen vorge trocknet.
Nachdem der lackierte Gegenstand stach einem bei der Dosenindustrie üblichen Verfahren bedruckt wurde, muss darüber hinaus für den Druck eine <B>farb-</B> lose Schutzlackierung aufgebracht werden.
Diese kann entweder nass in nass aufgebracht und zusammen <B>mit</B> dem vorgetrockneten Gegenstand getrocknet werden oder auf den bereits fertiggetrockneten Gegenstand auf ;# gebracht und extra eingebrannt werden. Das Fertig- trocknen erfolgt üblicherweise ebenfalls in einem Durch- laufofen.
Neben der Vielzahl der oben beschriebenen Bear- beitungsstufen weist das bisherige Verfahren noch andere erhebliche Nachteile auf.
So kann es oft vor kommen, dass an schlecht zugänglichen Stellen des zu lackierenden Gegenstandes, wo infolgedessen die Reini gung, Entfettung und Phosphatierung nur in ungenügen dem Masse stattfinden konnte, der Lack nur teilweise oder gar nicht an seiner Unterlage haftet. Bei der nachfolgenden Erhitzung im Durchlaufofen kommt es dann an diesen Steilen leicht zu Blasenbildung, Auf- werfungen und Porenbildung.
Insbesondere wird durch das bei der Erwärmung aus dem Lack verdampfende Lösungsmittel die Porendichtheit des Lackes beein trächtigt.
Es besteht also die Möglichkeit, dass Füllgut in direktem Kontakt mit der Behälterwand steht. Falls es sich um aggressives Füllgut handelt, kommt es dabei zu der gefürchteten Unterwanderung.
Dabei blättert die Lackschicht ausgehend von einer winzigen, dem direkten Angriff des Füllgutes ausgesetzten Stelle allmählich von der Behälterwand ab und kann, beispielsweise bei Spray dosen, zum Verstopfen des Sprühkopfes führen, da sich einzelne Lackpartikelchen in diesem festgesetzt haben.
Da von aussen eine Säuberung des Sprühkopfes meist unmöglich ist, kann der restliche Sprühdosenin- halt <B>nicht</B> mehr entnommen werden und ist wertlos ge- worden.
Falls aggressives Füllgut längere Zeit mit der Be- hälterwand in Berührung steht, kann es sogar zum völligen Durchfressen der meist dünnen Dosenwand und damit zum Auslaufen des oft feuergefährlichen Inhaltes kommen. , Anderseits sind auch Reaktionen zwischen Füllgut und Behälterwand möglich,
die zu einer Schädigung des Füllgutes führen. Insbesondere bei Lebensmitteln ist die Gefahr einer geschmacklichen Veränderung oder gar des völligen Verderbens dieser Lebensmittel erheb lich. So wird beispielsweise die Fettoxydation, d. h. der Verderb des Fettes infolge Ranzigwerdens in hohem Masse durch Schwermetallionen begünstigt.
Ferner ist es oft notwendig, zum Schutz der Innen lackierung vor aggressiven Füllgütern die Innenlackie rung speziell den Eigenschaften des Füllgutes und dessen Aggressivität anzupassen, was neben dem dafür nötigen Aufwand noch den Nachteil hat, dass die so lackierten Gegenstände oft nur für dieses Füllgut verwendet wer den können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, durch ein Verfahren zum Beschichten von Hohlkörpern die oben beschriebenen Nachteile zu vermeiden, insbeson dere die vor der Lackierung erforderlichen umfang reichen Vorbehandlungsverfahren der Oberfläche des Lackiergutes einzuschränken, das bisher notwendige zweimalige Durchlaufen der Lackierungszone und der nachfolgenden Erhitzungszone zu vermeiden und die Notwendigkeit für den Druck eine farblose Schutzlackie rung aufbringen zu müssen auszuschalten.
Weiterhin soll absolute Porendichtheit gewährleistet sein, so dass eine Berührung zwischen Füllgut und Behälterwand ausgeschlossen ist und auch Lebensmittel ohne Be denken als Füllgut in Frage kommen. Weiterhin soll der bei den bisherigen Lackierverfahren übliche Lack verlust erheblich verringert werden, so dass sich neben den Vereinfachungen des Verfahrens auch eine Senkung der Kosten ergibt.
Ausgehend von einem Verfahren zum Beschichten von Hohlkörpern, wie Behälter, Dosen und Deckel, wobei das Beschichtungsmaterial im elektrostatischen Feld aufgetragen wird und auf dem geerdeten Hohl körper einen Film bildet, erfolgt die Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäss dadurch, dass der Hohlkörper mit in Pulverform verblasenem Kunststoff beschichtet und danach einer Wärmebehandlung unterzogen wird.
Im Gegensatz zum elektrostatischen Lackieren, wo flüs siges Medium versprüht wird, das aufgrund der in ihm enthaltenen Bindemittel an der Körperoberfläche haftet, handelt es sich bei dem erfindungsgemässen Verfahren um das Verblasen von festen, pulverförmigen Kunst stoffteilchen, welche in erster Linie durch die vom elektrostatischen Feld erzeugte Potentialdifferenz und nicht durch chemische Bindemittel an der Körperober- fläche festgehalten werden.
Erst durch die auf die Be schichtung folgende Erwärmung kommt es durch Ver schmelzen der Kunststoffteilchen zu einer geschlossenen, am Körper haftenden Überzugsschicht. Da hierbei keine Lösungsmitteldämpfe entweichen, ist absolute<B>Poren-</B> freiheit sichergestellt.
Demgegenüber kommt dem beim Lackieren üblichen Einbrennen die gänzlich andere Aufgabe zu, eine im Lack enthaltene Komponente, nämlich das Lösungs mittel, durch Verdampfen zu entfernen und dadurch den Lack zu trocknen und gleichzeitig zu festigen, was allerdings der absoluten Porenfreiheit des Überzuges zuwiderläuft.
Die Verwendung von Kunststoffpulver anstelle von Flüssiglack bewirkt eine erhebliche Verringerung der bei Lacken üblichen Vorbehandlung. Während es, wie schon erwähnt, zur guten Haftung und zum Schutz vor korrosiven Einflüssen vor dem Lackieren nötig ist, das Lackiergut zu reinigen, zu entfetten und zu phospha- tieren, genügt bei der Kunststoffbeschichtung die Ent fettung.
Bei der Entfettung etwa zurückbleibende Schlie ren, die im Falle anschliessender Lackierung die Poren bildung begünstigen und daher durch gründliches Schwemmen oder im Sprühverfahren entfernt werden müssen und dabei erheblichen Wasserverbrauch be dingen, sind im Falle der Beschichtung mit pulver förmigem Kunststoff und anschliessendem Verschmel zen zu einem porenfreien Überzug nicht störend und brauchen daher auch nicht beseitigt zu werden.
Ein weiterer grosser Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass auf die bei den üblichen Lackierverfahren notwendige Ablüftzeit des frisch lak- kierten Gutes verzichtet werden kann, wodurch sich die Bearbeitungszzit erheblich verkürzt.
Auch bezüglich der Möglichkeit des Anbringens von Druckzeichen weisen kunststoffbeschichtete Gegenstände grosse Vorteile auf: Der Druck schwitzt unverwischbar in die Beschichtung ein, so dass auf das Auftragen und nachfolgende Einbrennen eines farblosen Cberzuglackes zum Schutz des Druckes verzichtet werden kann.
Ferner muss hervorgehoben werden, dass bei dem erfindungsgemässen Verfahren auf die Installierung um fangreicher Luftreinigungsanlagen verzichtet werden kann, da bei der anschliessenden Wärmebehandlung der mit Kunststoffpulver beschichteten Gegenstände keine gesundheitsschädlichen Lösungsmitteldämpfe entstehen können.
Eine weitere überaus vorteilhafte Eigenschaft des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass der Verlust von Lacknebel, der durch die Luftreinigungs- anlagen abgesaugt wird, entfällt. Bei dem erfindungs gemässen Verfahren kann das überschüssige, nicht an dem zu beschichtenden Körper auftreffende Kunststoff pulver leicht durch ein unterhalb des Körpers geführtes Förderband gesammelt und erneut den Blasdüsen zuge führt werden.
Eine Reihe weiterer erheblicher Vorteile ergibt sich durch die spezifiscklen Eigenschaften des Kunststoffes, nämlich seine hohe Beständigkeit gegen viele Chemi kalien, sein geringes Gewicht, seine hohe Elastizität <B>und</B> Schlagfestigkeit. Insbesondere ist es aufgrund der hohen Elastizität des Kunststoffes möglich, Körper nach ihrer Beschichtung noch einer Verformung zu unter ziehen, ohne dass es zu einem Abblättern oder Springen der Beschichtung kommt, wie es in solchen Fällen häufig bei Lack der Fall ist.
Darüber hinaus muss hervorgehoben werden, dass das erfindungsgemässe Verfahren nicht feuergefährlich ist, da es ohne die Verwendung von Lösungsmitteln aus kommt.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Beschichtung der Innenfläche sowie der anschliessenden Bodenfläche und der Aussenfläche gleichzeitig vorzu nehmen. Dazu fährt ein Satz Blasdüsen entsprechend der Taktzahl des Förderbandes impulsgesteuert in die Dosen ein und übernimmt die Innenbeschichtung der Mantel- sowie der Bodenfläche,
während gleichzeitig ein zweiter Satz Blasdüsen die Aussenbeschichtung der Mantelfläche übernimmt. Durch die Kombination dieser beiden Ar- beitsgänge brauchen die zu beschichtenden Gegenstände nur einmal die Beschichtungszone mit anschliessender Erhitzungszone zu durchlaufen.
Selbstverständlich ist es dabei möglich, in der Beschichtungszone eine mehr- malige Beschichtung mit eventuell sich ändernder Korn- grösse des Beschichtungspulvers vorzunehmen. Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Hohlkörper durch einen Saugnapf, etwa aus tempera- turbeständigem Kunststoff wie Teflon, an der Aussen seite des Bodens pneumatisch zu halten und gleichzeitig über einen im Saugnapf enthaltenen Eisenkern zu erden.
Bei Gegenständen aus Eisenblech kann anstelle der pneumatischen Halterung mit Eisenkern auch eine elek tromagnetische Haltevorrichtung eingesetzt werden, die beide Aufgaben, nämlich Halterung und Erdung, über nimmt. Durch Regelung des am Saugnapf herrschenden Unterdrucks bzw. des am Magnet liegenden Magnetisie- rungsstromes kann die Aufhängung der zu beschichten den Gegenstände leicht gesteuert werden.
Als besonderer Vorteil des erfindungsgemässen Ver fahrens hat sich die Möglichkeit erwiesen, das für die porenfreie Beschichtung erforderliche clektrostatische Feld so weit herabzusetzen, dass überschussmengen des Beschichtungspulvers durch eine auf die Behälter wir kende Vibrationsvorrichtung, die zwischen Beschich- tungs- und Erhitzungszone angeordnet ist, abgeschüttelt werden können.
Da hierbei noch eine gewisse Potential differenz zwischen Beschichtungspulver und Körper- fläche bestehen bleibt, die jedoch mit dem Abstand zur Körperfläche abnimmt, veranlasst die Schüttelbewegung in erster Linie solche Teilchen zum Abfallen, die am weitesten von der Körperfläche entfernt liegen, d. h. an den dicksten Stellen der Beschichtung werden Teil chen bevorzugt abgeschüttelt.
Diese abgeschüttelten Teil chen können wiederum leicht, beispielsweise durch ein unter dem zu beschichtenden Gegenstand angeordnetes Förderband gesammelt und erneut den Blasdüsen zu geführt werden. Es ist dadurch eine vollständige Rück gewinnung überflüssigen Beschichtungsmaterials gege- ben, was zu erheblichen finanziellen Einsparungen führt. Weiterhin ist durch die Anwendung elektrostatischer Grundgesetze gewährleistet, dass eine homogene, gleich mässig starke und porenfreie Beschichtung erzielt wird.
Es hat sich als günstig erwiesen, den Hohlraum mit seiner Öffnung nach unten weisend an einer Förder kette zu führen, wobei der Hohlkörper bei Umlenkungen der Förderkette um seine Querachse gekippt werden kann, so dass die Kettenteilung und der Umlenkradius gering bleiben. Durch diese Anordnung wird sicherge stellt, dass überflüssiges Beschichtungsmaterial auch aus dem Innern der Dose abgeschüttelt werden kann.
Die beiliegende Zeichnung zeigt eine Vorrichtung im Vertikalschnitt zur beispielsweisen Durchführung des Beschichtungsverfahrens nach der Erfindung.
An einer quer zur Zeichenebene schrittweise fort bewegten Förderkette 1 hängt an einer Haltevorrichtung 2 und einem daran befestigten Saugnapf 4 der nach dem erfindungsgemässen Verfahren zu beschichtende Hohl körper 6. Zur pneumatischen Halterung des Hohlkör pers 6 ist der Saugnapf 4 mit einem Anschluss 7 an eine Unterdruckleitung versehen. Die erforderliche Erdung des Hohlkörpers 6 erfolgt über den ebenfalls im Saug napf 4 angebrachten Eisenkern 5, der elektrisch leitend mit der geerdeten Schiene 3 verbunden ist.
Die unter Hochspannung stehenden Blasdüsen 8 und 9 überneh men die Innett- bzw. Aussenbeschichtung des Hohlkör pers 6. Die Abgabe des Kunststoffpulvers sowie das Inarbeitsstellungbringen der Blasdüsen 8 und 9 kann ebenso wie der Bewegungsablauf der Förderkette 1 elektronisch gesteuert werden.
Method for coating hollow bodies The invention relates to a method for coating hollow bodies such as containers, cans and lids, the coating material being applied in an electrostatic field and forming a film on the grounded hollow body.
It is known to provide hollow bodies such as containers, cans and lids with a coating on their inner and outer surfaces for optical reasons and to protect against external influences such as scratches and to protect them from aggressive filling goods.
The application of this paint can be known to be followed by an electrostatic process. This process is based on the fact that electrically charged paint droplets move in a field of high electrical strength due to electrostatic forces along the lines of force towards the earthed body surface and discharge there.
Since the potential difference responsible for the painting process decreases with increasing paint thickness, the higher potential difference on unpainted surfaces automatically causes the painting to take place evenly.
In order for the varnish to carry out the tasks it has to fulfill, it must be ensured that the varnish adheres well to the surfaces to be protected. To this end, it has hitherto been necessary to remove impurities such as oxide, grease and dirt from the surface of the item to be painted in extensive pretreatment processes. The item to be painted must be cleaned,
be subjected to degreasing and finally to phosphating. After this pretreatment, the interior painting is usually carried out first in the case of hollow bodies.
This interior finish is then baked in a continuous oven. Then the hollow bodies attached to the mandrels are coated on the outside using a rolling process and pre-dried in a continuous oven.
After the lacquered object has been printed using a process common in the can industry, a <B> color </B> loose protective lacquer must also be applied for printing.
This can either be applied wet on wet and dried together <B> with </B> the pre-dried object or applied to the already dried object and baked in. The final drying usually also takes place in a conveyor oven.
In addition to the large number of processing stages described above, the previous method has other significant disadvantages.
It can often happen that in poorly accessible places on the object to be painted, where cleaning, degreasing and phosphating could only take place inadequately, the paint only partially or not at all adheres to its base. During the subsequent heating in the continuous furnace, bubbles, bulges and pores can easily form at these points.
In particular, the pore tightness of the paint is adversely affected by the solvent evaporating from the paint when it is heated.
There is therefore the possibility that the filling material is in direct contact with the container wall. If the product is aggressive, the dreaded infiltration occurs.
Starting from a tiny point exposed to direct attack by the product, the paint layer gradually flakes off the container wall and can, for example in the case of spray cans, lead to clogging of the spray head as individual paint particles have become lodged in it.
Since it is usually impossible to clean the spray head from the outside, the remaining spray can contents can <B> not </B> be removed and have become worthless.
If aggressive filling material is in contact with the container wall for a longer period of time, the usually thin wall of the can can be completely eroded and the often flammable contents can leak out. On the other hand, reactions between the product and the container wall are also possible,
which lead to damage to the product. In the case of foods in particular, the risk of a change in taste or even complete spoilage of these foods is considerable. For example, fat oxidation, i. H. the spoilage of the fat as a result of becoming rancid is greatly promoted by heavy metal ions.
In addition, it is often necessary to adapt the interior coating specifically to the properties of the product and its aggressiveness in order to protect the interior coating from aggressive filling goods, which, in addition to the effort required, has the disadvantage that the objects painted in this way are often only used for this filling material the can.
The object of the present invention is to avoid the disadvantages described above by means of a method for coating hollow bodies, in particular to limit the extensive pretreatment processes of the surface of the goods to be painted required before painting, to avoid the previously necessary double passage through the painting zone and the subsequent heating zone and to eliminate the need to apply a colorless protective coating for printing.
Furthermore, absolute pore-tightness should be guaranteed, so that contact between the filling material and the container wall is excluded and food without thinking can also be used as filling material. Furthermore, the paint loss usual in previous painting processes is to be reduced considerably, so that in addition to the simplification of the process, there is also a reduction in costs.
Starting from a method for coating hollow bodies such as containers, cans and lids, the coating material being applied in an electrostatic field and forming a film on the grounded hollow body, this object is achieved according to the invention in that the hollow body is made with plastic blown in powder form coated and then subjected to a heat treatment.
In contrast to electrostatic painting, where liquid medium is sprayed that adheres to the body surface due to the binding agent contained in it, the inventive method is the blowing of solid, powdery plastic particles, which are primarily caused by the electrostatic Field generated potential difference and not held by chemical binders on the body surface.
It is only through the heating following the coating that the plastic particles melt into a closed coating layer that adheres to the body. Since no solvent vapors escape here, absolute <B> pore </B> freedom is guaranteed.
On the other hand, the usual stoving in painting has the completely different task of removing a component contained in the paint, namely the solvent, by evaporation and thereby drying the paint and at the same time setting it, which, however, runs counter to the absolute absence of pores in the coating.
The use of plastic powder instead of liquid paint results in a considerable reduction in the pretreatment usual for paints. While it is necessary, as already mentioned, for good adhesion and protection against corrosive influences to clean, degrease and phosphate the material to be painted before painting, degreasing is sufficient for plastic coating.
Any streaks that remain during degreasing, which in the case of subsequent painting promote pore formation and therefore have to be removed by thorough rinsing or spraying and which require considerable water, are combined in the case of coating with powdered plastic and subsequent fusion pore-free coating is not bothersome and therefore does not need to be removed.
Another great advantage of the method according to the invention is that the flash-off time of the freshly painted material, which is necessary in the usual painting processes, can be dispensed with, which considerably shortens the processing time.
Plastic-coated objects also have great advantages with regard to the possibility of attaching print marks: The print sweats indelibly into the coating, so that there is no need to apply and then bake in a colorless coating to protect the print.
It must also be emphasized that the installation of extensive air purification systems can be dispensed with in the method according to the invention, since no harmful solvent vapors can arise during the subsequent heat treatment of the objects coated with plastic powder.
Another extremely advantageous property of the method according to the invention is that there is no loss of paint mist, which is sucked off by the air cleaning systems. In the method according to the invention, the excess plastic powder not striking the body to be coated can easily be collected by a conveyor belt guided below the body and fed back to the blow nozzles.
A number of other significant advantages result from the specific properties of the plastic, namely its high resistance to many chemicals, its low weight, its high elasticity <B> and </B> impact resistance. In particular, because of the high elasticity of the plastic, it is possible to subject bodies to deformation after they have been coated without the coating flaking or cracking, as is often the case with paint in such cases.
In addition, it must be emphasized that the method according to the invention is not flammable because it does not require the use of solvents.
It has proven to be particularly advantageous to coat the inner surface and the adjoining bottom surface and the outer surface at the same time. For this purpose, a set of blower nozzles moves into the cans in a pulse-controlled manner according to the number of cycles of the conveyor belt and takes over the inner coating of the shell and the bottom surface,
while at the same time a second set of blow nozzles takes on the outer coating of the jacket surface. As a result of the combination of these two work steps, the objects to be coated only need to pass through the coating zone with the subsequent heating zone once.
Of course, it is possible to carry out a multiple coating in the coating zone with a possibly changing grain size of the coating powder. Furthermore, it has proven to be advantageous to hold the hollow body pneumatically on the outside of the base by means of a suction cup, for example made of temperature-resistant plastic such as Teflon, and at the same time to ground it via an iron core contained in the suction cup.
For items made of sheet iron, instead of the pneumatic holder with iron core, an electromagnetic holding device can also be used, which takes on both tasks, namely holding and grounding. The suspension of the objects to be coated can be easily controlled by regulating the negative pressure prevailing on the suction cup or the magnetizing current on the magnet.
A particular advantage of the method according to the invention has proven to be the possibility of reducing the static field required for the pore-free coating to such an extent that excess amounts of the coating powder are shaken off by a vibration device which acts on the container and is located between the coating and heating zones can be.
Since there is still a certain potential difference between the coating powder and the body surface, which, however, decreases with the distance from the body surface, the shaking movement primarily causes particles that are furthest away from the body surface to fall off. H. particles are preferably shaken off at the thickest points of the coating.
These shaken off particles can in turn easily be collected, for example by a conveyor belt arranged under the object to be coated, and fed back to the blow nozzles. This results in complete recovery of superfluous coating material, which leads to considerable financial savings. Furthermore, the application of basic electrostatic laws ensures that a homogeneous, uniformly thick and pore-free coating is achieved.
It has proven to be advantageous to guide the cavity with its opening pointing downward on a conveyor chain, the hollow body being able to be tilted around its transverse axis when the conveyor chain is deflected, so that the chain pitch and the deflection radius remain small. This arrangement ensures that superfluous coating material can also be shaken off from the inside of the can.
The accompanying drawing shows a device in vertical section for exemplary implementation of the coating method according to the invention.
The hollow body 6 to be coated by the method according to the invention is attached to a holding device 2 and a suction cup 4 attached to it hanging on a conveyor chain 1, which is moved step by step transversely to the plane of the drawing Mistake. The required grounding of the hollow body 6 takes place via the iron core 5 which is also attached in the suction cup 4 and which is connected to the grounded rail 3 in an electrically conductive manner.
The high-voltage nozzles 8 and 9 take over the inner and outer coating of the Hohlkör pers 6. The delivery of the plastic powder and the bringing into work position of the nozzles 8 and 9 can be controlled electronically as well as the movement of the conveyor chain 1.