DE102019105428A1

DE102019105428A1 - Verfahren zur herstellung einer sanitärkomponente

Info

Publication number: DE102019105428A1
Application number: DE102019105428.1A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: MKW KUNSTSTOFFTECHNIK GmbH
Current assignee: MKW KUNSTSTOFFTECHNIK GmbH
Priority date: 2019-02-25
Filing date: 2019-03-04
Publication date: 2020-08-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Sanitärkomponente, wobei die Sanitärkomponente ein WC-Sitz, ein WC-Deckel oder ein Urinal-Deckel ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:a) Bereitstellen eines Rohlings (3a-c) der Sanitärkomponente aus einem elektrisch leitfähigen Material,b) Besprühen des Rohlings (3a-c) der Sanitärkomponente mit einem elektrisch aufgeladenen Pulverlack (4), wobei der Rohling (3a-c) der Sanitärkomponente auf einem zu dem elektrisch aufgeladenen Pulverlack (4) entgegengesetzten Potential liegt und der Pulverlack (4) auf dem Rohling (3a-c) der Sanitärkomponente haftet, undc) Einbrennen des Pulverlacks zur Bildung einer eine Außenoberfläche der Sanitärkomponente bildenden Beschichtungsschicht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Sanitärkomponente, wobei es sich bei der Sanitärkomponente um einen WC-Sitz, WC-Deckel, oder einen Deckel eines Urinals handelt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Sanitärkomponente.
Sanitärkomponenten, wie beispielsweise WC-Sitze, WC-Deckel oder Urinal-Deckel sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Die bekannten Sanitärkomponenten werden gewöhnlich aus Kunststoffen, wie beispielsweise Harnstoffharzen „UREA“, gefertigt und sind oftmals in weißer Farbe gehalten.
Farbig gestaltete Sanitärkomponenten werden im Stand der Technik hingegen hergestellt, indem ein Holzkern mit einer entsprechenden Farbbeschichtung versehen wird. Dekore, die eine bestimmte Materialoptik vermitteln, wie beispielsweise Holzdekore, oder Bilder müssen zusätzlich aufgedruckt werden.
Die hiermit verbundenen Herstellungsschritte sind aufwendig.
Seit geraumer Zeit zeichnet sich außerdem bei Sanitärkomponenten der Trend zu sehr filigranen und dünnen Strukturen ab. Im allgemeinen werden diesem Trend folgende Sanitärkomponenten als „Flat-Designs“ bezeichnet.
Der gewöhnlich eingesetzte Kunststoff, wie UREA, kommt bei solchen filigranen und dünnen Strukturen an seine Grenzen. Zum einen werden notwendige Steifigkeiten nicht mehr erreicht, zum anderen verziehen sich die entsprechenden Sanitärkomponenten aufgrund zu hoher Wasseraufnahme. Um diesen Nachteilen entgegenzuwirken, ist es bereits bekannt, Sanitärkomponenten aus anderen Materialien zu fertigen, die zu einer höheren Steifigkeit und einer geringeren Wasseraufnahme führen. Bei solchen Materialien handelt es sich um BMC/SMC.
BMC/SMC-Materialien sind in ihrer Grundform ein Gemisch aus Verstärkungsfasern und einem Harzmaterial, das bei Temperaturbeaufschlagung aushärtet. Der Unterschied zwischen BMC und SMC liegt darin, dass Ersteres als formlose Masse vorliegt, wohingegen Letzteres plattenförmig ausgebildet ist.
Diese Materialien werden bei der Herstellung von Sanitärkomponenten in eine entsprechende Form gepresst und nach Aushärten aus dieser wieder entnommen. Die so hergestellten Sanitärkomponenten zeichnen sich durch sehr gute Eigenschaften hinsichtlich Stabilität und Wasseraufnahme aus.
Problematisch hingegen ist die Oberflächenbeschaffenheit der entsprechend hergestellten Sanitärkomponenten. Die Oberflächen genügen notwendigen Anforderungen nicht, weder in Bezug auf Farbgebung, Härtegrad oder Oberflächenrauigkeit noch in Bezug auf im Sanitärbereich geforderte Chemikalienbeständigkeit.
Weitere notwendige Verarbeitungsschritte sind die Folge, wie beispielsweise Schleifen, Lackieren und Versiegeln der Sanitärkomponente. All diese Schritte erhöhen den Herstellungsaufwand erheblich und sind im Gegensatz zu Materialien, wie UREA, auch dann notwendig, wenn die WC-Komponente in weißer Farbe gehalten ist.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Sanitärkomponente zu schaffen, mit dem Oberflächen mit entsprechenden Eigenschaften und Designs auf einfache Art und Weise erzielt werden können.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung einer Sanitärkomponente, wobei die Sanitärkomponente ein WC-Sitz, ein WC-Deckel oder ein Urinal-Deckel ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltet hierzu folgende Schritte:

a) Bereitstellen eines Rohlings der Sanitärkomponente aus einem elektrisch leitfähigen Material,
b) Besprühen des Rohlings der Sanitärkomponente mit einem elektrisch aufgeladenen Pulverlack, wobei der Rohling der Sanitärkomponente auf einem zu dem elektrisch aufgeladenen Pulverlack entgegengesetzten Potential liegt und der Pulverlack auf dem Rohling der Sanitärkomponente haftet, und
c) Einbrennen des Pulverlacks zur Bildung einer eine Außenoberfläche der Sanitärkomponente bildenden Beschichtungsschicht.

Die herzustellende Sanitärkomponente kann ein WC-Sitz, ein WC-Deckel oder ein Deckel eines Urinals sein.
Der WC-Sitz betrifft den Teil einer WC-Sitzgarnitur, der in der Regel an einer WC-Keramik schwenkbar befestigt ist und auf dem eine Person während des Stuhlgangs direkt sitzt. Man bezeichnet den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten WC-Sitz umgangssprachlich auch als WC-Brille oder Toilettenbrille.
Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte WC-Deckel betrifft den Teil einer WC-Sitzgarnitur, der ebenfalls an der WC-Keramik, sowohl gegenüber der WC-Keramik als auch einem entsprechenden WC-Sitz, schwenkbar befestigt ist und der so geschwenkt werden kann, dass er auf dem WC-Sitz lagert und die WC Keramik hierdurch verschließt.
Der letztendlich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Deckel des Urinals wird bestimmungsgemäß an einem an einer Wand befestigten Urinal schwenkbar so angebracht, dass ein Benutzer eine Öffnung des Urinals öffnen oder schließen kann.
Der Rohling der Sanitärkomponente ist ein nicht fertiges Werkstück, das bereits die äußerliche Gestalt der Sanitärkomponente hat, allerdings noch zur Weiterverarbeitung in dem erfindungsgemäßen Verfahren bestimmt ist. Insbesondere besitzt der Rohling noch keine Außenoberfläche mit gewünschten Eigenschaften.
Der in dem Schritt b) verwendete Pulverlack kann flexibel je nach spezifischer Anforderung an die finale Sanitärkomponente gewählt werden. Insbesondere lassen sich Pulverlacke wählen, die solche Eigenschaften besitzen, dass die nach dem Einbrennen (Schritt c)) erhaltene Außenoberfläche der Sanitärkomponente Anforderungen an Härtegrad, Kratzfestigkeit, Oberflächenrauigkeit und/oder Chemikalienbeständigkeit erfüllt.
Der Pulverlack beinhaltet als funktionale Bestandteile zumindest ein Bindemittel, das auf einem Polymer basiert, und Farbpigmente. Letztere verleihen dem Pulverlack seine Farbgebung. Zusätzlich können in dem eingesetzten Pulverlack noch Additive und Füllstoffe enthalten sein.
Sanitärkomponenten in verschiedenen Farben lassen sich mit Pulverlacken realisieren. Dekore, die beispielsweise eine Holzstruktur oder Carbon-Optik vermitteln, werden erreicht, indem nach der Pulverbeschichtung noch zusätzlich eine Sublimationsfolie auf die Sanitärkomponente aufgebracht wird.
Alle gängigen Farben und/oder Farbeeffekte und/oder Dekore können auf diese Weise realisiert werden.
Geeignete Pulverlacke besitzen Bindemittel beispielsweise auf Basis von Polyestern, beispielsweise ungesättigte Polyesterharze, Polyurethanen, Acrylatharzen, Epoxidharzen oder Fluorpolymeren. Denkbar sind auch Hybrid-Pulverlacke, bei denen Epoxid- und Polyesterharze kombiniert sind.
Die elektrische Aufladung des Pulverlackes erfolgt bevorzugt an einer den Pulverlack versprühenden Sprüheinrichtung. Beispielsweise ist die Aufladung des Pulverlackes durch Hochspannung (Corona-Aufladung) oder Reibung (triboelektrische Aufladung) an der Sprüheinrichtung möglich. Der in Schritt b) aufgeladene Pulverlack wird bevorzugt positiv aufgeladen, wobei das entgegengesetzte Potential, auf dem die elektrisch leitfähige Sanitärkomponente liegt, bevorzugt Massepotential ist.
Die Sprüheinrichtung kann beispielsweise eine manuell zu betätigende Pulversprühpistole oder Automatiksprühpistole sein. Letztere wird beispielsweise durch eine Robotereinrichtung gezielt geführt oder feststehend installiert, wobei die Sanitärkomponente über eine Fördereinrichtung an der Sprüheinrichtung vorbeigeführt wird und hierbei mit dem Pulverlack besprüht wird.
Der aufgeladene Pulverlack haftet bei Auftreffen auf die Sanitärkomponente, sodass die entsprechende Schicht nicht verläuft und die in dem nachfolgenden Schritt c) erhaltene Beschichtungsschicht gleichmäßig ist. Hierdurch lassen sich gute Beschichtungsschichten und optisch einwandfreie Außenoberflächen der Sanitärkomponente reproduzierbar erzielen.
Außerdem lassen sich Schichten mit verschiedenen Dicken insbesondere gleichmäßig erzeugen. Die Dicke D der in Schritt c) erhaltenen Beschichtungsschicht liegt bevorzugt in folgenden Bereichen:

i. 40µm ≤ D ≤ OG, wobei OG gleich 120µm, 125µm, 130µm, 135µm, 140µm, 145µm, 150µm, 155µm, 160µm, 165µm, 170µm, 175µm, 180µm, 185µm, 190µm, 195µm, oder 200µm ist;
ii. 45µm ≤ D ≤ OG, wobei OG gleich 120µm, 125µm, 130µm, 135µm, 140µm, 145µm, 150µm, 155µm, 160µm, 165µm, 170µm, 175µm, 180µm, 185µm, 190µm, 195µm, oder 200µm ist;
iii. 50µm ≤ D ≤ OG, wobei OG gleich 120µm, 125µm, 130µm, 135µm, 140pm, 145µm, 150µm, 155µm, 160µm, 165µm, 170µm, 175µm, 180µm, 185µm, 190µm, 195µm, oder 200µm ist;
iv. 55µm ≤ D ≤ OG, wobei OG gleich 120µm, 125µm, 130µm, 135µm, 140µm, 145µm, 150µm, 155µm, 160µm, 165µm, 170µm, 175µm, 180µm, 185µm, 190µm, 195µm, oder 200µm ist;
v. 60µm ≤ D ≤ OG, wobei OG gleich 120µm, 125µm, 130µm, 135µm, 140µm, 145µm, 150µm, 155µm, 160µm, 165µm, 170µm, 175µm, 180µm, 185µm, 190µm, 195µm, oder 200µm ist;
vi. 65µm ≤ D ≤ OG, wobei OG gleich 120µm, 125µm, 130µm, 135µm, 140µm, 145µm, 150µm, 155µm, 160µm, 165µm, 170µm, 175µm, 180µm, 185µm, 190µm, 195µm, oder 200µm ist;
vii. 70µm ≤ D ≤ OG, wobei OG gleich 120µm, 125µm, 130µm, 135µm, 140µm, 145µm, 150µm, 155µm, 160µm, 165µm, 170µm, 175µm, 180µm, 185µm, 190µm, 195µm, oder 200µm ist; oder
viii. 75µm ≤ D ≤ OG, wobei OG gleich 120µm, 125µm, 130µm, 135µm, 140µm, 145µm, 150µm, 155µm, 160µm, 165µm, 170µm, 175µm, 180µm, 185µm, 190µm, 195µm, oder 200µm ist.

In dem Schritt c) wird der Pulverlack eingebrannt. Dies geschieht durch Aufheizen der mit dem Pulverlack besprühten Sanitärkomponente auf eine Temperatur T (die bevorzugt einer spezifischen Schmelztemperatur entspricht oder besonders bevorzugt darüber liegt). Der Pulverlack beginnt ab Erreichen der spezifischen Schmelztemperatur zu schmelzen und härtet zu der Beschichtungsschicht über eine bestimmte Zeitspanne hinweg aus.
Die Temperatur T, auf die die Sanitärkomponente aufgeheizt wird, liegt beispielsweise in Bereichen zwischen 170°C und 200°C, 180°C und 200°C, oder 190°C und 200°C.
Je niedriger die Temperatur ist, desto länger dauert der Schritt c), wobei allerdings durch Variation der Temperatur unterschiedliche Charakteristiken der Außenoberfläche erreicht werden können.
Beispielsweise lassen sich mit einem identischen Pulverlack sowohl glänzende als auch matte Außenoberflächen, die jeweils eine glatte oder grobe Struktur aufweisen, erreichen.
Die Sanitärkomponente wird bevorzugt in dem Schritt c) konstant auf der Temperatur T gehalten.
Die entsprechende Zeitspanne, über die die Sanitärkomponente hinweg auf der Temperatur bevorzugt konstant gehalten wird, liegt in Bereichen von wenigen Minuten, beispielsweise 5 min, bis hin zu mehreren zehn Minuten, beispielsweise 40 min, und ist umso länger je niedriger die Temperatur ist.
Die elektrische Leitfähigkeit der Sanitärkomponente wird für das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt auf zwei Wegen erhalten.
Zum einen kann der in Schritt a) bereitgestellte Rohling der Sanitärkomponente aus einem Metall gefertigt oder mit einer aus Metall gefertigten Oberflächenschicht versehen sein.
Zum anderen besteht die Möglichkeit, den in Schritt a) bereitgestellten Rohling der Sanitärkomponente aus einem elektrisch leitfähigen Faser-Kunststoff-Verbundmaterial zu bilden.
Die erläuterte in dem Schritt c) herrschende Temperatur ist für beide genannten Materialvarianten problemlos. Weder Metalle noch Faser-Kunststoff-Verbundmaterialen werden durch eine solche thermische Belastung beschädigt und eignen sich deshalb für das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren.
Hinsichtlich der bevorzugten Ausführungsform, einen aus dem Faser-Kunststoff-Verbundmaterial gebildeten Rohling der Sanitärkomponente in Schritt a) bereitzustellen, ist das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt so ausgestaltet, dass der Schritt a) folgende Teilschritte beinhaltet:

a1) Bereitstellen einer Werkzeugform, die eine Kavität definiert, wobei die Kavität einer Form des Rohlings der Sanitärkomponente entspricht;
a2) Füllen der Kavität mit Verstärkungsfasern und einem nicht ausgehärteten fließfähigen Kunststoffmaterial, wobei (i) die Verstärkungsfasern aus einem elektrisch leitfähigen Material, bevorzugt einem Metall, gebildet sind und/oder (ii) zusätzlich zu den Verstärkungsfasern elektrisch leitfähige Partikel in das Kunststoffmaterial gemischt sind; und
a3) Aushärten des Kunststoffmaterials zur Ausbildung des aus dem elektrisch leitfähigen Faser-Kunststoff-Verbundmaterial gebildeten Rohlings der Sanitärkomponente und anschließendes Entnehmen des Rohlings der Sanitärkomponente aus der Werkzeugform.

Die in dem Teilschritt a1) des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete Werkzeugform ist bevorzugt aus einem Metall oder einer Metalllegierung, wie beispielsweise Stahl gefertigt, und definiert die genannte Kavität. In Abhängigkeit davon, ob mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der WC-Sitz, WC-Deckel oder der Urinal-Deckel zu fertigen ist, besitzt die Kavität die entsprechende Form. Die Kavität ist anders ausgedrückt ein Hohlraum in der Werkzeugform, der die Erscheinungsform der zu fertigenden Sanitärkomponente festlegt.
Die in dem Schritt a2) verwendeten Verstärkungsfasern können in der Variante gemäß (i) beispielsweise Metallfasern und/oder Kohlenstofffasern sein. In der Variante (ii) können die Verstärkungsfasern aus anderen Materialen gefertigt sein, beispielsweise kann es sich um Glasfasern handeln.
Das in dem Schritt a2) eingesetzte fließfähige Kunststoffmaterial ist beispielsweise ein Kunststoffharz, das zu einem Duroplast ausgehärtet werden kann, oder ein Thermoplast.
Besonders bevorzugt können die in dem Schritt a2) verwendeten Verstärkungsfasern und das fließfähige Kunststoffmaterial als ein nicht ausgehärtetes Faser-Kunststoffmaterial-Gemisch vorliegen. Das verwendete Faser-Kunststoffmaterial-Gemisch ist insbesondere BMC/SMC, bei dem die Verstärkungsfasern mit dem noch nicht ausgehärteten (bevorzugt duroplastischen) Kunststoffharz gemischt sind und das entsprechend - als nicht ausgehärtetes Gemisch - verarbeitungsfertig vorliegt.
Die Verstärkungsfasern können als Schnittfasern (Faserschnipsel) oder bei SMC auch als Matte oder Gelege in dem Gemisch enthalten sein.
Das in dem BMC/SMC enthaltene fließfähige Kunststoffmaterial ist bevorzugt ein Polyester-Harz oder Vinylester-Harz, wobei Ersteres besonders bevorzugt ist, wenn ein Pulverlack in Schritt b) zum Einsatz kommt, dessen Bindemittel auf Polyester-Harz basiert.
In dem Teilschritt a2) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Kavität mit dem Faser-Kunststoffmaterial-Gemisch gefüllt, indem es in die Kavität gespritzt oder besonders bevorzugt gepresst wird. BMC eignet sich beispielsweise sowohl für das Einspritzen als auch für das Pressen in die Kavität, SMC hingegen aufgrund seiner flächigen Ausbildung für das Pressen.
Das Aushärten des BMC/SMC zu dem (duroplastischen) Faser-Kunststoff-Verbundmaterial erfolgt durch Aufheizen des sich in der Kavität befindenden BMC/SMC.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht demnach, die Sanitärkomponente nicht nur zu formen, indem insbesondere das BMC/SMC in die Kavität eingebracht und ausgehärtet wird, sondern zusätzlich auch seine Außenoberfläche durch das anschließende Beschichten mit dem Pulverlack zu realisieren.
Der in dem Schritt b) verwendete Pulverlack kann flexibel je nach spezifischer Anforderung an die Außenoberfläche der finalen Sanitärkomponente gewählt werden.
Die in dem Teilschritt a2) eingesetzten elektrisch leitfähigen Partikel sind bevorzugt aus Kohlenstoff, besonders bevorzugt aus Ruß, CNT, Fullerene und/oder Graphit, ausgebildet.
Bevorzugte durchschnittliche Abmessungen (Durchmesser) d der elektrisch leitfähigen Partikel liegen in folgenden Bereichen:

1 ≤ d ≤ 100 µm, oder 5 ≤ d ≤ 50 µm, oder 10 ≤ d ≤ 25 µm, oder 15 ≤ d ≤ 20 µm.

Anteilsmäßig besitzen die elektrisch leitfähigen Partikel in dem Schritt a2) bezogen auf ein Gemisch aus dem Kunststoffmaterial und den elektrisch leitfähigen Partikeln bevorzugt einen Anteil von 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, oder 90 Gew%. Die elektrisch leitfähigen Partikel sind bevorzugt in dem Kunststoffmaterial gleichmäßig verteilt.
Besonders bevorzugt wird in Schritt a2) BMC und/oder SMC, das mit den elektrisch leitfähigen Partikeln, besonders bevorzugt mit den genannten Anteilen, versetzt ist, verwendet.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Sanitärkomponente, die nach dem erläuterten Verfahren erhältlich ist.
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezug auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigt:

- 1 eine schematische Abfolge des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens;
- 2 zeigt eine Werkzeugform, die zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Sanitärkomponente aus BMC/SMC dient.

1 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens zur Herstellung einer Sanitärkomponente. Die herzustellende Sanitärkomponente ist insbesondere ein WC-Deckel, ein WC-Sitz oder ein Urinal-Deckel.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist im Wesentlichen in drei Schritte unterteilt, nämlich:

Der genannte Schritt a) erfolgt in 1 in einer Sektion I einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichteten Beschichtungsanlage 1. In der Sektion I werden Rohlinge der herzustellenden Sanitärkomponente bereitgestellt. Die Rohlinge der Sanitärkomponente sind Gegenstände, die bereits die Gestalt der herzustellenden Sanitärkomponente besitzen und in dem weiteren Verfahren zu Beschichten sind, wie es im Folgenden erläutert werden wird.
Die Beschichtungsanlage 1 beinhaltet eine Fördereinrichtung 2, die in Sektion I bestückt wird, indem Rohlinge 3a-c der Sanitärkomponenten beispielsweise an entsprechenden Haken aufgehängt werden. Rohlinge verschiedener Sanitärkomponenten sind in 1 an der Fördereinrichtung 2 aufgehängt. Ein Rohling 3a, 3b eines WC-Deckels und eines WC-Sitzes befinden sich in der Sektion I. Ein Rohling 3c eines Urinaldeckels ist bereits in Sektion II.
Die Fördereinrichtung 2 beinhaltet elektrisch leitfähige Strukturen, die derart vorgesehen sind, dass die Rohlinge 3a-c der Sanitärkomponenten elektrisch kontaktiert sind. In 1 liegen die elektrisch leitfähigen Strukturen bevorzugt auf Massepotential, weshalb die aufgehängten Rohlinge 3a-c der Sanitärkomponenten ebenfalls auf Massepotential liegen.
Das elektrische Potenzial bzw. Massepotential der elektrisch leitfähigen Strukturen und der aufgehängten Rohlinge 3a-c ist in 1 mit gestrichelten Linien schematisch dargestellt.
Die Rohlinge 3a-c der Sanitärkomponenten sind aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt. Beispielsweise sind die Rohlinge 3a-c aus Metall gefertigt oder alternativ mit einer Metallschicht überzogen. In einer weiteren im Folgenden noch erläuterten Variante sind die Rohlinge 3a-c aus einem elektrisch leitfähigen Faser-Kunststoff-Verbundmaterial gefertigt. Folglich liegen die Rohlinge 3a-c der Sanitärkomponenten, wie dargestellt, auf Massepotential.
Die Fördereinrichtung 2 ist eingerichtet, die bereitgestellten und aufgehängten Rohlinge 3a-c der Sanitärkomponenten in Richtung des in 1 gezeigten Pfeils zu befördern. Die Richtung FR entspricht insoweit der Förderrichtung der Rohlinge 3a-c der Sanitärkomponenten. Die Fördereinrichtung 2 befördert die Rohlinge 3a-c der Sanitärkomponenten von der Sektion I in eine Sektion II, in dem der Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt wird.
Die Rohlinge 3a-c der Sanitärkomponenten werden in der Sektion II mit einem elektrisch aufgeladenen Pulverlack 4 besprüht. Die elektrische Aufladung des Pulverlacks 4 erfolgt an einer in der Sektion II angeordneten Automatiksprühpistole 5 beispielsweise durch Reibung (triboelektrische Aufladung) oder durch Anlegen einer Hochspannung (Corona-Aufladung).
Der aufgeladene Pulverlack 4 trifft auf die Rohlinge 3a-c der Sanitärkomponenten auf und haftet an diesen insbesondere aufgrund des entgegengesetzten Massepotentials, auf dem die Rohlinge 3a-c liegen. Eine Dicke der auf den Rohlingen 3a-c der Sanitärkomponenten entstehenden Pulverschicht ergibt sich aus einer Geschwindigkeit, mit der die Rohlinge 3a-c der Sanitärkomponenten in der Sektion II gefördert werden, und/oder einer Menge des gesprühten Pulverlacks 4.
Der in der Sektion II versprühte Pulverlack 4 kann in Abhängigkeit von gewünschten Eigenschaften oder Anforderungen, wie beispielsweise an Chemikalienbeständigkeit, Kratzfestigkeit, der finalen Sanitärkomponente gewählt werden.
Die Fördereinrichtung 2 befördert anschließend die mit der Pulverschicht versehenen Rohlinge 3a-c der Sanitärkomponenten von der Sektion II in eine Sektion III, in der der Schritt c) des Verfahrens durchgeführt wird.
Eine Heizeinrichtung bzw. Trockner bildet die Sektion III aus.
In dieser Sektion III werden die mit dem Pulverlack versehenen Rohlinge 3a-c der Sanitärkomponenten auf eine bestimmte Temperatur T aufgeheizt und bevorzugt in der Sektion III auf dieser Temperatur T für eine bestimmte Zeitspanne, bevorzugt konstant, gehalten.
Der an den Rohlingen 3a-c der Sanitärkomponenten haftende Pulverlack schmilzt in der Sektion III und vernetzt zu einer Beschichtungsschicht, die ausgehärtet ist. Die auf den Rohlingen 3a-c der Sanitärkomponenten ausgebildete Beschichtungsschicht bildet die Außenoberfläche.
Die Zeitspanne, über die die Rohlinge 3a-c der Sanitärkomponenten sich in der Sektion III befinden, variiert in Abhängigkeit von dem eingesetzten Pulverlack 4 und/oder der in der Sektion III herrschenden Temperatur T. Beispielsweise lassen sich mit identischen Pulverlacken sowohl glatte oder raue als auch matte oder glänzende Außenoberflächen der Sanitärkomponenten erreichen, indem die genannte Zeitspanne und/oder Temperatur T variiert wird.
Die Rohlinge 3a-c der Sanitärkomponenten sind nach Durchlaufen der Sektion III beschichtet und können aus der Beschichtungsanlage 1 durch Lösen von der Fördereinrichtung 2 entnommen werden.
Pulverlacke ermöglichen die Herstellung von Sanitärkomponenten in allen gängigen Farbtönen durch die Verwendung entsprechender Farbpigmente. Auch lassen sich durch Zumischung von Effektpigmenten Farbeeffekte, wie beispielsweise Metallic- oder Perlglanzeffekte, auf einfache Art und Weise erzielen.
Wenn die aus der Beschichtungsanlage 1 entnommenen Sanitärkomponenten ein Dekor erhalten sollen, beispielsweise eine Holz- oder Carbon-Optik, werden die entsprechenden Sanitärkomponenten einem bevorzugten weiteren Herstellungsschritt, der in 1 nicht gezeigt ist, unterzogen. In dem weiteren Herstellungsschritt wird eine Sublimationsfolie auf der beschichteten Sanitärkomponente aufgebracht. Die Farbe der Sanitärkomponente zusammen mit der aufgebrachten Sublimationsfolie vermitteln die Optik des gewünschten Dekors.
Das im Vorhergehenden erläuterte in Sektion II erfolgende Beschichten der Rohlinge 3a-c der Sanitärkomponenten mit Pulver erfordert, dass die Rohlinge 3a-c der Sanitärkomponenten elektrisch leitfähig sind. Dies wird dadurch erreicht, dass, wie erwähnt, die Rohlinge 3a-c entweder aus Metall gebildet sind bzw. eine entsprechende Metallschicht aufweisen, oder alternativ aus einem elektrisch leitfähigen Faser-Kunststoff-Verbundmaterial gefertigt sind.
Im Folgenden werden unter Bezug auf 2 Teilschritte des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens erläutert, die die Herstellung von elektrisch leitfähigen Rohlingen 3a-c aus Faser-Kunststoff-Verbundmaterialen für den Schritt a) betreffen.
2 zeigt eine Werkzeugform 10, die zur Herstellung eines Rohlings einer Sanitärkomponente 3 aus dem Faser-Kunststoff-Verbundmaterial dient. Mit der in 2 gezeigten Werkzeugform 10 wird ein Rohling 3b eines WC-Sitzes hergestellt.
Die in 2 gezeigte Werkzeugform 10 ist aus einem ersten Werkzeugformteil 10a und einem zweiten Werkzeugformteil 10b aufgebaut.
Das erste Werkzeugformteil 10a weist konvexe Strukturen 11a bzw. einen konvexen Abschnitt 11a auf, der mit entsprechenden konkaven Strukturen 11b bzw. einem konkaven Abschnitt 11b des zweiten Werkzeugformteils 10b zusammenpasst.
Das erste Werkzeugformteil 10a und das zweite Werkzeugformteil 10b können zusammengefahren werden, sodass der konvexe Abschnitt 11a und der konkave Abschnitt 11b ineinander eingesetzt sind. In diesem Zustand bilden die Werkzeugformteile 10a, 10b einen Hohlraum bzw. Kavität aus, die der äußeren Erscheinungsform des Rohlings 3b des herzustellenden WC-Sitzes entspricht.
Zum Öffnen und Schließen dieser Kavität können die Werkzeugformteile 10a und 10b, wie erwähnt zusammengefahren aber auch voneinander entfernt werden.
2 zeigt einen Zustand, in dem das erste Werkzeugformteil 10a und das zweite Werkzeugformteil 10b voneinander beabstandet sind und somit die Kavität geöffnet ist.
Die Werkzeugform 10, d. h. beide Werkzeugformteile 10a und 10b, ist beispielsweise aus Stahl ausgebildet und kann durch eine nicht gezeigte Heizeinrichtung auf eine bestimmte Temperatur HT aufgeheizt werden.
Die bevorzugten erfindungsgemäßen Teilschritte der Schrittes a) unterteilen sich im Wesentlichen in folgende Teilschritte a1 bis a3).
In dem Teilschritt a1) wird die im Vorhergehenden erläuterte Werkzeugform 10, die die Kavität definiert, bereitgestellt und geöffnet, indem das erste Werkzeugformteil 10a und das zweite Werkzeugformteil 10b auseinandergefahren werden. Die Kavität der Werkzeugform 10 ist nach dem Öffnen zugänglich.
Anschließend erfolgt der Teilschritt a2): Füllen der Kavität mit Verstärkungsfasern und einem nicht ausgehärteten fließfähigen Kunststoffmaterial, wobei (i) die Verstärkungsfasern aus einem elektrisch leitfähigen Material, bevorzugt einem Metall, gebildet sind und/oder (ii) zusätzlich zu den Verstärkungsfasern elektrisch leitfähige Partikel in das Kunststoffmaterial gemischt sind.
Besonders bevorzugt liegen in dem Teilschritt a2) die Verstärkungsfasern und das nicht ausgehärtete fließfähige Kunststoffmaterial als ein Faser-Kunststoffmaterial-Gemisch vor, wobei dieses Gemisch insbesondere BMC oder SMC ist.
Die Verstärkungsfasern liegen in BMC oder SMC bevorzugt als Schnittfasern bestimmter Länge vor. Das fließfähige Kunststoffmaterial ist bevorzugt ein Reaktionsharz, das zu einem Duroplast ausgehärtet werden kann. Der Unterschied zwischen BMC und SMC liegt darin, dass Ersteres als formlose Masse vorliegt, wohingegen Letzteres plattenförmig ist. Das Reaktionsharz ist beispielsweise ein Polyester-Harz, wie beispielsweise ein ungesättigtes Polyesterharz (UP-Harz), oder ein Vinylester-Harz.
Damit der für den Schritt a) hergestellte Rohling 3b des WC-Sitzes seine elektrische Leitfähigkeit erhält, ist es bevorzugt Verstärkungsfasern aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie beispielsweise Metallfasern und/oder Kohlenstofffasern, in dem BMC/SMC zu verwenden.
Eine alternative oder zusätzliche Möglichkeit besteht darin, dass Reaktionsharz des BMC/SMC mit elektrisch leitfähigen Partikeln zu versetzen. Die elektrisch leitfähigen Partikel sind beispielsweise bevorzugt aus Kohlenstoff, besonders bevorzugt aus Ruß, Kohlenstoffnanoröhrchen (CNT), Fullerenen und/oder Graphit, ausgebildet und haben durchschnittliche Abmessungen A von beispielsweise 1 ≤ A ≤ 100 µm, oder 5 ≤ A ≤ 50 µm, oder 10 ≤ A ≤ 25 µm, oder 15 ≤ A ≤ 20 µm.
In Bezug auf ein Gemisch aus dem Reaktionsharz und den elektrisch leitfähigen Partikeln, d.h. ohne Berücksichtigung der Verstärkungsfasern, besitzen die elektrisch leitfähigen Partikel in dem BMC/SMC einen Anteil von bevorzugt:

30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, oder 90 Gew% (Gewichtsprozent).

Das BMC und/oder SMC wird in dem Teilschritt a2) auf den konvexen Abschnitt 11a und/oder den konkaven Abschnitt 11b gelegt. Anschließend werden die Werkzeugformteile 10a und 10b zusammengefahren, sodass die Werkzeugform 10 geschlossen ist.
Der konvexe Abschnitt 11a und der konkave Abschnitt 11b der Werkzeugformteile pressen hierbei das BMC/SMC in die Kavität der Werkzeugform 10. Die Presskraft beträgt bevorzugt mehrere kN.
Das BMC/SMC erhält durch das Pressen in die Kavität die äußere Erscheinungsform des Rohlings 3b des herzustellenden WC-Sitzes.
Schließlich folgt der Teilschritt a3): Aushärten des Kunststoffmaterials bzw. des Reaktionsharzes zur Ausbildung des aus dem elektrisch leitfähigen Faser-Kunststoff-Verbundmaterial gebildeten Rohlings der Sanitärkomponente und anschließendes Entnehmen des Rohlings der Sanitärkomponente aus der Werkzeugform 10.
Die Werkzeugformteile 10a und 10b werden hierfür zeitlich vor oder während des Schritts a3) auf die bestimmte Temperatur HT aufgeheizt. Diese Temperatur beträgt bevorzugt zwischen 130 und 150°C. Das Reaktionsharz des BMC/SMC härtet durch das Aufheizen der Werkzeugform 10 bzw. bei der Temperatur HT zu einem Duroplast-Kunststoff aus und wird dementsprechend steif bzw. rigide.
Nach dem Aushärten des Reaktionsharzes zu dem Duroplast wird die Werkzeugform 10 wieder geöffnet, indem das Werkzeugformteil 10a und das Werkzeugformteil 10b auseinandergefahren werden. Der fertige WC-Sitz-Rohling kann dann aus der Werkzeugform 10 entnommen werden und besitzt die für die weiteren Schritte notwendige elektrische Leitfähigkeit.
Die bevorzugten Teilschritte des Verfahrens sind nicht auf die Herstellung des Rohlings 3b des WC-Sitzes beschränkt, sondern lassen sich auch auf die Herstellung des Rohlings des WC-Deckels 3a oder des Rohlings 3c des Urinal-Deckels anwenden. Unterschiedlich ist lediglich die Ausgestaltung der Werkzeugform 10.
An die Teilschritte a1 bis a3) anschließend folgen die bereits erläuterten Schritte b) und c) des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Ausführungen im Allgeneinen Teil vor der Figurenbeschreibung gelten für die vorliegende Ausführungsform entsprechend.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Sanitärkomponente, wobei die Sanitärkomponente ein WC-Sitz, ein WC-Deckel oder ein Urinal-Deckel ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) Bereitstellen eines Rohlings (3a-c) der Sanitärkomponente aus einem elektrisch leitfähigen Material, b) Besprühen des Rohlings (3a-c) der Sanitärkomponente mit einem elektrisch aufgeladenen Pulverlack (4), wobei der Rohling (3a-c) der Sanitärkomponente auf einem zu dem elektrisch aufgeladenen Pulverlack (4) entgegengesetzten Potential liegt und der Pulverlack (4) auf dem Rohling (3a-c) der Sanitärkomponente haftet, und c) Einbrennen des Pulverlacks (4) zur Bildung einer eine Außenoberfläche der Sanitärkomponente bildenden Beschichtungsschicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der in Schritt a) bereitgestellte Rohling (3a-c) der Sanitärkomponente aus einem Metall gefertigt ist oder mit einer aus Metall gefertigten Oberflächenschicht versehen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der in Schritt a) bereitgestellte Rohling (3a-c) der Sanitärkomponente aus einem elektrisch leitfähigen Faser-Kunststoff-Verbundmaterial gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt a) folgende Schritte beinhaltet: a1) Bereitstellen einer Werkzeugform (10), die eine Kavität definiert, wobei die Kavität einer Form des Rohlings (3a-c) der Sanitärkomponente entspricht; a2) Füllen der Kavität mit Verstärkungsfasern und einem nicht ausgehärteten fließfähigen Kunststoffmaterial, wobei (i) die Verstärkungsfasern aus einem elektrisch leitfähigen Material, bevorzugt einem Metall, gebildet sind und/oder (ii) zusätzlich zu den Verstärkungsfasern elektrisch leitfähige Partikel in das Kunststoffmaterial gemischt sind; und a3) Aushärten des Kunststoffmaterials zur Ausbildung des aus dem elektrisch leitfähigen Faser-Kunststoff-Verbundmaterial gebildeten Rohlings (3a-c) der Sanitärkomponente und anschließendes Entnehmen des Rohlings (3a-c) der Sanitärkomponente aus der Werkzeugform.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die elektrisch leitfähigen Partikel bevorzugt aus Kohlenstoff, besonders bevorzugt aus Ruß, CNT, Fullerene und/oder Graphit, ausgebildet sind und durchschnittliche Abmessungen A haben von: 1 ≤ A ≤ 100 µm, oder 5 ≤ A ≤ 50 µm, oder 10 ≤ A ≤ 25 µm, oder 15 ≤ A ≤ 20 µm; und in dem Schritt a2) die elektrisch leitfähigen Partikel bezogen auf ein Gemisch aus dem Kunststoffmaterial mit den elektrisch leitfähigen Partikeln einen Anteil besitzen von 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, oder 90 Gew%.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei in Schritt a2) die Kavität mit BMC und/oder SMC gefüllt wird.
Sanitärkomponente erhältlich nach einem der Verfahren 1 bis 6.