DE10343087A1

DE10343087A1 - Verfahren zur Pulverbeschichtung von Objekten aus nichtleitendem Material

Info

Publication number: DE10343087A1
Application number: DE2003143087
Authority: DE
Inventors: Toni Vögele
Original assignee: VOEGELE PULVERBESCHICHTUNGS AG; Vogele Pulverbeschichtungs AG
Current assignee: VOEGELE PULVERBESCHICHTUNGS AG; Vogele Pulverbeschichtungs AG
Priority date: 2003-02-11
Filing date: 2003-09-17
Publication date: 2004-08-26
Also published as: CH696263A5

Abstract

Ein neues Verfahren ist zum Pulverbeschichten von Objekten aus nicht leitendem Material geeignet. Damit sind alle Arten von Objekten, welche mindestens Anteile von Holz oder Stein enthalten, gemeint. Insbesondere sind dies Sperrholzplatten, Spanplatten, Pavatex, sogenannte MDF-Platten und Feuerschutzmaterial. DOLLAR A Besonders wichtig ist dabei, dass die Objekte zuerst maschinell gereinigt und entstaubt (2) werden. Anschließend wird ein elektrisch leitender Lack auf Wasserbasis in einer Spritzanlage (3) aufgetragen. Dadurch wird die Oberfläche der Objekte elektrisch leitend gemacht. Die Voraussetzung für eine Pulverbeschichtung (11, 12) ist nun gegeben. Weitere spezielle Vorbehandlungen ermöglichen, einwandfreie Resultate der Pulverbeschichtung zu erhalten, welche bei diesen Materialien die gewünschte Qualität bringen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Pulverbeschichtung von Objekten aus nichtleitendem Material, nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruches.

Unter nichtleitenden Materialien werden beispielsweise Objekte aus Holzfaserplatten, Sperrholzplatten, Spanplatten, Pavatex, sogenannte MDF Platten (Mittel Dichte Faserplatten) oder auch Objekte aus Stein respektive Mineralien verstanden.

In der Möbelproduktion wird immer mehr mit Verbundwerkstoffen, wie Sperrholz, Spanplatten und neuerdings den sogenannten MDF Platten, gearbeitet. Diese Werkstoffe bleiben auch nach der Verarbeitung über lange Zeit formstabiler und verändern sich weniger durch Einflüsse von Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Gerade die Eigenschaften von MDF Platten lassen deren Marktanteil immer stärker wachsen. MDF ist ein Werkstoff, der aus einer Kombination von natürlichen und künstlichen Stoffen besteht, nämlich aus Holzfasern mit synthetischen Bindemitteln und gegebenenfalls zweckbestimmten Zusätzen. Die MDF Platten haben eine bedeutend feinere äussere Oberfläche als Sperrholz- oder Spanplatten. Sie können auch fein bearbeitet werden, denn sie neigen wegen der kurzen Fasern nicht oder kaum zum Ausfransen. Wegen den gleichmässigen Oberflächeneigenschaften sind sie gut lackierbar.

In der Oberflächenveredelung hat sich die Pulverbeschichtung in den letzten Jahren zu einem Standardverfahren entwickelt. Dies gilt allerdings nur für Oberflächen, welche elektrisch leitend sind wie bspw. bei Metallgegenständen. Diese Leitfähigkeit ist notwendig, denn die Oberfläche muss gleichmässig elektrisch geladen werden, damit das aufgesprühte Farbpulver darauf haftet, bis es anschliessend in einem Ofen zu einer gleichmässigen, gut haftenden Farbschicht verschmilzt und aushärtet.

Solche Holz enthaltenden Platten müssen also eine gewisse Leitfähigkeit aufweisen. Insbesondere bei MDF Platten muss ein gewisser Feuchtigkeitsgehalt im Material und im Bereich der Oberflächen vorhanden sein. Zur Erzielung der Leitfähigkeit wurden verschiedene Versuche mit unterschiedlichem Erfolg gemacht. Es wurde beispielsweise Salz oder Metallpulver mit verarbeitet. Solche Zusätze bringen allerdings neue Probleme mit sich, und die Wirkung für die Pulverbeschichtung ist trotzdem nur mässig.

Andere Versuche wurden mit Beschichtung mit sogenanntem UV-Pulver gemacht. Bei diesem Verfahren werden die MDF Platten unter IR Strahlung rasch vorgeheizt. Worauf die Oberfläche wieder auf weniger als 40° abgekühlt wird. Danach wird das UV-Farbpulver auf herkömmliche Art elektrostatisch auf die Oberfläche aufgetragen. Anschliessend wird unter IR Bestrahlung während 1 bis 2 Minuten der Schmelzprozess und der Pulververlauf ausgelöst. Sofort folgt die Aushärtung mit UV-Licht, solange der Lack noch heiss ist.

Dieses Verfahren hat aber einige entscheidende Nachteile. Bei jeder Oberfläche, welche Holzfasern enthält, gibt es immer Fasern, welche aus der Oberfläche hervorstehen und darum die Eigenschaften der Pulverbeschichtung in Bezug auf die Oberfläche zunichte machen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass MDF Platten nie homogen sind, und daher die elektrostatische Ladung auch nicht homogen genug erzeugt werden kann. Die Erwärmung führt immer wieder zum Austritt von Gasblasen aus dem Innern durch die Oberfläche. All dies führt immer wieder zu ungleichmässigen oder sogar unvollständigen Beschichtungen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, welches die genannten Nachteile nicht mehr aufweist und nicht nur für MDF Platten geeignet ist. Es sollen auch andere faserige Holz enthaltende Platten und Oberflächen mit Pulver beschichtet werden können.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale der Erfindung gelöst.

Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung ist, dass das neue Verfahren für die Pulverbeschichtung von Platten und Gegenständen aus reinem und vollem Holz genauso geeignet ist, wie für solche aus beliebigen Verbundwerkstoffen, welche Anteile von Holzfasern oder mindestens Zellulosefasern enthalten.

Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass auch Brandschutz-Platten, wie sie aus Vermiculit hergestellt werden, nach diesem Verfahren beschichtet werden können.

Die Erfindung wird nachstehend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 eine Ablaufdiagramm mit den einzelnen Prozessschritten und
2 eine für dieses Verfahren notwendige Vorbehandlungszone.
Das neue Verfahren zum Beschichten von Holzfaserplatten ist geeignet für alle Arten von Objekten, welche aus nichtleitendem Material bestehen. Sie können Anteile von Holz enthalten. Damit sind insbesondere Sperrholzplatten, Spanplatten, Pavatex und sogenannte MDF Platten und Objekte aus diesen Materialien gemeint.
Das Verfahren wird anhand des Ablaufdiagramms gemäss 1 beschrieben. Eine Bandanlage wird mit zu beschichtenden Objekten beschickt 1. Sie werden mit der Bandanlage durch die verschiedenen Stationen und Prozesszonen der Anlage nacheinander transportiert. Dies kann im kontinuierlichen oder getakteten Betrieb geschehen. Es besteht aus einer Vorbehandlung und der anschliessenden eigentlichen Pulverbeschichtung.
Die Objekte gelangen zuerst in eine Reinigungsstufe. Hier werden die Objekte mit einer ersten Reinigungsmaschine 2 maschinell entstaubt. Dies geschieht bevorzugterweise durch Bürsten und Absaugung des Staubes. Die Oberflächen werden für eine konventionelle Spritzlackierung vorbereitet.
Darauf gelangen die Objekte in eine Spritzanlage 3, wo ein elektrisch leitender Lack auf Wasserbasis konventionell, von Hand oder automatisch aufgetragen wird. Die Aufgabe dieses Lackes besteht einerseits in der Imprägnierung der Oberfläche durch Bilden einer Wasserbarriere, und andererseits wird dadurch die Oberfläche der Gegenstände elektrisch leitendend. Die Qualität der elektrischen Leitfähigkeit ist für die Pulverbeschichtung eine massgebende Voraussetzung.
In einer ersten Trockenstation 4 wird die Imprägnierung darauf getrocknet. Dies kann mit einem Düsentrockener mit Warmluft, mit einem Infrarot Strahlungstrockner oder bei bestimmten Lacksorten auch mit einem UV Trockner oder Kombinationen davon geschehen.
In einer Kühlstation werden die Objekte anschliessend etwa auf Umgebungstemperatur abgekühlt, bevor die Oberflächen geglättet werden. In einer Glättstation 6 werden dabei mit Schleif- und Bürstenmaschinen aufstehende Holzfasern abgeschliffen oder entfernt. Bei Bedarf für besondere Anwendungen kann hier eine Handschleifstation mit einem Handschleiftisch 6 eingeschaltet werden. Dies ermöglicht, noch allerfeinste Korrekturen durchzuführen.
Es folgt ein Nachreinigung in einer zweiten Reinigungsmaschine 7, wobei nochmals Staub und andere Fremdkörper von der Oberfläche abgesaugt werden. Nun ist die Vorbehandlung abgeschlossen und die Objekte sind zur eigentlichen Pulverbeschichtung bereit.
Die Objekte gelangen in eine Vorwärmzone 10, in welcher eine schnelle Aufwärmung erfolgt. Diese soll nur die Oberflächen respektive die Aussenschicht aufwärmen, während das Innere kalt bleiben soll, damit kein Ausgasen aus dem Material erfolgt. Beste Resultate wurden durch eine schnelle Vorwärmung mit aufgeblasener Heissluft erzielt. Die Heissluft weist dabei eine Temperatur von etwa 200° auf, so dass die Aussenschicht der Oberfläche eine Temperatur zwischen etwa 70° und 100° erreicht. Eine Vorwärmung mittel IR Strahlung oder UV-Licht ist ebenfalls möglich.
Nun wird in einer Pulverkabine 11, 12 das Farbpulver auf herkömmliche Art elektrostatisch aufgetragen. Dies geschieht mit bekannten automatischen Sprühgeräten und allenfalls auch von Hand geführten Sprühdüsen. Es gelangt die Pulverbeschichtung mit Corona-Aufladung oder Tribo-Aufladung zum Einsatz. Der Entscheid, welche Art von Pulverbeschichtung gewählt wird, ist abhängig von der Art des Objektes und der gewünschten Beschichtung. Es gelten dabei die bekannten Entscheidungskriterien. Überschüssiges Farbpulver haftet nicht auf den Oberflächen der Objekte und fällt auf den Kabinenboden. Von hier kann es rezykliert werden.
Die Objekte mit dem elektrostatisch auf der Oberfläche haftenden Farbpulver gelangen nun in eine Schmelzzone 13. Dabei wird nach bekannter Art unter Infrarot Strahlung das Pulver soweit erwärmt, bis die einzelnen Körner miteinander und mit dem Untergrund verschmelzen.
Die Objekte können nun wahlweise zweckentsprechend entweder einer Feinschmelzzone 14 oder direkt einem Trockner 15 zugeführt werden. In der Feinschmelzzone wird mit einem Korrekturofen die Haftung des verschmolzenen Farbpulvers auf dem Untergrund und die äusserste Oberfläche der Farbschmelzschicht mit Wärmeeinfluss verfeinert.
Im schnelleren Verfahren gelangen die Objekte von der Schmelzzone 13 direkt zum Trockner 15. Hier wird normalerweise eine UV-Licht Trockenstation verwendet. Die Beschichtung ist nun ausgehärtet.
In einem Abkühlkanal 16 werden die immer noch warmen Objekte auf etwa die Umgebungstemperatur abgekühlt. Darauf kann die Ausladung 17 vom Transportband vorgenommen werden. Die Objekte sind nun mit einer wunschgemässen, gleichmässigen und äusserst gut haftenden Beschichtung versehen. Sie sind bereit für die Verwendung beispielsweise beim Möbelschreiner.
In der 2 ist die Vorbehandlungszone mit den verschiedenen Stationen am Transportband dargestellt. Von der Bandbeschickung 1 gelangen die Objekte zur Reinigung 2. Darauf folgt die Spritzanlage 3 zur Imprägnierung mit dem Lack auf Wasserbasis. Es schliessen die Trockner 4 und die Kühlhaube an. Die Objekte werden dann zur Glättmaschine 5 und zur zweiten Reinigungsmaschine 7 gebracht, bevor sie der eigentlichen Pulverbeschichtungsanlage zugeführt werden. Zwischen der Glättmaschine 5 und der zweiten Reinigungsmaschine 7 kann ein Handschleiftisch 6 angeordnet sein.

1: Band-Beschickung
2: Erste Reinigungsmaschine
3: Spritzanlage
4: Trockenstation mit Kühlhaube
5: Glättmaschine
6: Handschleiftisch
7: Zweite Reinigungsmaschine
19: Vorwärmzone
11, 12: Pulverkabine
13: Schmelzzone
14: Feinschmelzzone
15: Trockner
16: Abkühlungskanal
17: Ausladung

Claims

Verfahren zum Beschichten von Objekten aus nicht leitendem Material, wobei die Objekte vorgeheizt werden, bevor Farbpulver elektrostatisch aufgetragen wird, welches anschliessend einen Schmelzprozess und einen Aushärtungsprozess durchläuft, gekennzeichnet durch folgende Schritte in folgender Reihenfolge: a) Die Objekte werden mit einer ersten Reinigungsmaschine (2) gereinigt, worauf b) ein leitender Lack auf Wasserbasis auf die Oberfläche in einer Spritzanlage (3) aufgetragen wird, worauf c) eine Trocknung der Lackschicht in einer ersten Trockenstation (4), worauf d) eine Abkühlung unter einer Kühlhaube erfolgt, worauf e) die lackierte Oberfläche in einer Glättmaschine (5) geglättet und nachgereinigt wird, worauf f) eine Nachreinigung in einer zweiten Reinigungsmaschine (7) erfolgt, worauf g) die Oberflächen der Objekte in einer Vorwärmzone (10) vorgewärmt werden, worauf h) Farbpulver in einer Pulverkabine (11,12) elektrostatisch aufgetragen wird, worauf i) in einer Schmelzzone (13) das Farbpulver auf den Oberflächen zu einer Farbschicht verschmilzt, worauf j) in einem Trockner (15) eine Aushärtung der Farbschicht beendet wird, worauf k) in einem Abkühlungskanal (16) die beschichteten Objekte annähernd auf die Umgebungstemperatur abgekühlt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Glätten der lackierten Oberfläche und der Nachreinigung auf einem Handschleiftisch (6) Feinkorrekturen von Hand durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Farbpulver in der Pulverkabine automatisch (11) und/oder manuell (12) elektrostatisch aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Farbpulver mit Hilfe einer Corona-Aufladung aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Farbpulver mit Hilfe einer Tribo-Aufladung aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schmelzzone (13) und dem Trockner (15) in einer Feinschmelzzone (14) mit einem Korrekturofen die Haftung des verschmolzenen Farbpulvers auf dem Untergrund und die äusserste Oberfläche der Farbschmelzschicht verfeinert wird.