DE1571038A1 - Verfahren zum Aufbringen von glatten UEberzuegen aus schmelzbaren Stoffen auf Gegenstaende mit geringen Abmessungen - Google Patents

Description

KNAPSACK AKTIENGESELLSCHAFT

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Verfahren zum Aufbringen von glatten Überzügen aus schmelzbaren Stoffen auf Gegenstände mit geringen Abmessungen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen von glatten Überzügen aus schmelzbaren Stoffen auf Gegenstände mit geringen Abmessungen durch Y/irbelsintern.

Es ist nach dem Verfahren der deutschen Patentschrift 933 019 bekannt, Gegenstände mit größeren Abmessungen mit Schutzüberzügen aus thermoplastischen Kunststoffen zu überziehen, wobei der über den Schmelzpunkt des Kunststoff pulvers vorerwärmte Gegenstand in eine Wirbelschicht des Überzugspulvers eingetaucht wird. Es schmilzt hierbei eine definierte Schicht auf die Oberfläche des Gegenstandes auf, wobei die Schichtdicke von der Temperatur des Gegenstandes und von der Eintauchzeit abhängig ist. Das Einbringen der zu beschichtenden Gegenstände in die aufgewirbelte Pulverschicht erfolgt beispielsweise durch Aufhängen der Gegenstände an Drähten oder Haken oder indem der Gegenstand mit Hilfe einer Zange gefaßt und in das Pulver eingetaucht wird. Hierbei läßt es sich nicht vermeiden, daß die Berührungsstelle von Haltevorrichtung und Gegenstand von der Beschichtung ausgenommen wird, so daß diese Stelle nachträglich mit Überzugsmaterial versehen werden muß.

Das Anbringen von Haltevorrichtungen an den zu beschichtenden Gegenständen bedeutet ebenso wie das nachträgliche Ausbessern der unbeschichteten Stellen zusätzlichen Arbeite- und Kostenaufwand. Dieser Verfahrensmangel ist je-

doch tragbar» wenn ea sich um das Aufbringen von Überzügen auf Gegenständen£t verhältnismäßig großen Abmessungen,

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wie z.B. Stahlrohrgeatelle, handelt, da gegenüber der Größe des Gegenstandes die durch die Halterung verursachte überzugsfreie Stelle klein und unbedeutend ist. Besteht dagegen die Aufgabe, Gegenstände mit geringen Abmessungen, also Kleinteile, wie z.B. Unterlagscheiben, Schraubhaken u.dergl. mit einem Schutzüberzug zu überziehen, so konnte di.ese Aufgabe mit der gemäß deutscher Patentschrift 933 vorgeschlagenen Arbeitsweise nicht zufriedenstellend gelöst werden, da es sich bei den erfindungsgemäßen Kleinteilen meistens um Massenprodukte handelt, die einmal mit den bisher bekannten Haltevorrichtungen schwer faßbar sind und für die zum andern eine nachträgliche Beschichtung des überzugsfreien Teiles wirtschaftlich untragbar ist.

Die Lackiertechnik hat verschiedene Verfahren zum Lackieren von Kleinteilen entwickelt, wie z.B. das Trommel- oder Zentrifügier-Lackierverfahren. Die nach diesen Verfahren erhaltenen Lacküberzüge sind sehr dünn und in den meisten Fällen den Anforderungen hinsichtlich Korrosionsbeständigkeit nicht gewachsen. Außerdem ist eine Porenfreiheit nicht gewährleistet. Für viele Kleinteile ist jedoch im Hinblick auf ihre spätere Verwendung beispielsweise ein Kunststoffüberzug mit einer Schichtdicke von etwa 50 - 600/u, vorzugsweise 100 - 250/U, erwünscht, wie er bei der Beschichtung von größeren Gegenständen nach dem Wirbelsinterverfahren ohne Schwierigkeiten aufgebracht werden kann.

Ein spezielles Verfahren zum Überziehen von kleinen Metallteilen mit Kunststoffpulver wird in der deutschen Auslegeschrift 1.174.222 beschrieben. Das Verfahren besteht darin, daß die auf die Sintertemperatur des Überzugspulvere vorerwärmten Metallteile zunächst in einer Auftragezone in dem in einem Kreislauf geführten, aufwärtsetrömendcn Pulver und dann durch ein© beheizte Nachsinterzone frei fallen, worauf sie schließlich in einem Bad mit erwärmtem Waseer aufgefangen werden. Sine besondere Ausführungsform des Verfahrene besteht darin, daß die Naohainteraont alt Düsen sum Einblasen erwärmter Luft versehtn iat, wobei die Düsen schräg

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aufwärts in einem Winkel zwischen 30° und 70° zur Horizontalen angeordnet sind.

Obwohl vorerwähntes Verfahren ein Pulversinterverfahren darstellt, können mit diesem Verfahren nicht die dem Wirbelsinterverfahren eigenen Verfahrensvorteile erzielt werden. Dies liegt daran, daß der in die Auftragszone eingeblasene Pulverstrom mehr oder weniger eine -Pulverwolke mit unterschiedlicher Dichte darstellt und andererseits die Fallzeit der kleinen Metallteile zu gering ist, so daß der aufgeschmolzene Überzug verhältnismäßig dünn und die Schichtdicke des Überzugs unterschiedlich ist. Pur die geringe Schichtdicke des auf die Teilchen aufgebrachten Überzuges ist außerdem die geringe Wärmekapazität der kleinen Metallteile sowie die auf der Palistrecke eintretenden Wärmeverluste verantwortlich. Ein v/eiterer ITachteil der bekannten Arbeitsweise ist durch die Konstruktion der Auffangvorrichtung für die beschichteten Metallteile bedingt, welche aus einem mit vorgewärmtem Wasser gefüllten Becken besteht, in welchem die beschichteten Kleinteile aufgefangen und abgeschreckt werden. Ba das Abschrecken der Kleinteile bei einer Wassertemperatur von 90°-100°C erfolgt, läßt sich das Eindringen von Wasserdampf in die Auftragszone des Pulvers kaum verhindern, so daß das zur Beschichtung vorgesehene Pulver feucht wird und zur Klumpenbildung neigt.

Vorerwähnte Mangel können bei Anwendung des Verfahrens der Erfindung vermieden werden, welches, das Aufbringen von Überzügen auf Gegenstände beliebiger Art mit geringen Abmessungen in den technisch erwünschten Schichtdicken von beispielsweise etwa 50 - 600/U ermöglicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufbringen von glatten Überzügen aus schmelzbaren Stoffen auf Gegenstände mit geringen Abmessungen, wobei die über die Schmelztemperatur der Überzugsstoffe vorerwärmten Gegenstände durch einen mit aufgewirbeltem pulverfönnigem Überzugsstoff erfüllten Raum

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frei fallen und hierbei auf ihrer Oberfläche durch Sinterung der Überzugestoffe mit einem Überzug versehen werden, besteht nunmehr darin, daß man die vorerwärmten Gegenstände durch eine aus den pulverförmigen Überzugsstoffen bestehende urd nach dem an sich bekannten Wirbelsinterverfahren hergestellte Wirbelschicht frei &llen läßt und am Ende der Fallstrecke auffängt, wobei während des freien Palis auf der Oberfläche der Gegenstände zunächst ein homogener Überzug bestimmter Dicke aufsintert, welcher von einer weiteren dünnen Pulverschicht des Überzuges toff es überdeckt wird, worauf man die überzogenen Gegenstände absatzweise oder kontinuierlich aus dem Bereich der Wirbelschicht ausbringt und durch eine mechanische oder thermische Nachbehandlung de» aufgebrachten Überzug glättet.

Die Abmessungen der Gegenstände werden zweckmäßigerweise auf ein solches Maß beschränkt, daß die Pallzeit der Gegenstände durch die Wirbelschicht ausreicht, um eine vollkommene Beschichtung zu erzielen. Es hat sich alB vorteilhaft erwiesen, die Gegenstände im freien Fall durch eine etwa 40 - 300 cm, vorzugsweise 100 cm, hoho Wirbelschicht des Überzugspulvers fallen zu lassen.

Zur BsBdbichtung nach dem Verfahren der Erfindung sind vorzugsweise Kleinteile aus Metall, wie z.B. Unterlagescheiben, Aufhängehaken, Ösen u.dergl. geeignet. Die auf die Oberfläche der Kleinteile aufzubringende Überzugsschicht kann aus thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoffen, Emaille oder einem Metallüberzug bestehen, wobei das Überzugsmaterial pulverförmig in den Wirberbehälter eingebracht wird. Die Korngröße des Überzugspulvere beträgt im allgemeinen etwa 20 bis 500/u, vorzugsweise 50 - 300/U.

Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrene besteht darin, daß man die aus der Wirbelschicht des Überzugspulvers ausgebrachten Gegenstände durch Scheuern oder Polieren von der auf der Oberfläche anhaftenden. Pulverschicht befreit.

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Im Einzelnen ist zu vorliegender Erfindung noch folgendes zu bemerken:

Die Form des zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Y/irbelsintergerätes ist nicht von ausschlaggebender Bedeutung. Im allgemeinen verwendet man Geräte, die in ihren Abmessungen den zu beschichtenden Gegenständen und der im \7irbelbehalter unterzubringenden Vorrichtung sum Auffangen und Austragen der beschichteten Gegenstände angepaßt sind. Daa ■im Wirbelbehälter enthaltene Überzugspulver wird in bekannter Y/eise, beispielsweise nach dem Verfahren der deutschen Patentschrift 933 019 aufgewirbelt und in einen flüssigkeitsähnlichen Zustand übergeführt. Es ist dabei vorteilhaft, eine gerade noch wirbelnde Pulverschicht mit hoher Pulverdichte zu erzeugen. In den V/irbelainterbehälter ist zum Auffangen und Austragen der Gegenstände beispielsweise ein Korb aus grobem Masehengeflecht oder eine kontinuierlich arbeitende Vorrichtung, wie z.B. ein Förderband oder Förderschnecke, eingebaut. Läßt man nun die zu überziehenden, auf eine Temperatur von etwa 200 bis 400⁰O vorerhitzten Gegenstände mit Hilfe einer Aufgabevorrichtung, beispielsweise eines Förderbandes, in kurzen Abständen in das Wirbelsintergerät hineinfallen, dann schmilzt an der Oberfläche der Gegenstände sofort ein bestimmte Menge des eingesetzten Überzugspulvers zu einer homogenen Schicht auf» Die Höhe der Y/irbelschicht ist abhängig von dem Y/ärmeinhalt der Gegenstände. Da die eingebrachten Gegenstände mit dem dichten Überzugspulver immer noch in Berührung sind, wenn die im Gegenstand enthaltene Y/ärme verbraucht ist, schmilzt der äußere Überzug nicht mehr durch, sondern haftet nur oberflächlich als Puder an der primär aufgeschmolzenen, klebrigen Schicht und verhindert ein Zusammenbacken der . "beschichteten Gegenstände oder ein Anbacken an der Auffangvorrichtung. Die oberflächlich gepuderten Gegenstände können aue dem Wirbelbehülter von Hand durch Austauach des Auffangkorbes oder auch automatisch mit einem geeigneten. Förderband ausgebracht und in einem bereitgestellten Vorratsbehälter gesammelt werden. Die so aufbewahrten Teile sind mit einer festen» gleichmäßigen Schicht um-

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hüllt, die an der Oberfläche noch pulverig ist. Überraschenderweise zeigte sich, daß eine verhältnismäßig scharfe Trennung zwischen der durchgeschmolzenen homogenen Schicht und dem auf dieser Schicht lose angebackenen Pulver besteht. Es ist also kein kontinuierlicher Übergang von geschmolzener Schicht zu nichtgesehmolzenem BeSchichtungspulver vorhanden. Dadurch ist es möglich, durch mechanische Hilfsmittel, wie z.B. Abscheuern oder Rommein,die Gegenstände von der anhaftenden Pulverschicht zu befreien. Zu diesem Zweck werden die Gegenstände beispielsweise in Scheuer- oder Poliertronnneln gegebenenfalls in Gegenwart von geeigneten Zusatzmitteln, wie z.B. Füllkörpern bestimmter Form, Polierseifen, Scheuerhilfsmitteln, Wasser o.dgl. behandelt, derart, daß man die Trommeln solange bewegt, bis die Oberfläche der Gegenstände durch Reibung von anhaftenden Pulverteilchen befreit ist und die dichte, glattgeschmolzene, fest anliegende Schicht zum Vorschein kommt. Die Gegenstände sind danach gebrauchsfertig und zeigen keinerlei unbeschichtete Stellen oder irgendwelche Beschädigungen·

Das Verfahren ist für alle pulverförmigen Stoffe geeignet, die einen Schmelzpunkt haben, der unter dem Schmelzpunkt der zu beschichtenden Gegenstände liegt. Als Überzugspulver werden insbesondere thermoplastische Kunststoffe oder duroplastische gehärtete oder nicht gehärtete Kunstoffe verwendet. Die Menge des beim Scheuern evtl. verlorengehenden Kunststoffpulvers ist gering und steht wirtschaftlich in keinem Verhältnis zum Arbeitsaufwand der aufzubringen wäre, wenn man die erwähnten Gegenstände nach der bieher bekannten Arbeitsweise beschichten wollte· Das durch Abrieb anfallende Pulver kann gegebenenfalls auch durch Absaugen aus der Scheueroder Poliertrommel zurückgewonnen werden, 80 daß PuI- ververluete vermieden werden können·

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Zur Durchführung des Verfahrens' der Erfindung 3ind beispielsweise die in der Zeichnung dargestellten Vorrichtungen geeignet. Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 besteht aus der Pudereinrichtung 1, vrelche die zu beschichtenden Gegenstände 2 von der Aufgabestelle 3 durch den Heizofen 4 zur Erwärmung auf die erforderliche Vorwärmtemperatur befördert und anschließend in den Wirbelsinterbehälter 5» in welchem eine Wirbelschicht des Überzugspulvers aufrechterhalten wird, abwirft. In dem Wirbelsinterbehälter 5 ist ein Auffangkorb 6 angeordnet, welcher von der aufgewirbelten Pulverschicht 7 durchdrungen und erfüllt wird und auf dessen Boden die beschichteten Gegenstände 8 gesammelt werden. In bestimmten Zeitabständen wird der mit den beschichteten Gegenständen 8 gefüllte Auffangkorb 6 gegen einen leeren Auffangkorb ausgetauscht und die beschichteten Gegenstände in einen Vorratsbehälter 9 gebracht. Das anschließende Glätten der Überzugsschicht der Gegenstände erfolgt beispielsweise in an sich bekannten Scheuer- oder Poliertrommeln. Eine andere Ausführungsform der Nachbehandlung der überzogenen Gegenstände besteht darin, daß man die Gegenstände einer an sich ebenfalls bekannten Nacherhitzung unterwirft.

Zur kontinuierlichen Durchführung des Verfahrens der Erfindung ist die in Fig. 2 schematisch dargestellte Vorrichtung geeignet. Sie unterscheidet sich von der Vorrichtung gemäß Fig. 1 lediglich in der besonderen Ausbildung des Wirbelbehälters, welcher mit einer Austragevorrichtung für die beschichteten Gegenstände aus dem Wirbelbehälter ausgestattet ist. In Übereinstimmung mit Fig. 1 sind in Fig. 2 die Fördereinrichtung 1, der Heizofen 4 und die zu beschichtenden Gegenstände 2 dargestellt, wobei letztere im freien Fall die im Wirberbehälter 10 aufrechterhaltene Wirbelschicht aus Überzugspulver 11 passieren. Zur kontinuierlichen Austragung der beschichteten Gegenstände dient die Fördereinrichtung 12, deren Förderband beispielsweise aus einem für das Überzugspulver 11 durchlässigen Drahtgewebe besteht.

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Die Llaschenweite des Drahtgewebes ist jedoch so klein, daß die zu befördernden, beschichteten Gegenstände 8 nicht durch die Maschen fallen. Um ein Abrutschen der Gegenstände 8 vom Förderband zu verhindern, ist letzteres mit Stegen 13 versehen. Ein sidsree Auftreffen der Gegenstände 8 nach dem freien Fall durch die Wirbelschicht auf der Fördereinrichtung 12, wird durch die in der Nähe der Auffangstelle angebrachten Leitbleche H und 15 gewährleistet. Um das Förderband völlig frei von Pulverteilchen zu halten, ist es vorteilhaft, dieses mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung in Vibration zu versetzen. Die durch die Fördereinrichtung 12 ausgetragenen Gegenstände werden in einem Vorratsbehälter 9 gesammelt. Das anschließende Glätten der Oberfläche der Gegenstände erfolgt in der bereite beschriebenen Weise.

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Claims (6)

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Aufbringen von glatten Überzügen aus schmelzbaren Stoffen auf Gegenstände mit geringen Abmessungen, wobei die über die Schmelztemperatur der Überzugsstoffe vorerwärmten Gegenstände durch einen mit aufgewirbeltem pulverförmigem Überzugsstoff erfüllten Raum frei fallen und hierbei auf ihrer Oberfläche durch Sinterung der Überzugsstoffe mit einem Überzug versehen werden, dadurch gekennzeichnet, daß man die vorerwärmten Gegenstände durch eine aus den pulverförmigen Überzugsstoffen bestehende und nach dem an sich bekannten Y/irbelsinterverfahren hergestellte Y/irbelschicht frei fallen läßt und am Ende der Palistrecke auffängt, wobei während des freien Palis auf der Oberfläche der Gegenstände zunächst ein homogener Überzug bestimmter Dicke aufsintert, welcher von einer weiteren dünnen Pulverschicht des Überzugsstoffes überdeckt wird, worauf man die überzogenen Gegenstände absatzweise oder kontinuierlich aus dem Bereich der Wirbelschicht ausbringt und durch eine mechanische oder thermische nachbehandlung den aufgebrachten Überzug glättet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Abmessungen der Gegenstände auf ein solches Maß beschränkt, daß die Fallzeit der Gegenstände durch die Wirbelschicht ausreicht, um eine vollkommene Beschichtung zu erzielen.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Kleinteile aus Metall, wie z.B. Unterlagsscheiben, Aufhängehaken, öaen u.dgl. mit einem überzug versieht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Überzugspulyer thermoplastische oder duroplastische Kunststoffe, Metallpulver oder Emaillepulver verwendet. ^8AD ° Neue Unterlagen ;απ. / s, · > *.. znm &a«

5. Verfahren nach Anspruch 4» dadurch Gekennzeichnet, daß die Korngröße des Überzugspulver3 etwa 20 bis 500/u, vorzugsweise 50 - 300/u, beträgt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Gegenstände im freien Fall durch eine etwa 40 - 300 cm, vorzugsweise 100 cm, hohe Wirbelschicht des Überzugspulvers fallen läßt.

7· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die aus der Wirbelschicht ausgebrachten Gegenstände durch Scheuern oder Polieren von der auf der Oberfläche anhaftenden Pulverschicht befreit»

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