DE19636234C2

DE19636234C2 - Method and device for electrostatically coating substrates

Info

Publication number: DE19636234C2
Application number: DE1996136234
Authority: DE
Inventors: Markus Cudazzo; Ralph Hruschka
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 2001-05-03
Anticipated expiration: 2016-09-07
Also published as: DE19636234C5; DE19636234A1; WO1998009734A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor richtung zur elektrostatischen Beschichtung von Subs traten mit einem rieselfähigen Beschichtungsmedium. Die Substrate sind dabei im Bereich zwischen minde stens zwei Emissionsvorrichtungen angeordnet. Die Emissionsvorrichtungen emittieren elektrisch geladene Partikel.The invention relates to a method and a direction for electrostatic coating of subs occurred with a free-flowing coating medium. The substrates are in the range between min arranged at least two emission devices. The Emission devices emit electrically charged ones Particle.

Elektrostatische Beschichtungsverfahren stellen in der modernen Industrielackierung sowohl wirtschaft lich als auch technisch die optimalsten Lösungen dar, da sie zum einen die anlagetechnischen Voraussetzun gen für weitgehende Automatisierung besitzen und zum anderen einen hohen Wirkungsgrad ermöglichen.Electrostatic coating processes in of modern industrial painting and economy technically as well as the most optimal solutions, because on the one hand they have the technical requirements possess for extensive automation and for enable others to be highly efficient.

Bei elektrostatischen Beschichtungsverfahren werden die zu applizierenden Partikel, beispielsweise Naß- oder Pulverlacke, elektrisch aufgeladen und über ein Beschichtungsorgan auf die Oberfläche des zu be schichtenden Substrates appliziert. Auf der Oberflä che des Substrates haften die Partikel aufgrund Cou lombscher Anziehungskräfte.In electrostatic coating processes the particles to be applied, for example wet or powder coatings, electrically charged and over one Coating element on the surface of the be layered substrate applied. On the surface surface of the substrate, the particles adhere due to Cou Lombard attractions.

Hinsichtlich der Partikelaufladung lassen sich ver schiedene Mechanismen unterscheiden. Partikel können durch Ionisation im Feld einer Corona-Entladung, durch Reibungselektrizität (sog. Tribo-Aufladung), durch Leitung in Kontakt mit spannungsführenden Elek troden oder durch Influenz aufgeladen werden.With regard to particle charging, ver differentiate between different mechanisms. Particles can by ionization in the field of a corona discharge, through frictional electricity (so-called tribo charging), through line in contact with live elec tread or be charged by influenza.

Bei der Aufladung mittels Corona-Elektroden werden die Beschichtungspartikel als Sprühwolke durch das Gebiet der Corona-Entladung geführt. Bei der tribo elektrischen Aufladung wird bei der Berührung und Trennung zweier Stoffe mit ungleichen dielektrischen Eigenschaften mechanische in elektrische Energie um gewandelt. Die Beschichtungspartikel werden dabei infolge von Reibung aufgeladen. Solche Lösungen sind z. B. in DE 24 55 161 C2 und EP 0 437 383 A1 beschrie ben. Wobei nach DE 24 55 161 C2 eine geerdete Fläche mit partikelförmigen Material beschichtet werden soll. Hierbei wird ein Kondensator geladen und eine Fläche des Kondensators mit gleicher Polarität, wie das geladene partikelförmige Beschichtungsmaterial so angeordnet, daß dieses in Richtung auf die zu be schichtende Fläche zusätzlich beschleunigt wird.When charging with corona electrodes the coating particles as a spray cloud through the Area of the corona discharge. At the tribo electrical charge is at the touch and Separation of two substances with different dielectric Properties mechanical into electrical energy changed. The coating particles become charged due to friction. Such solutions are e.g. B. in DE 24 55 161 C2 and EP 0 437 383 A1 ben. According to DE 24 55 161 C2 an earthed surface be coated with particulate material should. One capacitor is charged and one Area of the capacitor with the same polarity as the loaded particulate coating material so arranged that this be towards stratifying surface is additionally accelerated.

Zur Erhöhung des Auftragswirkungsgrades und zur Ver besserung der Schichtqualität ist es üblich, das zu beschichtende Substrat zu erden. Substrate mit einem elektrischen Oberflächenwiderstand bis ungefähr 1 GΩ werden direkt über leitende Kontakte mit der Er dung verbunden. Substrate mit einem Oberflächenwider stand von über 1 GΩ benötigen hingegen Zusatzmaßnah men, mit deren Hilfe ein Ladungstransport zur Erdung ermöglicht wird.To increase the order efficiency and for ver It is common to improve the layer quality to ground the coating substrate. Substrates with a electrical surface resistance up to approx 1 GΩ are connected directly to the Er connected. Substrates with a surface resistance levels above 1 GΩ, however, require additional measures with the help of a charge transport to ground is made possible.

Da bei allen gebräuchlichen Verfahren zur elektrosta tischen Beschichtung eine Werkstückerdung notwendig ist, die Erdungsmaßnahmen und eventuell erforderliche Zusatzmaßnahmen aber von der elektrischen Leitfähig keit des Werkstückes abhängig sind, ist eine gleich zeitige Beschichtung von Werkstücken unterschiedli cher Leitfähigkeit verfahrenstechnisch sehr aufwen dig. Insbesondere bereitet es große Probleme, Werk stücke, welche aus Teilen unterschiedlicher Leitfä higkeit zusammengesetzt sind, homogen zu beschichten.Since with all common methods of electrostatic table coating a workpiece grounding is necessary is the grounding measures and any necessary Additional measures from the electrically conductive depending on the workpiece, one is the same timely coating of workpieces Very high process conductivity dig. In particular, it causes great problems, plant pieces, which consist of parts of different guidelines ability to coat homogeneously.

Gebräuchliche Zusatzmaßnahmen zur Erdung schlecht leitender Substrate sind beispielsweise das Aufbrin gen einer elektrisch leitfähigen Schicht wie Leitlö sungen oder Leitlack auf die Oberfläche des Substra tes oder das Erwärmen des Substrates zur Senkung des Oberflächenwiderstandes. Üblich ist auch das Hinter legen des Substrates mit einer geerdeten, leitfähigen Schicht aus Metallfolie, Leitlösung oder Leitlack, um über auf der Substratrückseite influenzierte Ladungen einen Ladungstransport zur Erdung zu ermöglichen.Common additional measures for grounding poor Conductive substrates are, for example, application against an electrically conductive layer such as Leitlö solutions or conductive varnish on the surface of the substrate tes or heating the substrate to lower the Surface resistance. The back is also common place the substrate with a grounded, conductive Layer of metal foil, conductive solution or conductive lacquer to about charges influenced on the back of the substrate to enable charge transport to ground.

Diese herkömmlichen Maßnahmen zur Beschichtung von Substraten mit hohem Oberflächenwiderstand sind mit einer Reihe von verfahrenstechnischen Nachteilen be haftet. So erfordert die Verwendung von Leitlösungen oder Leitlacken zusätzliche Arbeitsgänge und Kon trollschritte beim Beschichtungsprozeß. Auch das Er wärmen der Substrate vor der elektrostatischen Be schichtung stellt einen zusätzlichen Arbeitsgang dar und ist mit erhöhtem Energieeinsatz verbunden.These conventional measures for coating Substrates with high surface resistance are included a number of procedural disadvantages is liable. So requires the use of lead solutions or conductive varnishes additional operations and con troll steps in the coating process. He too warm the substrates before the electrostatic loading Layering is an additional step and is associated with increased energy consumption.

Das Hinterlegen von Substraten mit Metallfolien ist kompliziert und äußerst aufwendig. Zwar ist es mög lich, bei einfachen Substratgeometrien das Werkstück auf vorgefertigte Formteile aus Metall zu stecken. Diese müssen jedoch der Substratform äußerst genau angepaßt sein, da schon geringe Luftspalte einen ho mogenen Schichtaufbau stören. Die Entwicklung, Regu lierung und Optimierung geeigneter Beschichtungsan lagen ist ebenfalls mit einem sehr hohen Aufwand ver bunden.The depositing of substrates with metal foils is complicated and extremely complex. It is possible Lich, the workpiece with simple substrate geometries to be put on prefabricated metal parts. However, these must be extremely precise in the substrate shape be adjusted, since even small air gaps a ho interfere with the homogeneous layer structure. The development, Regu lation and optimization of suitable coating systems locations is also very expensive bound.

Zur Vermeidung dieser Nachteile sind Verfahren im Einsatz, bei welchen die Substratrückseite mit bipo lar ionisierter Luft besprüht wird. Analog zu einer leitfähigen Hinterlegung für einen Ladungstransport läßt sich dadurch eine Erdung des Substrates erzie len. Die bipolar ionisierte Luft wird mittels einer Corona-Entladung erzeugt, welche sich an mindestens einer Elektrodenspitze ausbildet. Für den bipolar io nisierten Luftstrom ist kennzeichnend, daß er als Ganzes elektrisch neutral ist.To avoid these disadvantages, procedures in Use in which the back of the substrate with bipo lar ionized air is sprayed. Analogous to one conductive deposit for a charge transport can be a grounding of the substrate len. The bipolar ionized air is extracted using a Corona discharge generated, which adhere to at least an electrode tip. For the bipolar io nized air flow is characteristic that it as Whole is electrically neutral.

Ähnlich wird auch bei der in EP 0 437 383 A1 be schriebenen Lösung verfahren.Similar is also the case in EP 0 437 383 A1 proceed the written solution.

In der Praxis hat sich herausgestellt, daß zur Erzie lung einer guten Schichtqualität bei hochohmigen Substraten die Verwendung bipolar ionisierter Luft häufig lediglich als unterstützende Maßnahme in Kom bination mit anderen, oben beschriebenen Zusatzmaß nahmen geeignet ist.In practice it has been found that to educate good layer quality with high impedance Substrates use bipolar ionized air often only as a support measure in Com combination with other additional dimensions described above was appropriate.

Bipolar ionisierte Luft wird häufig in Verbindung mit flüssigen Beschichtungsmaterialen verwendet. Bei Beschichtungspulvern hat sich nämlich gezeigt, daß insbesondere ohne weitere unterstützende Maßnahmen Benetzungsstörungen und Haftungsprobleme auftreten.Bipolar ionized air is often used in conjunction with liquid coating materials used. At Coating powders have shown that especially without further support measures Wetting disorders and liability problems occur.

Bei der Verwendung bipolar ionisierter Luft werden aufgrund der geringen Stromstärken bei wechselnder Polarität soviele Anteile der Luft ionisiert, wie für einen Ladungstransport bezüglich der Erdung in der unmittelbaren Nähe der Substratrückseite benötigt werden. Zum Zwecke der Erdung reichen geringe Ioni sierungen der Luft vollständig aus. Allerdings ist auch bei der Verwendung bipolar ionisierter Luft eine unmittelbare Erdung der Substratrückseite notwendig.When using bipolar ionized air due to the low currents with changing Polarity ionizes as much of the air as for a charge transport regarding the grounding in the in the immediate vicinity of the back of the substrate become. Small ioni are sufficient for the purpose of grounding of the air completely. However even when using bipolar ionized air Immediate grounding of the back of the substrate is necessary.

Allen erwähnten Verfahren gemeinsam ist eine schwie rige Innenbeschichtung von Hohlräumen, Aussparungen, Nuten und dergleichen (Faraday-Käfig). Es zeigt sich, daß mit steigendem Oberflächenwiderstand des Subs trates der Aufwand für die Beschichtungsmaßnahmen zunimmt. Meist müssen mehrere Maßnahmen kombiniert werden, um eine ausreichende Schichtqualität zu er zeugen.Common to all the methods mentioned is one difficult internal coating of cavities, recesses, Grooves and the like (Faraday cage). It appears, that with increasing surface resistance of the subs the effort for the coating measures occurs increases. Usually several measures have to be combined in order to achieve a sufficient layer quality testify.

Dabei ist das Problem der neutralen Zonen, die durch die sogenannten Faraday'schen Käfige auftreten in "defazet", 31. Jahrgang, Nr. 8/1977, S. 313-317 an gesprochen worden. Dem soll aber durch gut dosierbare Pulverförderung, Einflußnahme auf die Aufladung des Beschichtungsmaterials und durch Erdung bzw. Zwangs erdung entgegengetreten werden.The problem with neutral zones is that of the so-called Faraday cages occur in "defazet", 31st year, No. 8/1977, pp. 313-317 been spoken. But this is supposed to be achieved through well metered Powder delivery, influencing the charging of the Coating material and by grounding or forced against earth.

Desweiteren ist in US 4,197,331 ein System beschrie ben, wie es bei Fotokopierern eingesetzt werden kann. Dabei wird ein nichtleitendes Element auf einer Seite mittels Elektroden elektrostatisch teilweise aufge laden und auf der anderen Seite des Elementes haften dann elektrostatisch geladene Partikel (Toner) in den geladenen Bereichen des Elementes.Furthermore, a system is described in US 4,197,331 ben as it can be used with photocopiers. This creates a non-conductive element on one side partially raised by means of electrodes load and stick to the other side of the element then electrostatically charged particles (toner) in the loaded areas of the element.

Ausgehend von diesen Nachteilen ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elektrostatischen Beschichtung von Substraten zu schaffen, mit welchen auch sehr hochohmige Substrate in einem Arbeitsgang ohne weitere Zusatzmaßnahmen und Vorbehandlungen sowohl einseitig als auch beidseitig mit rieselfähigen Schüttgütern, inbesondere mit Pul verlacken, problemlos beschichtet werden können, und welches sich für die Innenbeschichtung von Hohlräu men, Aussparungen, Nuten ohne Schichtstörungen eig net.Based on these disadvantages, it is up to the Invention, a method and an apparatus for electrostatic coating of substrates create with which also very high-resistance substrates in one operation without additional measures and Pretreatments both on one side and on both sides with free-flowing bulk materials, especially with pul varnish, can be coated easily, and which is suitable for the interior coating of cavities men, recesses, grooves without layer disturbances net.

Diese Aufgabe wird in verfahrenstechnischer Hinsicht durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und was eine Vorrichtung anbelangt durch die kenn zeichnenden Merkmale des Anspruchs 16 gelöst. Die Un teransprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der jeweiligen Lösung dar.This task is done from a procedural point of view by the characterizing features of claim 1 and as far as a device is concerned by the Drawing features of claim 16 solved. The Un Advantageous refinements and Further developments of the respective solution.

Indem von den jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des Substrates angeordneten Emissionsvorrichtungen Partikel entgegengesetzter Polarität emittiert wer den, wobei die von mindestens einer Emissionsvorrich tung emittierten Partikel das Beschichtungsmedium darstellen, lassen sich die Substrate ohne aufwendige Erdungsmaßnahmen oder zusätzliche Arbeitsgänge wahl weise einseitig oder beidseitig beschichten.By the opposite sides of the substrate arranged emission devices Whoever emits particles of opposite polarity the, whereby that of at least one emission device particles emitted the coating medium represent, the substrates can be without complex Grounding measures or additional work steps coat one or both sides.

Bei dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren la gern sich gegenpolig geladene Partikel auf gegenüber liegenden Seite des Substrates an und sind aktiv am Aufbau der Schicht und an der Schichthaftung betei ligt. Die entgegengesetzt geladenen Partikel bleiben auf der Substratoberfläche haften, weil sie sich auf grund Coulombscher Kräfte gegenseitig durch das Sub strat hindurch anziehen. Es werden polarisierbare An teile im Substrat in eine Vorzugsrichtung ausge richtet, was zu Partikelhaftung beiträgt. Bei Be schichtungsverfahren des Standes der Technik tritt gerade dieser Effekt nicht auf, da die auf das Subs trat applizierten Ladungen möglichst schnell über die Substraterdung abfließen sollen, damit der Schicht aufbau nicht negativ beeinflußt wird.In the coating method la like oppositely charged particles on opposite lying side of the substrate and are active on Structure of the shift and adherence to shift leap The oppositely charged particles remain adhere to the substrate surface because they are on Coulomb forces mutually through the sub tighten through strat. There are polarizable types parts in the substrate in a preferred direction judges what contributes to particle adhesion. At Be Layering method of the prior art occurs this effect does not affect the subs applied charges passed as quickly as possible Substrate grounding should drain off so that the layer construction is not adversely affected.

Ein wichtiger Aspekt der Erfindung ist die Tatsache, daß keine Erdung des Substrates notwendig ist. Aus diesem Grund können mehrere Substrate unterschiedli cher elektrischer Leitfähigkeit oder aus Teilen un terschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit zusammen gesetzte Substrate gleichzeitig in einem Arbeits schritt homogen beschichtet werden. So sind etwa Re paraturarbeiten an metallischen, teilweise blankge schliffenen und teilweise noch beschichteten Werk stücken, beispielsweise Kotflügeln, problemlos mög lich.An important aspect of the invention is the fact that no grounding of the substrate is necessary. Out For this reason, several substrates can be different electrical conductivity or parts and un different electrical conductivity placed substrates simultaneously in one work step homogeneously coated. So are Re repair work on metallic, partly blank polished and partly still coated movement pieces, for example fenders, possible without problems Lich.

Als Beschichtungsmedien eignen sich erfindungsgemäß rieselfähige Schüttgüter wie keramische Pulver, wie Emaile oder Zement, Pulverlacke wie Epoxy-, Polyester- oder Acrylatpulver oder andere pulverförmige Stoffe wie Zucker oder Salz. Das erfindungsgemäße Verfahren eig net sich insbesondere für pulverförmige Stoffe wie Pulverlacke, bei welchen im Gegensatz zu flüssigen Benetzungsstoffen, welche einen Flüssigkeitsfilm aus bilden, keine adhäsive Haftung auftritt.According to the invention are suitable as coating media free-flowing bulk goods such as ceramic powders, such as Email or cement, powder coatings such as epoxy, polyester or Acrylate powder or other powdery substances such as Sugar or salt. The method according to the invention is particularly suitable for powdery substances such as Powder coatings, in contrast to liquid Wetting agents that form a liquid film form, no adhesive adhesion occurs.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß eine gute Be schichtungsqualität nahezu unabhängig vom Oberflä chenwiderstand des Substrates ist. Mit dem erfin dungsgemäßen Verfahren lassen sich jedoch sowohl Lei ter als auch Isolatoren beschichten. Das Verfahren eignet sich insbesondere auch für eine qualitativ hochwertige Beschichtung von beispielsweise Hohlräu men, Aussparungen, Profilen und Nuten, ohne daß Zeit- und kostenaufwendige Zusatzmaßnahmen erforderlich wä ren.It has been shown in practice that a good loading Layering quality almost independent of the surface Chen resistance of the substrate. With the invent However, processes according to the invention can be carried out using both Lei and insulators. The procedure is also particularly suitable for a qualitative high quality coating from, for example, Hohlräu recesses, profiles and grooves without time and costly additional measures would be necessary ren.

Als Emissionsvorrichtungen eignen sich beispielsweise herkömmliche Beschichtungsorgane wie Sprühpistolen. Bevorzugt finden solche Emissionsvorrichtungen Ver wendung, mit denen Partikelladung, Partikelmassen strom, usw. gezielt steuerbar sind. Bei größeren Sub straten oder zur Verbesserung der Schichthomogenität können auf einer oder auf beiden Seiten des Substra tes auch mehr als eine Emissionsvorrichtung angeord net sein.For example, are suitable as emission devices conventional coating devices such as spray guns. Such emission devices preferably find Ver application with which particle loading, particle masses electricity, etc. can be controlled specifically. With larger sub straten or to improve the layer homogeneity can be on one or both sides of the substra tes also arranged more than one emission device be nice.

Zur beidseitigen Beschichtung von Substraten wird auf jeder Werksückseite von mindestens einer Emis sionsvorrichtung das Beschichtungsmedium emittiert, wobei von auf der einen Seite des Substrates angeord neten Vorrichtungen positiv geladene Beschichtungs partikel und von auf der anderen Seite des Substrates angeordneten Vorrichtungen negative Beschichtungspar tikel emittiert werden.For both-sided coating of substrates, each back of the work from at least one emis sion device emits the coating medium, being arranged on one side of the substrate Neten devices positively charged coating particles and from on the other side of the substrate arranged devices negative coating par be emitted.

Zur einseitigen Beschichtung von Substraten ist es vorteilhaft, wenn von mindestens einer, auf der zu beschichtenden Seite des Substrates angeordneten Emissionsvorrichtung das Beschichtungsmedium emit tiert wird. Erfindungsgemäß emittiert mindestens ei ne, auf der entgegengesetzten Seite des Substrates angeordnete Emissionsvorrichtung Partikel als gelade nes Kompensationsmedium zum entgegengesetzt geladenen Beschichtungsmedium. Das Kompensationsmedium ist da durch charakterisiert, daß es im Gegensatz zum Be schichtungsmedium nicht dauerhaft am Substrat haftet. Als Kompensationspartikel eignen sich ionisierte gas förmige, flüssige und feste Medien wie beispielsweise ionisierte Luft.It is for one-sided coating of substrates advantageous if of at least one on the to arranged coating side of the substrate Emission device emit the coating medium is tiert. According to the invention emits at least one egg ne, on the opposite side of the substrate arranged emission device particles as charged compensation medium to the oppositely charged Coating medium. The compensation medium is there characterized by that in contrast to Be coating medium does not adhere permanently to the substrate. Ionized gas are suitable as compensation particles shaped, liquid and solid media such as ionized air.

Die elektrische Aufladung von Beschichtungs- und Kom pensationsmedium kann durch Leitung in Kontakt mit spannungsführenden Elektroden, durch Influenz, durch Reibungselektrizität (Tribo-Aufladung), durch Ionisa tion im Feld einer Corona-Entladung oder durch eine Kombination dieser Maßnahmen erfolgen. Die Partikel aufladung mittels Corona-Entladung findet bei Be schichtungspartikeln bevorzugt bei einem Elektroden potential zwischen 30 und 200 kV und bei Kompensa tionspartikeln ebenfalls bevorzugt bei einem Elektro denpotential zwischen 30 und 200 kV, besonders bevor zugt zwischen 60 und 120 kV statt. Die geeignete Spannung hängt jeweils ab von Form und Größe der Par tikel, von der eingestellten Luftströmungsge schwindigkeit in der Düse und dem Abstand der Emis sionsvorrichtungen vom Substrat.The electrical charging of coating and com Penetration medium can be in contact with live electrodes, through influence, through Frictional electricity (tribocharging), by Ionisa tion in the field of a corona discharge or by a These measures are combined. The particles Charging by means of corona discharge takes place at Be Coating particles preferred for an electrode potential between 30 and 200 kV and at Kompensa tion particles also preferred in an electric potential between 30 and 200 kV, especially before moves between 60 and 120 kV instead. The right one Tension depends on the shape and size of the par particles, from the set air flow rate speed in the nozzle and the distance between the emis sions devices from the substrate.

Gegenüber anderen Verfahren bietet das triboelektri sche Verfahren eine Reihe von Vorteilen wie hohes Eindringvermögen der geladenen Partikel in Hohlräume, problemlose Mehrschichtbeschichtung und hohe Aufla dungseffektivität. Das triboelektrische Verfahren eignet sich vor allem für Pulverlacke.Compared to other processes, triboelektri offers procedures a number of advantages such as high Penetration of charged particles into cavities, problem-free multi-layer coating and high circulation effectiveness. The triboelectric process is particularly suitable for powder coatings.

Zur Verbesserung der Schichthomogenität kleinerer Substrate oder zur ganzflächigen Beschichtung größe rer Substrate ist es vorteilhaft, wenn die auf der zu beschichtenden Substratseite bzw. den zu beschichten den Substratseiten angeordneten Emissionsvorrichtun gen parallel zur Substratoberfläche bewegt werden. Auch eine Variation der Abstände zwischen den Emis sionsvorrichtungen und dem Substrat sind zum Zwecke der Kantendeckung und Hohlrauminnenbeschichtung von beispielsweise Flaschen oder Helmen möglich. Beson ders vorteilhaft ist eine synchrone Bewegung gegen überliegender Emissionsvorrichtungen.Smaller to improve layer homogeneity Substrates or for full-surface coating rer substrates, it is advantageous if the on the coating substrate side or to be coated emission devices arranged on the substrate sides be moved parallel to the substrate surface. Also a variation of the distances between the emis tion devices and the substrate are for the purpose the edge coverage and cavity interior coating of for example bottles or helmets. Especially synchronous movement against is advantageous overlying emission devices.

Die Aufladung der Partikel kann in der Weise erfol gen, daß die auf einer Substratseite angeordneten Emissionsvorrichtungen während des gesamten Beschich tungsvorganges ausschließlich positiv geladene Parti kel und die gegenüberliegenden Emissionsvorrichtungen ausschließlich negativ geladene Partikel emittieren.The particles can be charged in this way gene that arranged on a substrate side Emission devices during the entire coating process only positively charged parties kel and the opposite emission devices only emit negatively charged particles.

Alternativ können von den auf einer Substratseite angeordneten Emissionsvorrichtungen abwechselnd Par tikel positiver und negativer Polarität und von den auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten Emissionsvorrichtungen Partikel mit jeweils entgegen gesetzter Polarität emittiert werden.Alternatively, of those on a substrate side arranged emission devices alternately par particles of positive and negative polarity and of the arranged on the opposite side Emission devices particles with each other set polarity are emitted.

Als mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichtbare Substrate eignen beispielsweise Stoffe wie Holz, MDF- Platten, Spanplatten, Glas, Papier, Pappe, Stoff, Ke ramik, Metalle wie Formteile aus Schwarz- oder Alu miniumblech, Kunststoffe wie Polyacetylen, Polyvinyl chlorid, Noryl, Acryl oder glasfaserferstärkten Kunststoffe, Laminate aus unterschiedlichen Werk stoffen oder Lebensmittel wie Backwaren oder Schoko lade. Die Substrate können sowohl starr als auch fle xibel sein. Ein simultanes Beschichten von am selben Werkstückträger befestigen Werkstücken unterschiedli cher elektrischer Leitfähigkeit ist möglich.As coatable with the method according to the invention For example, substrates are suitable for materials such as wood, MDF Panels, chipboard, glass, paper, cardboard, fabric, Ke ceramic, metals such as molded parts made of black or aluminum sheet metal, plastics such as polyacetylene, polyvinyl chloride, noryl, acrylic or glass fiber reinforced Plastics, laminates from different works substances or foods such as baked goods or chocolate load. The substrates can be both rigid and fle be flexible. Simultaneous coating of the same Workpiece carriers fasten different workpieces Electrical conductivity is possible.

Da mit dem Verfahren auch mehrere Schichten überein ander appliziert werden können, ist es für die Mehr schicht- und die Effektlackierung geeignet. So kann beispielsweise Pulverklarlack auf Pulverbasislacken appliziert werden.Since the process also coincided with several layers other can be applied, it is for the more layer and effect painting suitable. So can for example powder clearcoat on powder base coats be applied.

Als Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsge mäßen Beschichtungsverfahrens eignen sich erfindungs gemäß als Emissionsvorrichtungen handelsübliche Coro na- oder reibungsaufgeladene Sprühorgane, welche zu mindest Zuführungen und Kanäle für Luft und zu appli zierendes Beschichtungsmedium aufweisen. Mit der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind folglich keine erneuten Anschaffungskosten verbunden.As devices for performing the fiction According coating method are fiction according to Coro commercially available as emission devices wet or friction-charged spray organs, which too at least feeders and channels for air and to appli have decorative coating medium. With the Implementation of the method according to the invention consequently, no renewed acquisition costs.

Zur einseitigen Beschichtung kann bei der auf der nicht zu beschichtenden Substratseite angeordneten Emissionsvorrichtung die Beschichtungsmediumzudosie rung gesperrt werden, so daß beispielsweise nur die das Kompensationsmedium bildenden Luftpartikel elek trisch aufgeladen und in Richtung auf das Substrat emittiert werden.For one-sided coating, the on the arranged not to be coated substrate side Emission device the coating medium dosage tion are locked so that, for example, only the the compensation medium forming air particles elek charged and towards the substrate be emitted.

Der Abstand zwischen Corona- bzw. reibungsaufgelade nen Tribo-Sprühorganen und dem Substrat beträgt be vorzugt zwischen 100 und 300 mm bzw. zwischen 5 und 300 mm. Die Sprühabstände sind an die jeweilige Form, Größe und Dicke des Werkstückes sowie an die Parti kelgröße anzupassen.The distance between corona or friction charged NEN tribo spray organs and the substrate is preferably between 100 and 300 mm or between 5 and 300 mm. The spraying distances are based on the respective shape, Size and thickness of the workpiece as well as the parts adjust size.

Die Figur zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen elektrostatischen Beschichtungsverfahrens. Das Substrat 1 ist dabei zwischen zwei Emissionsvorrichtungen 2, 3 angeordnet. Angedeutet ist die Emission geladener Partikel durch die Emissionsvorrichtungen 2, 3. Wie durch die Pfeile 4 und 5 skizziert, werden die Emissionsvorrichtungen parallel zu den Substratoberflächen bewegt, wobei die Bewegung der beiden gegenüberliegenden Emissionsvor richtungen 2, 3 synchronisiert ist.The figure schematically shows a device for carrying out the electrostatic coating method according to the invention. The substrate 1 is arranged between two emission devices 2 , 3 . The emission of charged particles by the emission devices 2 , 3 is indicated. As outlined by arrows 4 and 5 , the emission devices are moved parallel to the substrate surfaces, the movement of the two opposite emission devices 2 , 3 being synchronized.

Nachfolgend wird je ein Ausführungsbeispiel des er findungsgemäßen Verfahrens für eine einseitige und eine zweiseitige Substratbeschichtung näher be schrieben.Below is an embodiment of each inventive method for a one-sided and be a two-sided substrate coating closer wrote.

Double-sided coating process

Nach der Reinigung und Entfettung des Substrats wird auf die Substratvorderseite eine Tribo-Handpistole mit Flachstrahl- oder Pralltellerdüse gerichtet. Beim Durchströmen des Aufladekanals werden die Pulverpar tikel positiv aufgeladen. After cleaning and degreasing the substrate a tribo handgun on the front of the substrate directed with flat jet or baffle plate nozzle. At the The powder par Item positively charged.

Auf die Rückseite des Substrates wird eine Corona- Handpistole (ohne Ionenreduzierung) mit Flachstrahl- oder Pralltellerdüse gerichtet. Die Elektrodenspan nung beträgt 100 kV. Pulverlackpartikel werden durch Kontakt mit den Luftionen der Corona negativ aufge laden.A corona is placed on the back of the substrate. Hand gun (without ion reduction) with flat jet or baffle plate directed. The electrode chip voltage is 100 kV. Powder coating particles are through Negative contact with the air ions of the corona load.

Beide Sprühorgane besitzen einen Abstand von ungefähr 100 mm zur Substratoberfläche und sind jeweils senkrecht auf diese gerichtet. Der Pulvermassenstrom beider Sprühorgane stimmt überein. Bei gleichzeitigem Beschichten gegenüberliegender Substratseiten ist die Bewegung gegenüberliegender Pulversprühorgane syn chronisiert. Die Pulversprühorgane bewegen sich je weils über die gesamte Substratfläche. Bei Pulver lacken wurden Schichtdicken zwischen 60 und 100 µm realisiert.Both spray organs are spaced approximately apart 100 mm to the substrate surface and are each directed perpendicular to this. The powder mass flow both spray organs match. At the same time Coating opposite sides of the substrate is the Movement of opposing powder spray organs syn chronized. The powder spray elements move each time because over the entire substrate area. With powder coatings were layer thicknesses between 60 and 100 microns realized.

Da bei den erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren die unterschiedliche Polarität der Ladungsträger auf den entgegengesetzten Substratseiten für den Aufbau und die Haftung der Pulverschicht verantwortlich ist, sind viele Variationen der Pulverauflademechanismen denkbar. Sowohl zur Erzeugung positiver als auch ne gativer Ladungsträger eigenen sich daher beispiels weise Auflademechanismen wie Corona-, ionenreduzierte Corona- oder Tribo-Aufladung sowie eine Kombination aus Tribo- und Corona-Aufladung.Since in the coating method according to the invention the different polarity of the charge carriers the opposite substrate sides for construction and the liability of the powder layer is responsible, are many variations of the powder charging mechanisms conceivable. Both for generating positive and ne negative charge carriers are therefore suitable, for example wise charging mechanisms such as corona, ion-reduced Corona or tribo charging as well as a combination made of tribo and corona charging.

Zur Erzielung einer guten Innenbeschichtung von Hohl räumen oder Profilteilen ist eine leichte Annäherung des Sprühorgans an die entsprechende Öffnung oder das Profil des Substrates ausreichend. To achieve a good interior coating of hollow clearing or profile parts is a slight approximation of the spraying device to the corresponding opening or Profile of the substrate sufficient.

Single-sided coating process

Nach erfolgter Reinigung werden zwei Sprühorgane wie für die beidseitige Beschichtung auf das Substrat gerichtet. Beim Corona-Sprühorgan wird die Pulverzu dosierung gesperrt, so daß nur Luft durch das Sprüh organ bläst. Da die geladenen Luftionen beweglicher sind als geladene Pulverpartikel, kann der Sprühab stand auf der nicht zu beschichtenden Substratrück seite vergrößert werden. Auch bei der einseitigen Beschichtung bringt eine synchrone Bewegung der bei den Sprühorgane Vorteile hinsichtlich der Beschich tungsqualität.After cleaning, two spray organs are like for double-sided coating on the substrate directed. With the corona sprayer, the powder becomes dosing locked so that only air through the spray organ blows. Because the charged air ions are more mobile are as charged powder particles, the spray can stood on the substrate not to be coated page can be enlarged. Even with the one-sided Coating teaches a synchronous movement of the the spray organs advantages with regard to coating quality.

Bei der Außenbeschichtung von Hohlkörpern wie Helmen genügt es, ein Corona-Sprühorgan in die Öffnung zu richten und mit einem Tribo-Sprühorgan die Bewegung für die Flächenbeschichtung auszuführen.When coating hollow bodies such as helmets on the outside it is sufficient to put a corona spraying device into the opening straighten and the movement with a tribo-sprayer for surface coating.

Bei Versuchen wurden an einen Kunststoff-Warenträger gleichzeitig leitende und nichtleitende Substrate befestigt und qualitativ hochwertig beschichtet.Tests were carried out on a plastic product carrier simultaneously conductive and non-conductive substrates fastened and coated with high quality.

Die nachfolgende Tabelle zeigt einige Beschichtungs beispiele. Die Substrate konnten sowohl einseitig als auch beidseitig beschichtet werden. Die Beschichtung seitlicher Substratkanten war unproblematisch. The following table shows some coatings examples. The substrates could be both one-sided and can also be coated on both sides. The coating side substrate edges was not a problem.

Claims

1. A method for the electrostatic coating of substrates arranged in the region between at least two electrically charged particle-emitting emission devices with free-flowing bulk materials as the coating medium, characterized in that
that from the respective on opposite sides of the substrate ( 1 ) arranged emission devices ( 2 , 3 ) particles of opposite polarity are emitted and
that the device emitted by at least one emission device ( 2 , 3 ) represents the coating medium.

2. A method for the electrostatic coating of substrates according to claim 1, characterized in that the substrate ( 1 ) is not grounded.

3. A method for the electrostatic coating of substrates according to claim 1 or 2, characterized in that the coating medium is emitted on opposite substrate sides of at least one emission device ( 2 , 3 ).

4. A method for the electrostatic coating of substrates according to claim 1 or 2, characterized in
that the coating medium is emitted from at least one arranged on the substrate side to be coated Emissionsvor direction ( 2 ) and
the particles emitted by at least one emission device ( 3 ) arranged on the opposite side of the substrate constitute a compensation medium.

5. Process for electrostatic coating of Substrates according to one of the preceding claims che, characterized, that the coating medium and / or the Kompen sationsmedium through line in contact with span leading electrodes, by influenza, by Frictional electricity (tribo-charging) or by ionization in the field of a corona discharge or a combination of these measures is charged.

6. Process for electrostatic coating of Substrates according to one of the preceding claims che, characterized, that the coating medium and / or the Kompen sationsmedium by ionization in the field of a Co rona discharge at an electrode potential is charged between 30 and 200 kV.

7. Process for electrostatic coating of Substrates according to one of the preceding claims che, characterized, that pourable bulk as coating media goods such as ceramic powders such as enamel or ze ment, powder coatings such as epoxy, polyester or Acrylate powder or powder such as sugar or salt or a mixture of at least two of these Components are used.

8. Process for electrostatic coating of Substrates according to one of the preceding claims che, characterized, that as compensation medium ionized media in solid physical state can be used.

9. A method for the electrostatic coating of substrates according to one of the preceding claims, characterized in that at least the emission devices ( 2 , 3 ) emitting the coating medium are moved during the coating relative to the substrate.

10. Process for electrostatic coating of Substrates according to claim 9, characterized in net that the movements of opposite emissions directions are synchronized.

11. A method for the electrostatic coating of substrates according to one of the preceding claims, characterized in that of the emission devices ( 2 ) arranged on one side of the substrate, only positively charged particles during the entire coating process and of the coating organs arranged on the opposite side ( 3 ) only negatively charged particles are emitted.

12. A method for the electrostatic coating of substrates according to one of claims 1 to 10, characterized in that of the emission devices ( 2 ) arranged on one side of the substrate alternately particles of positive and negative polarity and of the emission devices ( 3 ) arranged on the opposite side with particles opposite polarity are emitted.

13. A method for the electrostatic coating of substrates according to any one of the preceding Ansprü surface, characterized in that as substrates ( 1 ) materials such as wood, MDF boards, chipboard, glass, paper, cardboard, fabric, Kera mic, metals such as sheets, plastics such as polyacetylene, polyvinyl chloride, noryl, acrylic or glass fiber reinforced plastics, laminates made of different materials or foods such as baked goods or chocolate.

14. A method for the electrostatic coating of substrates according to one of the preceding claims, characterized in that substrates ( 1 ) of different electrical conductivity are coated simultaneously.

15. A method for the electrostatic coating of substrates according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of layers are applied one above the other on the substrate ( 1 ).

16. Device for carrying out an electrostatic coating process according to one of the preceding claims, consisting of at least two emission devices ( 2 , 3 ) which have at least inlets and channels for air and the coating medium, the emission devices ( 2 , 3 ) corona and / or are friction-charged spray organs.

17. Device for carrying out an electrostatic coating process according to claim 16, characterized in that emission devices ( 2 , 3 ) for emitting the compensation medium are separated from the metering of the coating medium.

18. Device for performing an electrostatic the coating method according to claim 16, characterized in that the corona Spray organs a distance from the substrate between Have 100 and 300 mm and the friction loaded spray organs a distance from the substrate have between 5 and 300 mm.