DE19636234C5

DE19636234C5 - Method and device for the electrostatic coating of substrates

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Publication number: DE19636234C5
Application number: DE1996136234
Authority: DE
Inventors: Markus Dipl.-Ing. Cudazzo; Ralph Dipl.-Ing. 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: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2016-09-07
Also published as: WO1998009734A1; DE19636234C2; DE19636234A1

Abstract

Verfahren zur elektrostatischen Beschichtung von im Bereich zwischen mindestens zwei, elektrisch geladene Partikel emittierenden Emissionsvorrichtungen angeordneten Substraten mit rieselfähigen Schüttgütern als Beschichtungsmedium, dadurch gekennzeichnet,
daß von den jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des Substrates (1) angeordneten Emissionsvorrichtungen (2, 3) Partikel entgegengesetzter Polarität emittiert werden und
daß die von mindestens einer Emissionsvorrichtung (2, 3) emittierten Partikel das Beschichtungsmedium darstellen.Process for the electrostatic coating of substrates arranged in the region between at least two emitting devices emitting electrically charged particles and free-flowing bulk materials as coating medium, characterized
in that particles of opposite polarity are emitted by the respective emission devices (2, 3) arranged on opposite sides of the substrate (1), and
in that the particles emitted by at least one emission device (2, 3) constitute the coating medium.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elektrostatischen Beschichtung von Substraten mit einem rieselfähigen Beschichtungsmedium. Die Substrate sind dabei im Bereich zwischen mindestens zwei Emissionsvorrichtungen angeordnet. Die Emissionsvorrichtungen emittieren elektrisch geladene Partikel.The The invention relates to a method and a device for electrostatic Coating of substrates with a free-flowing coating medium. The substrates are in the range between at least two emission devices arranged. The emission devices emit electrically charged particles.

Elektrostatische Beschichtungsverfahren stellen in der modernen Industrielackierung sowohl wirtschaftlich als auch technisch die optimalsten Lösungen dar, da sie zum einen die anlagetechnischen Voraussetzungen für weitgehende Automatisierung besitzen und zum anderen einen hohen Wirkungsgrad ermöglichen.electrostatic Coating processes pose in modern industrial painting both economically and technically the most optimal solutions, On the one hand, they have the technical requirements for extensive operation Own automation and on the other hand, a high degree of efficiency enable.

Bei elektrostatischen Beschichtungsverfahren werden die zu applizierenden Partikel, beispielsweise Naß- oder Pulverlacke, elektrisch aufgeladen und über ein Beschichtungsorgan auf die Oberfläche des zu beschichtenden Substrates appliziert. Auf der Oberfläche des Substrates haften die Partikel aufgrund Coulombscher Anziehungskräfte.at electrostatic coating methods are the ones to be applied Particles, such as wet or powder coatings, electrically charged and via a coating organ on the surface applied to the substrate to be coated. On the surface of the Substrates adhere the particles due to Coulomb attraction forces.

Hinsichtlich der Partikelaufladung lassen sich verschiedene Mechanismen unterscheiden. Partikel können durch Ionisation im Feld einer Corona-Entladung, durch Reibungselektrizität (sog. Tribo-Aufladung), durch Leitung in Kontakt mit spannungsführenden Elektroden oder durch Influenz aufgeladen werden.Regarding The particle charging can be different mechanisms. Particles can by ionization in the field of a corona discharge, by friction electricity (so-called. Tribo-charging), by conduction in contact with live Electrodes or charged by Influenz.

Bei der Aufladung mittels Corona-Elektroden werden die Beschichtungspartikel als Sprühwolke durch das Gebiet der Corona-Entladung geführt. Bei der triboelektrischen Aufladung wird bei der Berührung und Trennung zweier Stoffe mit ungleichen dielektrischen Eigenschaften mechanische in elektrische Energie umgewandelt. 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 beschrieben. 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 beschichtende Fläche zusätzlich beschleunigt wird.When charging by means of corona electrodes, the coating particles are guided as a spray cloud through the area of the corona discharge. In the triboelectric charging mechanical and electrical energy is converted at the touch and separation of two substances with dissimilar dielectric properties. The coating particles are charged as a result of friction. Such solutions are for. In DE 24 55 161 C2 and EP 0 437 383 A1 described. Where to after DE 24 55 161 C2 a grounded surface should be coated with particulate material. In this case, a capacitor is charged and an area of the capacitor with the same polarity as the charged particulate coating material is arranged so that it is additionally accelerated in the direction of the surface to be coated.

Zur Erhöhung des Auftragswirkungsgrades und zur Verbesserung 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 Erdung verbunden. Substrate mit einem Oberflächenwiderstand von über 1 GΩ benötigen hingegen Zusatzmaßnahmen, mit deren Hilfe ein Ladungstransport zur Erdung ermöglicht wird.to increase the order efficiency and to improve the coating quality, it is common to to ground coating substrate. Substrates with an electrical surface resistivity until about 1 GΩ directly above conductive contacts connected to the ground. Substrates with a surface resistivity from above On the other hand, 1 GΩ is needed Additional measures with the help of which a charge transport to ground is made possible.

Da bei allen gebräuchlichen Verfahren zur elektrostatischen Beschichtung eine Werkstückerdung notwendig ist, die Erdungsmaßnahmen und eventuell erforderliche Zusatzmaßnahmen aber von der elektrischen Leitfähigkeit des Werkstückes abhängig sind, ist eine gleichzeitige Beschichtung von Werkstücken unterschiedlicher Leitfähigkeit verfahrenstechnisch sehr aufwendig. Insbesondere bereitet es große Probleme, Werkstücke, welche aus Teilen unterschiedlicher Leitfähigkeit zusammengesetzt sind, homogen zu beschichten.There with all common ones Method for electrostatic coating a workpiece ground necessary, the grounding measures and possibly required additional measures but of the electrical conductivity of the workpiece dependent are a simultaneous coating of workpieces is different conductivity procedurally very expensive. In particular, it causes great problems, workpieces, which are composed of parts of different conductivity, to coat homogeneously.

Gebräuchliche Zusatzmaßnahmen zur Erdung schlecht leitender Substrate sind beispielsweise das Aufbringen einer elektrisch leitfähigen Schicht wie Leitlösungen oder Leitlack auf die Oberfläche des Substrates oder das Erwärmen des Substrates zur Senkung des Oberflächenwiderstandes. Üblich ist auch das Hinterlegen 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 poorly conductive substrates are, for example, the application an electrically conductive Layer like control solutions or conductive paint on the surface of the substrate or heating of the substrate for lowering the surface resistance. It is usual also depositing the substrate with a grounded, conductive layer made of metal foil, conductive solution or conductive paint to over on the substrate back Influenzierte charges allow charge transport to ground.

Diese herkömmlichen Maßnahmen zur Beschichtung von Substraten mit hohem Oberflächenwiderstand sind mit einer Reihe von verfahrenstechnischen Nachteilen behaftet. So erfordert die Verwendung von Leitlösungen oder Leitlacken zusätzliche Arbeitsgänge und Kontrollschritte beim Beschichtungsprozeß. Auch das Erwärmen der Substrate vor der elektrostatischen Beschichtung stellt einen zusätzlichen Arbeitsgang dar und ist mit erhöhtem Energieeinsatz verbunden.These usual activities for coating substrates with high surface resistance are with a Series of procedural disadvantages. So requires the use of conducting solutions or conductive inks extra operations and control steps in the coating process. Also heating the Substrates before the electrostatic coating provides an additional Operation is and is with increased Energy input connected.

Das Hinterlegen von Substraten mit Metallfolien ist kompliziert und äußerst aufwendig. Zwar ist es möglich, 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 homogenen Schichtaufbau stören. Die Entwicklung, Regulierung und Optimierung geeigneter Beschichtungsanlagen ist ebenfalls mit einem sehr hohen Aufwand verbunden.The Deposit of substrates with metal foils is complicated and extremely expensive. While it is possible for simple substrate geometries, the workpiece on prefabricated moldings made of metal. These must however, the substrate shape is extremely accurate customized be, because even small air gaps a homogeneous layer structure to disturb. The development, regulation and optimization of suitable coating systems is also associated with a very high cost.

Zur Vermeidung dieser Nachteile sind Verfahren im Einsatz, bei welchen die Substratrückseite mit bipolar ionisierter Luft besprüht wird. Analog zu einer leitfähigen Hinterlegung für einen Ladungstransport läßt sich dadurch eine Erdung des Substrates erzielen. Die bipolar ionisierte Luft wird mittels einer Corona-Entladung erzeugt, welche sich an mindestens einer Elektrodenspitze ausbildet. Für den bipolar ionisierten Luftstrom ist kennzeichnend, daß er als Ganzes elektrisch neutral ist.to Avoidance of these disadvantages are methods in use, in which the substrate backside is sprayed with bipolar ionized air. Analogous to a conductive deposit for one Charge transport can be thereby achieve grounding of the substrate. The bipolar ionized Air is generated by means of a corona discharge, which is on at least one electrode tip forms. For the bipolar ionized airflow is characteristic that he as a whole is electrically neutral.

Ähnlich wird auch bei der in EP 0 437 383 A1 beschriebenen Lösung verfahren.Similarly, in the case of EP 0 437 383 A1 method described.

In der Praxis hat sich herausgestellt, daß zur Erzielung einer guten Schichtqualität bei hochohmigen Substraten die Verwendung bipolar ionisierer Luft häufig lediglich als unterstützende Maßnahme in Kombination mit anderen, oben beschriebenen Zusatzmaßnahmen geeignet ist.In In practice, it has been found that to achieve a good film quality For high-resistance substrates, the use of bipolar ionizing air often merely as supportive measure in combination with other additional measures described above suitable is.

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 becomes common in connection with liquid Coating materials used. For coating powders has Namely shown in particular without further supportive 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 Ionisierungen der Luft vollständig aus. Allerdings ist auch bei der Verwendung bipolar ionisierter Luft eine unmittelbare Erdung der Substratrückseite notwendig.at The use of bipolar ionized air due to the low currents with changing polarity as many portions of the air are ionized as for a charge transport relative to the Grounding in the immediate vicinity the substrate back needed become. For the purpose of grounding low ionization of the Air completely out. However, even when used bipolar ionized Air an immediate grounding of the substrate back necessary.

Allen erwähnten Verfahren gemeinsam ist eine schwierige Innenbeschichtung von Hohlräumen, Aussparungen, Nuten und dergleichen (Faraday-Käfig). Es zeigt sich, daß mit steigendem Oberflächenwiderstand des Substrates der Aufwand für die Beschichtungsmaßnahmen zunimmt. Meist müssen mehrere Maßnahmen kombiniert werden, um eine ausreichende Schichtqualität zu erzeugen.all mentioned Common process is a difficult interior coating of cavities, recesses, Grooves and the like (Faraday cage). It turns out that with rising surface resistance of the Substrates the effort for the coating measures increases. Most need combined several measures be used to produce sufficient layer quality.

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 angesprochen worden. Dem soll aber durch gut dosierbare Pulverförderung, Einflußnahme auf die Aufladung des Beschichtungsmaterials und durch Erdung bzw. Zwangserdung entgegengetreten werden.there is the problem of the neutral zones that occur through the so-called Faraday cages in "defazet", 31st year, no. 8/1977, pp. 313-317 been addressed. But this should be achieved by well-dosed powder conveying, influence on the charging of the coating material and by grounding or forced earthing be countered.

Desweiteren ist in US 4,197,331 ein System beschrieben wie es bei Fotokopieren eingesetzt werden kann. Dabei wird ein nichtleitendes Element auf einer Seite mittels Elektroden elektrostatisch teilweise aufgeladen und auf der anderen Seite des Elementes haften dann elektrostatisch geladene Partikel (Toner) in den geladenen Bereichen des Elementes.Furthermore, in US 4,197,331 describes a system how it can be used with photocopying. In this case, a non-conductive element on one side by means of electrodes electrostatically partially charged and then adhere to the other side of the element electrostatically charged particles (toner) in the charged 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 Pulverlacken, problemlos beschichtet werden können, und welches sich für die Innenbeschichtung von Hohlräumen, Aussparungen, Nuten ohne Schichtstörungen eignet.outgoing Of these disadvantages, it is an object of the invention. a procedure and a device for the electrostatic coating of substrates to create, with which also very high-impedance substrates in one Operation without further additional measures and pretreatments both on one side and on both sides with free-flowing bulk solids, in particular with powder coatings, can be easily coated, and which is for the inner coating of cavities, Recesses, grooves without layer disturbances is suitable.

Diese Aufgabe wird in verfahrenstechnischer Hinsicht durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und was eine Vorrichtung anbelangt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 16 gelöst. Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der jeweiligen Lösung dar.These Task is in procedural terms by the characterizing Features of claim 1 and as regards a device by the characterizing features of claim 16 solved. The under claims represent advantageous embodiments and developments of the respective solution represents.

Indem von den jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des Substrates angeordneten Emissionsvorrichtungen Partikel entgegengesetzter Polarität emittiert werden, wobei die von mindestens einer Emissionsvorrichtung emittierten Partikel das Beschichtungsmedium darstellen, lassen sich die Substrate ohne aufwendige Erdungsmaßnahmen oder zusätzliche Arbeitsgänge wahlweise einseitig oder beidseitig beschichten.By doing from each to opposite Side of the substrate arranged emission devices particles opposite polarity be emitted, wherein the at least one emission device emitted particles represent the coating medium the substrates without elaborate grounding measures or additional operations either one-sided or two-sided coating.

Bei dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren lagern sich gegenpolig geladene Partikel auf gegenüberliegenden Seite des Substrates an und sind aktiv am Aufbau der Schicht und an der Schichthaftung beteiligt. Die entgegengesetzt geladenen Partikel bleiben auf der Substratoberfläche haften, weil sie sich aufgrund Coulombscher Kräfte gegenseitig durch das Substrat hindurch anziehen. Es werden polarisierbare Anteile im Substrat in eine Vorzugsrichtung ausgerichtet, was zu Partikelhaftung beiträgt. Bei Beschichtungsverfahren des Standes der Technik tritt gerade dieser Effekt nicht auf, da die auf das Substrat applizierten Ladungen möglichst schnell über die Substraterdung abfließen sollen, damit der Schichtaufbau nicht negativ beeinflußt wird.In the coating method according to the invention, charged particles of opposite polarity are deposited on the opposite side of the substrate and are actively involved in the structure of the layer and in the layer adhesion. The oppositely charged particles remain adhered to the substrate surface because they attract each other through the substrate due to coulombic forces. Polarizable components in the substrate are aligned in a preferred direction, which contributes to particle adhesion. In coating processes of the prior art, this effect does not occur, since the charges applied to the substrate should flow off as quickly as possible over the substrate ground, so that the layer structure does not adversely affect becomes fluent.

Ein wichtiger Aspekt der Erfindung ist die Tatsache, daß keine Erdung des Substrates notwendig ist. Aus diesem Grund können mehrere Substrate unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit oder aus Teilen unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit zusammengesetzte Substrate gleichzeitig in einem Arbeitsschritt homogen beschichtet werden. So sind etwa Reparaturarbeiten an metallischen, teilweise blankgeschliffenen und teilweise noch beschichteten Werkstücken, beispielsweise Kotflügeln, problemlos möglich.One important aspect of the invention is the fact that no Grounding of the substrate is necessary. Because of this, several can Substrates of different electrical conductivity or parts of different electrical conductivity composite substrates simultaneously in one step be homogeneously coated. For example, repairs to metallic, partially polished and partially coated workpieces, for example fenders, easily possible.

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 eignet sich insbesondere für pulverförmige Stoffe wie Pulverlacke, bei welchen im Gegensatz zu flüssigen Benetzungsstoffen, welche einen Flüssigkeitsfilm ausbilden, keine adhäsive Haftung auftritt.When According to the invention, coating media are free-flowing bulk materials, such as ceramic powders. such as enamel or cement, powder coatings such as epoxy, polyester or Acrylate powder or other powdery substances such as sugar or Salt. The inventive method is particularly suitable for powdery substances such as powder coatings, in which, in contrast to liquid wetting agents, which a liquid film train, no adhesive Liability occurs.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß eine gute Beschichtungsqualität nahezu unabhängig vom Oberflächenwiderstand des Substrates ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich jedoch sowohl Leiter als auch Isolatoren beschichten. Das Verfahren eignet sich insbesondere auch für eine qualitativ hochwertige Beschichtung von beispielsweise Hohlräumen, Aussparungen, Profilen und Nuten, ohne daß Zeit- und kostenaufwendige Zusatzmaßnahmen erforderlich wären.It has been shown in practice that a good coating quality almost independently from the surface resistance of the substrate. However, with the method according to the invention can be coat both conductors and insulators. The method is suitable especially for a high-quality coating of, for example, cavities, recesses, Profiles and grooves, without time and costly additional measures would be required.

Als Emissionsvorrichtungen eignen sich beispielsweise herkömmliche Beschichtungsorgane wie Sprühpistolen. Bevorzugt finden solche Emissionsvorrichtungen Verwendung, mit denen Partikelladung, Partikelmassenstrom, usw. gezielt steuerbar sind. Bei größeren Substraten oder zur Verbesserung der Schichthomogenität können auf einer oder auf beiden Seiten des Substrates auch mehr als eine Emissionsvorrichtung angeordnet sein.When Emission devices are for example conventional Coating organs such as spray guns. Preferably, such emission devices are used with which Particle charge, particle mass flow, etc. are specifically controlled. For larger substrates or to improve the layer homogeneity may be on one or both Pages of the substrate also arranged more than one emission device be.

Zur beidseitigen Beschichtung von Substraten wird auf jeder Werksückseite von mindestens einer Emissionsvorrichtung das Beschichtungsmedium emittiert, wobei von auf der einen Seite des Substrates angeordneten Vorrichtungen positiv geladene Beschichtungspartikel und von auf der anderen Seite des Substrates angeordneten Vorrichtungen negative Beschichtungspartikel emittiert werden.to Two-sided coating of substrates is on each back of the factory of at least one emission device, the coating medium emitted, arranged on one side of the substrate Devices positively charged coating particles and on the other side of the substrate arranged devices negative Coating particles are emitted.

Zur einseitigen Beschichtung von Substraten ist es vorteilhaft, wenn von mindestens einer, auf der zu beschichtenden Seite des Substrates angeordneten Emissionsvorrichtung das Beschichtungsmedium emittiert wird. Erfindungsgemäß emittiert mindestens eine, auf der entgegengesetzten Seite des Substrates angeordnete Emissionsvorrichtung Partikel als geladenes Kompensationsmedium zum entgegengesetzt geladenen Beschichtungsmedium. Das Kompensationsmedium ist dadurch charakterisiert, daß es im Gegensatz zum Beschichtungsmedium nicht dauerhaft am Substrat haftet.to one-sided coating of substrates, it is advantageous if of at least one, on the side of the substrate to be coated arranged emission device emits the coating medium becomes. Emitted according to the invention at least one, 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 characterized by the fact that it unlike the coating medium not permanently on the substrate liable.

Die elektrische Aufladung von Beschichtungs- und Kompensationsmedium kann durch Leitung in Kontakt mit spannungsführenden Elektroden, durch Influenz, durch Reibungselektrizität (Tribo-Aufladung), durch Ionisation im Feld einer Corona-Entladung oder durch eine Kombination dieser Maßnahmen erfolgen. Die Partikelaufladung mittels Corona-Entladung findet bei Beschichtungspartikeln bevorzugt bei einem Elektroden potential zwischen 30 und 200 kV und bei Kompensationspartikeln ebenfalls bevorzugt bei einem Elektrodenpotential zwischen 30 und 200 kV, besonders bevorzugt zwischen 60 und 120 kV statt. Die geeignete Spannung hängt jeweils ab von Form und Größe der Partikel, von der eingestellten Luftströmungsgeschwindigkeit in der Düse und dem Abstand der Emissionsvorrichtungen vom Substrat.The electrical charging of coating and compensation medium can by conduction in contact with live electrodes, by influenza, by friction electricity (Tribo charging), by ionization in the field of a corona discharge or by a combination of these measures. The particle charge by corona discharge in the case of coating particles, preferably takes place with an electrode Potential between 30 and 200 kV and compensation particles also preferred at an electrode potential between 30 and 200 kV, more preferably between 60 and 120 kV instead. The suitable Tension is hanging depending on the shape and size of the particles, from the set air flow speed in the nozzle and the distance of the emission devices from the substrate.

Gegenüber anderen Verfahren bietet das triboelektrische Verfahren eine Reihe von Vorteilen wie hohes Eindringvermögen der geladenen Partikel in Hohlräume, problemlose Mehrschichtbeschichtung und hohe Aufladungseffektivität. Das triboelektrische Verfahren eignet sich vor allem für Pulverlacke.Over other Process, the triboelectric method offers a number of advantages how high penetrating power the charged particles in cavities, easy multi-layer coating and high charging efficiency. The triboelectric Method is especially suitable for powder coatings.

Zur Verbesserung der Schichthomogenität kleinerer Substrate oder zur ganzflächigen Beschichtung größerer Substrate ist es vorteilhaft, wenn die auf der zu beschichtenden Substratseite bzw. den zu beschichtenden Substratseiten angeordneten Emissionsvorrichtungen parallel zur Substratoberfläche bewegt werden. Auch eine Variation der Abstände zwischen den Emissionsvorrichtungen und dem Substrat sind zum Zwecke der Kantendeckung und Hohlrauminnenbeschichtung von beispielsweise Flaschen oder Helmen möglich. Besonders vorteilhaft ist eine synchrone Bewegung gegenüberliegender Emissionsvorrichtungen.to Improvement of the layer homogeneity of smaller substrates or to the whole area Coating of larger substrates it is advantageous if the on the substrate side to be coated or the substrate sides to be coated arranged emission devices parallel to the substrate surface to be moved. Also, a variation of the distances between the emission devices and the substrate are for the purpose of edge coverage and internal cavity coating For example, bottles or helmets possible. Especially advantageous is a synchronous movement of opposing emission devices.

Die Aufladung der Partikel kann in der Weise erfolgen, daß die auf einer Substratseite angeordneten Emissionsvorrichtungen während des gesamten Beschichtungsvorganges ausschließlich positiv geladene Partikel und die gegenüberlie genden Emissionsvorrichtungen ausschließlich negativ geladene Partikel emittieren.The charging of the particles can take place in such a way that the arranged on a substrate side emission devices during the entire coating process exclusively positively charged Particles and the opposing emission devices emit only negatively charged particles.

Alternativ können von den auf einer Substratseite angeordneten Emissionsvorrichtungen abwechselnd Partikel positiver und negativer Polarität und von den auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten Emissionsvorrichtungen Partikel mit jeweils entgegengesetzter Polarität emittiert werden.alternative can from the emission devices arranged on a substrate side alternately particles of positive and negative polarity and of the one on the opposite Side arranged emission devices particles each with opposite polarity be emitted.

Als mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichtbare Substrate eignen beispielsweise Stoffe wie Holz, MDF-Platten, Spanplatten, Glas, Papier, Pappe, Stoff, Keramik, Metalle wie Formteile aus Schwarz- oder Aluminiumblech, Kunststoffe wie Polyacetylen, Polyvinylchlorid, Noryl, Acryl oder glasfaserferstärkten Kunststoffe, Laminate aus unterschiedlichen Werkstoffen oder Lebensmittel wie Backwaren oder Schokolade. Die Substrate können sowohl starr als auch flexibel sein. Ein simultanes Beschichten von am selben Werkstückträger befestigen Werkstücken unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit ist möglich.When with the method according to the invention coatable substrates are suitable, for example, for materials such as wood, MDF boards, Chipboard, glass, paper, cardboard, cloth, ceramics, metals such as moldings made of black or aluminum sheet, plastics such as polyacetylene, Polyvinyl chloride, Noryl, acrylic or glass fiber reinforced plastics, Laminates of different materials or food like Baked goods or chocolate. The substrates can be both rigid and to be flexible. Apply a simultaneous coating to the same workpiece carrier workpieces different electrical conductivity is possible.

Da mit dem Verfahren auch mehrere Schichten übereinander appliziert werden können, ist es für die Mehrschicht- und die Effektlackierung geeignet. So kann beispielsweise Pulverklarlack auf Pulverbasislacken appliziert werden.There several layers are applied one above the other with the method can, is it for the multi-layer and the effect paint suitable. So, for example Powder clearcoat can be applied to powder-based paints.

Als Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahrens eignen sich erfindungsgemäß als Emissionsvorrichtungen handelsübliche Corona- oder reibungsaufgeladene Sprühorgane, welche zumindest Zuführungen und Kanäle für Luft und zu applizierendes Beschichtungsmedium aufweisen. Mit der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind folglich keine erneuten Anschaffungskosten verbunden.When Devices for carrying out the coating method according to the invention are suitable according to the invention as emission devices commercial Corona or friction-loaded spray organs, which at least feeds and channels for air and have to be applied coating medium. With the implementation of the inventive method Consequently, no re-acquisition costs are associated.

Zur einseitigen Beschichtung kann bei der auf der nicht zu beschichtenden Substratseite angeordneten Emissionsvorrichtung die Beschichtungsmediumzudosierung gesperrt werden, so daß beispielsweise nur die das Kompensationsmedium bildenden Partikel elektrisch aufgeladen und in Richtung auf das Substrat emittiert werden.to one-sided coating can be at the on the not to be coated Substrate side arranged emission device the Beschichtungsmediumzudosierung be locked so that, for example only the particles forming the compensation medium are electrically charged and emitted toward the substrate.

Der Abstand zwischen Corona- bzw. reibungsaufgeladenen Tribo-Sprühorganen und dem Substrat beträgt bevorzugt 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 Partikelgröße anzupassen.Of the Distance between corona or tribo-spray devices and the substrate preferably between 100 and 300 mm or between 5 and 300 mm. The Spraying distances are to the particular shape, size and thickness of the workpiece as well as to the particle 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 Emissionsvorrichtungen 2, 3 synchronisiert ist. The figure shows schematically a device for carrying out the electrostatic coating method according to the invention. The substrate 1 is between two emission devices 2 . 3 arranged. The emission of charged particles by the emission devices is indicated 2 . 3 , As by the arrows 4 and 5 outlined. The emission devices are moved parallel to the substrate surfaces, wherein the movement of the two opposite emission devices 2 . 3 is synchronized.

Nachfolgend wird je ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens für eine einseitige und eine zweiseitige Substratbeschichtung näher beschrieben.following is ever an embodiment the method according to the invention for one one-sided and a two-sided substrate coating described in more detail.

Verfahren für beidseitige Beschichtungmethod for bilateral coating

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 Pulverpartikel positiv aufgeladen.To the cleaning and degreasing of the substrate is on the front of the substrate a Tribo hand gun with flat jet or baffle plate nozzle directed. When flowing through of the charging channel, the powder particles are positively charged.

Auf die Rückseite des Substrates wird eine Corona-Handpistole (ohne Ionenreduzierung) mit Flachstrahl- oder Pralltellerdüse gerichtet. Die Elektrodenspannung beträgt 100 kV Pulverlackpartikel werden durch Kontakt mit den Luftionen der Corona negativ aufgeladen.On the backside of the substrate becomes a corona handgun (without ion reduction) directed with flat jet or baffle plate nozzle. The electrode voltage is 100 kV powder paint particles are made by contact with the air ions the corona charged negatively.

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 synchronisiert. Die Pulversprühorgane bewegen sich jeweils über die gesamte Substratfläche. Bei Pulverlacken werden Schichtdicken zwischen 60 und 100 μm realisiert.Both sprinklers have a distance of about 100 mm to the substrate surface and are each directed perpendicular to this. The powder mass flow both spray organs matches. With simultaneous coating of opposite substrate sides is the movement opposite Pulversprühorgane synchronized. The powder spraying organs each move over the entire substrate surface. In powder coatings layer thicknesses between 60 and 100 microns are 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 negativer Ladungsträger eigenen sich daher beispielsweise 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 on the opposite sides of the substrate are responsible for the structure and adhesion of the powder layer Lich, many variations of the powder charging mechanisms are conceivable. For example, charging mechanisms such as corona, ion-reduced corona or tribo charging as well as a combination of tribo and corona charging are suitable both for generating positive and negative charge carriers.

Zur Erzielung einer guten Innenbeschichtung von Hohlräumen oder Profilteilen ist eine leichte Annäherung des Sprühorgans an die entsprechende Öffnung oder das Profil des Substrates ausreichend.to Achieving a good internal coating of cavities or Profile parts is an easy approach of the sprayer to the appropriate opening or the profile of the substrate is sufficient.

Verfahren für einseitige Beschichtungmethod for one-sided coating

Nach erfolgter Reinigung werden zwei Sprühorgane wie für die beidseitige Beschichtung auf das Substrat gerichtet. Auch bei der einseitigen Beschichtung bringt eine synchrone Bewegung der beiden Sprühorgane Vorteile hinsichtlich der Beschichtungsqualität.To completed cleaning are two spray organs as for the two-sided Coating directed to the substrate. Even with the one-sided Coating brings a synchronous movement of the two spray organs Advantages in terms of 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.at the outer coating of hollow bodies like helmets is enough it, a corona spray organ in the opening to direct and with a tribo-spraying the movement for surface coating perform.

Bei Versuchen wurden an einen Kunststoff-Warenträger gleichzeitig leitende und nichtleitende Substrate befestigt und qualitativ hochwertig beschichtet.at Attempts were made to a plastic goods carrier simultaneously conductive and non-conductive substrates attached and coated with high quality.

Die nachfolgende Tabelle zeigt einige Beschichtungsbeispiele. Die Substrate konnten sowohl einseitig als auch beidseitig beschichtet werden. Die Beschichtung seitlicher Substratkanten war unproblematisch.The The following table shows some coating examples. The substrates could be coated on one side as well as on both sides. The coating of lateral substrate edges was unproblematic.

Claims

Method for the electrostatic coating of substrates in the region between at least two emitting devices emitting emitting particles emitting emitting devices with free-flowing bulk materials as the coating medium, characterized in that from each of opposite sides of the substrate ( 1 ) arranged emission devices ( 2 . 3 ) Particles of opposite polarity are emitted and that of at least one emission device ( 2 . 3 ) emitted particles constitute the coating medium.

Process for the electrostatic coating of substrates according to Claim 1, characterized in that the substrate ( 1 ) is not grounded.

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

Process for the electrostatic coating of substrates according to claim 1 or 2, characterized in that at least one emission device arranged on the substrate side to be coated ( 2 ) the coating medium is emitted and that of at least one emission device arranged on the opposite substrate side ( 3 ) emitted particles represent a compensation medium.

Process for the electrostatic coating of Substrates according to one of the preceding claims, characterized that this Coating medium and / or the compensation medium by conduction in contact only live Electrodes, by influence, by friction electricity (Tribo-charge) or by ionization in the field of a corona discharge or by a combination of these measures is charged.

Process for the electrostatic coating of Substrates according to one of the preceding claims, characterized that this Coating medium and / or the compensation medium by ionization in the field of a corona discharge at an electrode potential between 30 and 200 kV is charged.

Process for the electrostatic coating of Substrates according to one of the preceding claims, characterized that as Coating media free-flowing Bulk goods like ceramic powders such as enamel or cement, powder paints such as epoxy, Polyester or acrylate powder or powder such as sugar or salt or a mixture of at least two of these components used become.

Process for the electrostatic coating of Substrates according to one of the preceding claims, characterized that as Kompensationsmediem ionized media used in solid state become.

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

Process for the electrostatic coating of Substrates according to claim 9, characterized in that the movements opposed Emission devices are synchronized.

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

Process for the electrostatic coating of substrates according to one of Claims 1 to 10, characterized in that emission devices arranged on a substrate side ( 2 ) alternately particles of positive and negative polarity and of the arranged on the opposite side emission devices ( 3 ) Particles each having opposite polarity are emitted.

Process for the electrostatic coating of substrates according to one of the preceding claims, characterized in that as substrates ( 1 ) Substances such as wood, MDF boards, chipboard, glass, paper, cardboard, fabric, ceramics, metals such as sheets, plastics such as polyacetylene, polyvinyl chloride, Noryl, acrylic or glass fiber reinforced plastics, laminates of different materials or foods such as baked goods or chocolate are used ,

Process 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.

Process for the electrostatic coating of substrates according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate ( 1 ) several layers are applied one above the other.

Device for carrying out an electrostatic coating method according to one of the preceding claims, comprising at least two emission devices ( 2 . 3 ), which have at least feeds and channels for air and the coating medium, wherein the emission devices ( 2 . 3 ) Corona and / or friction-loaded spray elements are.

Apparatus for carrying out an electrostatic coating method according to claim 16, characterized in that emission devices ( 2 . 3 ) are separated from the metered addition of the coating medium for emission of the compensation medium.

Device for carrying out an electrostatic Coating method according to claim 16, characterized in that that the Corona spray members have a distance to the substrate between 100 and 300 mm and the friction-charged sprayers have a distance to the substrate between 5 and 300 mm.