DE2429081A1 - Elektrostatisches pulverueberzugsverfahren - Google Patents

Description

TVrrNTANV.'ÄLTE

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. ΝΙΠΜΑΝΝ . DR. M. KOHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT

MÖNCHEN HAMBURG

TELEFON= 55547« 8000 MD N CH E N 2,

TELEGRAMME: KARPATENT MATHI LDENSTRASSE 12

V/. 42 049/74 - Eo/lie'- 18. Juni 1974

Eu₁Ji Photo Film Co., Ltd. I'linaini Ashigara-shi, Kanagawa (Japan)

und

Chugoku Marine Paints, Ltd. Hiroshima-Shi, Japan

Elektrostatisches Pulverüberzagsverfahren

Die Erfindung betrifft" ein elektrostatisches i'ulverüberzugsverfahren zum Aufziehen eines Kucters auf üie Oberfläche eines Gegenstandes.

Genäss der Erfindung wird ein elektrostatisches Pulverüberzugsverfahren zuia elektrostatischen überziehen dex* Oberfläche eines Gegenstandes mit eineia "Überzugspulver angegeben, v/elches darin besteht, dass elektrostatisch ein geladenes Überzugspulver einheitlich auf die Oberfläche eines Gegenstandes entweder durch Streuen und anschliescende Ladung des Überzugspulvers oder durch Ladung und anschliessendes Streuen des überzugspulvers abgeschieden VZiI¹U und selektiv das abgeschiedene überzugspulver von den Bereichen der Oberfläche des Gegenstandes, an

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denen der Überzug nicht gewünscht wird, durch Anlegung einer stärkeren.Kraft an das Überzugspulver als die zwischen dem Überzugspulver und der Gegenstandoberfläche ausgebildeten elektrostatischen Ilaftungskraft entfernt wird. Die Entfer-nungsstufe wird durch Luftabbiasen oder durch ein Saugverfahren bewirkt. Als zusätzliche Ausführungsform umfasst das Überzugsverfahren gemäss der Erfindung auch die Erhitzung der Oberfläche des Gegenstandes, so dass sich ein musterartiger aufgezogener Film auf dem Oberflächenteil des Gegenstandes, der für die Überzugsbehandlung erforderlich ist, ausbildet.

Bekanntlich sind Überzugspulver vorteilhafter als Anstriche vom Lösungsmitteltyp in einer Anzahl von Gesichtspunkten. Uberzugspulver sind frei von Urcgebungsverunreinigungen, da kein Lösungsmittel verwendet wird. Weiterhin kann ein dickerer Überzug des Pulvers auf der Oberfläche eines Gegenstandes durch ein einziges Verfahren erhalten werden und die erhaltene Überzugsschicht hat ausgezeichnete Eigenschaften.

Bei zu verarbeitenden Metallmaterialien werden, allgemein ausgedrückt, die Materialien zunächst einer primären Anstrichsbehandlung zur Lieferung von Korrosionsbeständigkeit unterzogen und v/erden dann für die anschliessenden Bearbeitungsstufen unter Einschluss von Schweissung oder dgl. markiert. Die von der primären Anstrichsbehandlung erhaltene Überzugsschicht muss eine Stärke grosser als etwa 100 bis 200 Hikron haben, um eine ausreichende Beständigkeit gegen physikalische Schlageinwirkung oder chemische Einwirkung zu haben, die bei der anschliessenden Bearbeitung stattfindet;. Da im. Rahmen dieses Gesichtspunktes ein Anstrich vom Lösungsmitteltyp eine Überzugsschicht mit einer so geringen Dicke wie einige 10 Kikron

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bei einem einzigen Anstrichverfahren bilden kann, wird die erhaltene Überzugsschicht durch physikalische Schlageinwirkung oder chemische Einwirkung während der anschliessenden Bearbeitung wesentlich geschädigt. Aus diesem Grund muss, falls die Überzugsschicht aus einem Anstrich vom Lösungsmitteltyp gebildet ist, die Anstrichsbehandlung einige Haie wiederholt werden.

Das zu bearbeitende Hetallmaterial wird andererseits einer Anstrichsbehandlung als erster Behandlung unterzogen, wie bereits vorstehend angegeben. Infolgedessen ist das Überzugsraaterial auch auf den Teil der Oberfläche eines Gegenstandes aufgetragen, welcher keinerlei Überzugsbehandlung erfordert. Der auf diese Weise unnötig überzogene Oberflächenteil ist ein Mangel bei der anschliessenden Bearbeitung.

Insbesondere im Fall des Schweissens wird der Gegenstand auf eine hohe Temperatur erhitzt und die auf dem zu schweissenden Oberflächenteil aufliegende Überzugsschicht wird, abgebrannt oder thermisch zu Gasen zersetzt. Diese Gase füllen die Hohlräume in der Schweissperle als Blasenlöeher oder ITadellöeher, wodurch die Schweissfestigkeit wesentlich verringert wird.

Es ist deshalb günstig, dass keine Überzugsschicht auf dem Oberflächenteil des zu sehweissenden Gegenstandes vorliegt, da eine derartige Überzugsschicht, falls sie vorliegt, entfernt werden muss.

Die Anwesenheit einer derartigen Überzugsschicht bildet einen grossen Mangel insbesondere beim Schweissen von Hochspannungastahl, der in der letzten Zeit am häufigsten verwendet wird.

Beim Schmelzschneiden ergibt die Anwesenheit einer derartigen Überzugsschicht auf dem zu schneidenden Oberflächenteil nicht nur eine Verminderung der Schneidgeschwin-

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digkeit oder eine Schädigung der Schneidoberflächen, sondern auch eine Schädigung der Überzugsschicht selbst, dadurch, dass die hohe Temperatur der Umgebung ernsthaft das Uberzugsmaterial schädigt. Deshalb muss der geschädigte Oberflächenteil erneut überzogen werden, was bedeutet, dass die vorhergehende Überzugsbehandlung aus dem geschnittenen Oberflächenteil ohne Wert ist.

Der Oberflächenteil eines Gegenstandes, der nicht überzogen werden muss, erstreckt sich etwas breit an jeder Seite einer Arbeitslinie. Diese Ausdehnung ist allgemein gesprochen, grosser als 5 bis 10 cm an Jeder Seite der Arbeitslinie in Abhängigkeit von der Art des eingesetzten Gegenstandes und von der Art der Arbeitslinie selbst. Falls deshalb eine Überzugsbehandlung durchgeführt werden könnte, bei denen dieser Teil unüberzogen bliebe, würde eine bemerkenswerte Arbeitswirksainkeit und Kostenverringerung erhältlich sein.

Zu diesem Zweck wird gegenwärtig eine Überzugsbehandlung unter Anwendung eines Anstrichsmittels vom Losungstyp in der Praxis ausgeführt, wobei der Anstrich auf die Oberfläche eines Gegenstandes aufgesprüht wird, nachdem eine Abdeckung oder ein Kaskierungsmaterial auf den ^berflächenteil aufgetragen wurde, der keinen Überzug erfordert, um den sogenannten "musterartigen überzug" zu erhalten. Dieses übliche Verfahren kann jedoch nicht einfach auf einen elektrostatischen Pulverüberzug angewandt werden. Insbesondere werden, da die elektrostatisch abgeschiedenen Pulver zur Bildung einer überzugsschicht erhitzt werden müssen, die Überzugspulver auf dem maskierenden Film eine Schicht ähnlich zur derjenigen, welche dem einen Überzug erfordernden Oberflächenteil überlagert, falls der Gegenstand erhitzt wird und der Ilaskierungsfilm an' Ort und Stelle belassen wird. Infolgedessen v/erden die Pulver auf dem Maskierungsfilm

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wertlos.und die Kosten der zerstörten Pulver erhöhten die Gesamtkosteh. Dadurch müssen die Maskierungsfilme selbst verbrauchbar sein. ·

"■- Um die vorstehenden Nachteile zu vermeiden, ist es ratsam, den Haskierungsfilm vor der Wärmebehandlung zu entfernen, jedoch fallen dann die auf dem Maskierungsfilm abgeschiedenenüberzugspulver teilweise auf den Oberflächenteil·, wovon der^; Film abgeschält wurde, so dass sich hierauf der sogenannte "Schleier" bildet. Falls weiterhin die

\ Oberfläche einen, relativ grossen Bereich einnimmt, ist es sehr-schwierig, den Maskierungsfilm ohne Schädigung der aus dem Oberflächenteil, der den Überzug erfordert, abgeschiedenen Überzugspulver zu entfernen.

Aus diesen Gründen"ist die Anwendung eines, derartigen Maskierungsfilmes bei einem elektrostatischen Pulverüberzugsverfahren sehr nachteilig.

Die Elektrophotographie ist bekanntlich ein weiteres · Verfahren zur Äuft.ragung von elektrostatischen Pulverüberzügen auf eine Gegenstandsoberfläche als Muster. Spezifischer werden bei diesem phötographischen Verfahren geladene photoleitende Pulver auf die Oberfläche eines Gegenstandes gestreut und dann wird der Teil der photoleitenden Pulver, der an ein optisches Bild entsprechend dem Verfahren der japanischen Pa.tentveröffentlichung 2264-5/196J oder der britischen Patentschrift 990 558 ausgesetzt wurde, hiervon entfernt, so dass ein optisches Bild der photoleitenden Pulver ausgebildet wird. Bevor die Ladungen in den photo.1 eitenden Pulvern entladen sind, werden elektrostatische Überzugspulver mit Ladungen der gleichen Polarität wie die ersteren Ladungen auf die Gegenstandsoberfläche aufgestreut. Nach diesen Behandlungen scheiden sich auf Grund des Aufbaus von elektrostatischen Abweisungskräften die Überzugspulver nicht auf dem optischen Bild des photo-

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leitenden Pulvers ab, sondern auf dem C/berflächenteil, wovon die photoieitenden Pulver entfernt wurden. Anschliessend wird die Gegenstandsoberfläche einheitlich, an aktives Licht ausgesetzt und dann wird das Bild aus den photoleitenden Pulvern entfernt, so dass ein musterartiger Überzug erhalten wird.

Obtiohl dieses photographisches Verfahren als einer der erfolgreichsten Verfahren zur Erzielung eines musterartigen Überzuges bezeichnet werden kann, ergeben sich die folgenden Nachteile auf Grund der Anwendung des photoleitenden Pulvers. Die Überzugspulver werden in die photoleitenden Pulver eingemischt, wenn die letzteren Pulver gewonnen werden, so dass die elektronischen photographischen Eigenschaften der photoleitenden Pulver einschliesslieh optischer Verzögex'ung entsprechend geschädigt werden. Falls in diesem Falle die photoleitenden Pulver, die nit, den tjberzugspulvern vermischt sind, wieder verX'/endet v/erden sollen, müssen die letzteren Pulver abgetrennt werden.

Es ist jedoch sehr schwierig, die Trennung so durchzuführen, dass eine hohe Reinheit und eine hohe Ausbeute erhalten xtfird. Die Ursache liegt darin, dass, falls zwei unterschiedliche Arten von Pulvern, wie photoleitendes Pulver und Überzugspulver, miteinander vermischt werden, sie aneinander auf Grund der zwischen ihnen erfolgten Reibungsladungen haften. Diese Erscheinung wird noch ausgeprägter, wenn die geladenen Überzugspulver mit photoleitendei Pulver vermischt sind. Schwierigkeiten bei der Trennung treten auch auf, da die beiden Pulver eine ähnliche Teilchengrösse besitzen, nämlich einen Durchmesser von etwa 20 bis 150 Hikron.

Die Trennung ist nicht absolut unmöglich, jedoch sind zur Erzielung hoher Reinheit und eines hohen Ausraasses an Trennung komplizierte nassnahmen und Behandlungen er-

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forderlich., welche sämtliche Bemühungen hinsichtlich ■einer Kostenherabsetzung aufheben.

Der erhaltene.überzugsfilm wird andererseits durch den Schleier im Hintergrundteil geschädigt, der während der Ausbildung der Bilder auf den photoleitenden Pulvern gebildet wird, sowie durch EVermischen der photoleitenden Pulver mit den Überzugspulvern, viel ehe s während der Auslöschung des speziellen Bildes stattfindet, geschädigt.

Bei dem in Frage stehenden photοgraphischen Verfahren wird weiterhin das Überzugspulver auf das Bild des photoleitenden Pulvers bewegt, falls das Ladungspotential des Überzugspulvers höher als das Oberflächenpotential der photoleitenden Pulver ist. Falls deshalb ein zufriedenstellender Überzug ohne eine derartige unerwünschte Wanderung erhalten werden soll, ist die Stärke der anfänglich erhältlichen Überzugsschicht entsprechend begrenzt. Da es anders ausgedrückt, unmöglich ist, einen dicken Überzug mit einer Stärke grosser als 100 bis 200 Mikron mit einer einzigen Auftragung zu erhalten, müssen einige Überzüge während des Bearbeitungsverfahrens auf den einzusetzenden Metallgegenstand angewandt werden.

Ein musterartiger Überzug kann mit beträchtlichen Schwierigkeiten unter Anwendung eines weiteren üblichen Verfahrens ausgeführt werden, beispielsweise durch genaue Steuerung einer Sprühpistole für . die elektrostatische Pülverzugsbehandlung . Man nimmt an, dass diese Schwierigkeit auftritt, weil die geladenen Überzugspulver sich längs der elektrischen Kraftlinien bewegen, die sich zwischen dem Sprühpistole und dem Gegenstand ausbilden und da die elektrischen Kraftlinien selbst gleichmässig radial von der Sprühpistole zu dem Gegenstand ausgehen, werden auch die Überzugspulver radial von der Sprühpistole

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zu (fern Gegenstand ausgebreitet.

Somit v/erden die verstreuten Pulver auf der Oberfläche des Gegenstandes über einen weiten Bereich in einer Stärke und einer ungleichmässigen Stärke abgeschieden, d. h. die abgeschiedene Schicht der Pulver ist an den kugelförmigen Bereichen dünn. Selbst unter Verwendung einer Spritzpistole mit derartigen Eigenschaften ist es daher unmöglich, einen mustergleichen überzug zu erhalten.

Gemäss der Erfindung werden Überzugspulver gleichmässig auf der Oberfläche eines Gegenstandes verteilt und werden dann geladen oder auch die Übersugspulver werden geladen und dann gleichnässig auf der Oberfläche des Gegen-Standes verstreut. Danach verbleiben die Überzugspulver, die auf dem die Überzugsbehandlung erfordernden Oberflächenteil abgeschieden sind, darauf durch die Wirkung der dazwischen vorliegenden elektrostatischen Adhäsionskraft, während die Überzugspulver, die auf dem Oberflächenteil abgeschieden sind, der keine Überzugsbehandlung erfordert, unter Verwendung eines Luftstroms oder dgl. oder unter Anwendung von Saugwirkung entfernt v/erden, so dass ein mustergleicher überzug der übersugspulver erhalten v/erden kann. Wie sich aus der folgenden detailierten Beschreibung ergibt, besteht ein wesentliches Merkmal der Erfindung darin, dass die Überzugspulver auf dem Oberflächenteil, der keine Überzugsbehandlung erioialert, unter Verwendung eines Luftstroms oder einer Saugmethode in solcher Weise, dass die Ladungen, die zur Abscheidung der Überzügspulver auf der Gegenstandsoberfläche verv;endet wurden, unversehrt bleiben, entfernt wird.

Die Fig. 1 bis 3 geben schematische Ansichten wieder, welche die Stufen des erfindungsgemässen Verfahrens zeigen.

Die Fig. 4- und 5 sind graphische Darstellungen, welche

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~ 7 —

die Abschnitte der mit Pulver überzogenen Teilen des nach dem Verfahren der Erfindung erhältlichen Gegenstandes wiedergeben. .

Tig. 6 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine Äusführungsform einer Vorrichtung darstellt, mit der das Verfahren der Erfindung durchgeführt werden kann.

Die meisten der dem- .Fachmann bekannten Überzugspulver können als Überzugsmaterial gemäss der Erfindung verwendet werden. Beispielsweise gehören zu Harzen, die als Binder in dem Überzugsmaterial verwendet werden können, wärmehärtende Harze, wie beispielsweise Epoxyharze, Phenolharze, ungesättigte Polyester, Polyurethane, Siliconharze und dgl. und thermoplastische Harze, wie beispielsweise PoIyvinylchloridharze, Polyvinyläcetatharze, Celluloseacetatbutyratharze, Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymere, Acrylharze, Polyvinylalkoholharze, Polyäthylenharze, PoIycarbonatharze, Polypropylenharze, Polyamidharze, PoIyfluorkohlenstoffharze und dgl. Die im allgemeinen verwendeten uberzugspulver" enthalten ein Pigment und eines solcher Harze, die einen Durchmesser von etwa 20 bis 150 Mikron aufweisen, es sei jedoch darauf hingewiesen,, dass ausschliesslich aus dem Harz aufgebaute Pulver gleichfalls verwendet werden können. Bevorzugte Harze sind Polyamide, Polyester, Polyvinylchloridharze, Epoxyharze und Acrylharze.

Die detailierte Erörterung geeigneter überzugsrtiaterialien ergibt sich aus den folgenden Literaturstellen:

(1) A.B. Zimmermann und G. Kappas, PVP, 55(2),

57(1965);

(2) K. K. Oesterle und I. Szasz, J.O.C.C.A., 48('1O),

956(1965); -

(3) Tadashi Kubota, Paint Technical News, No. 69, veröffentlicht von Shell Chemicals Corporation;

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- ίο -

Coating Te elm ig ue s, 67(14-), 8(1962); und

(5) britische Patentschrift 1 040 897.

Falls dariiberhinaus eine Stahlplatte als typischer Vertreter eines zu überziehenden Gegenstandes verwendet wird, kann, das Verfahren der Erfindung am wirksamsten angewendet werden, wenn solche Überzugspulver eingesetzt werden, die ausiⁿeichende Haftung ohne Zuhilfeaahm· des Grundierüberzugs erhalten können, was sich aus dem Konzept der Erfindung ergibt, Somit sind Uberzugspulver, die ein Epoxyharz, einen thermoplastischen oder wärmehärtenden Polyester oder ein wärmehärtendes Acrylharz als Harzkomponente enthalten, für diese Anwendung besonders geeignet. Jedes leitende Material, wie beispielsweise Aluminium Kupfer, Silber, Gold und deren Gemische sowie deren Legierungen kann als zu überziehender Gegenstand verwendet werden und es kann auch ein dünner Film aus Aluminium, Palladium, Kupfer, Silber und Gold oder ein Zinnoxid auf Glas aufgezogen werden oder es kann ein Harzmaterial als zu überziehender Gegenstand eingesetzt werden.

Die folgenden beiden Methoden können angewendet »/erden, v/o ein Grundiermateriäl verwendet wird. Bei einem Verfahren wird das Grundiermateriäl über die gesamte Oberfläche des Gegenstandes aufgezogen. Diese Methode kann angewendet v/erden, wo der Grundierüberzug nicht sehr nachteilig für die anschliessenden Behandlungsmassnahmen ist, da die Menge des Grundiermaterials relativ gering ist. Bei dem anderen Verfahren wird eine Maske über den Obex*- flächenteil,der keine Überzugsbehandlung erfordert, aufgebracht, und dann erfolgt die Aufbringung des Grundierüberzugs und durch Aufsprühen oder dgl., für das ein mustergleicher Überzug erhalten wird.

Die Erfindung wird nun im einzelnen unter -Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In Fig. 1 bezeichnet

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das Bezugszeichen "1 einenzu überziehenden Gegenstand. Gegebenenfalls kann der Gegenstand 1 vorher unter Verwendung einer Körnungsrnethode oder unter Verwendung einer Säureätzmethode oberflächenbehandelt werden, um Korrosionsbeständigkeit zu liefern, bevor er den Überzugsverfahren unterworfen wird. Bezugzeichen 2 bezeichnet Überzugspulver, die auf der Oberfläche des Gegenstandes 1 verstreut werden (beispielsweise gemäss der US-PS 3 4-18 972, und die geladen werden. Bezugzeichen 3 bezeichnet die in den Überzugspulvern 2 ausgebildeten Ladungen. Diese Überzugspulver 2 haften an der Oberfläche des Gegenstandes 1 auf Grund der dazwischen ausgebildeten elektrostatischen Anziehungskraft.

■In" Fig." 2 können die Überzugspulver 2, die auf den Oberflächenteilen 4 und 5 des Gegenstandes 1 abgeschieden sind, unter Verwendung eines Gebläses 6 abgeblasen \verden. Bezugszeichen 7 bezeichnet die weggeblasenen Überzugspulver. Die Rückgewinnung der verstreuten Überzugspulver 7 kann dadurch erfolgen, dass ein Luftstrom im allgemeinen über den Gegenstand .1 erzeugt wird und die Pulver 7 in dem Luftstrom zur Weiterleitung zu einer Gewinnungseinrichtung (nicht gezeigt) mitgenommen werden.

Das Entfernen der auf dem Oberflächenteil,der keine Überzugsbehandlung erfordert, liegenden Überzugspulver kann auch unter Anwendung von Saugkraft,wie in Fig. 3 gezeigt, herbeigeführt werden. Bezugsseichen 8 bezeichnet eine Säugöffnung, die mit Lagern, Sollen oder Hadern so ausgestattet ist, dass sie glatt auf der Oberfläche des Gegenstandes 1 ohne irgendwelche Schädigung gleitet. Die auf diese Weise durch.Saugwirkung entfernten Überzugspulver werden durch eine Leitung 9 zu einer Rückgewinnungseinrichtung 10 zur Wiederverwendung gefördert.

In der nächsten Stufe wird der Gegenstand, auf dem

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die Überzugspulver elektrostatisch in mustergetreuer Weise abgeschieden sind, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, unter Bildung eines Überzugsfilms darauf erhitzt. Es kann beispielsweise eine Hochfrequenz-Heizmethode zur Wärmebehandlung der Überzugspulver angewendet werden. Eine geeignete anwendbare Erhitzungstemperatur ist höher als der Schmelzpunkt des Binders, jedoch geringer als Zersetzungstemperatur des vorliegenden Färbemittels.

Der so erhaltene Überzugsfilm kann eine mustergleiche Stärke von mehr als etwa 100 bis 500 Mikron, bevorzugt 100 bis 200 Mikron aufweisen. Darüberhinaus kann, da die auf anderen als den Bereichen,von denen die Überzugspulver entfernt worden sind, liegenden Überzugspulver mit dem den ersteren Bereichaientsprechenden Oberflächenteil elektrostatisch haftend verbunden sind, die Grenze zwischen den Oberflächenteilen mit und ohne einer Überzugsschicht sehr klar mit scharf gebildeten Bändern begrenzt werden. Somit kann der Gegenstand der anschliessenden Behandlung, wie beispielsweise Schweissen oder Schneiden, unterzogen werden, ohne durch die Überzugspulver beeinträchtigt zu v/erden, weil der zu behandelnde Teil praktisch keinen Überzug aufweist.

Allgemein v/erden nach der Schweiss- oder Schneidbehandlung des Gegenstandes beide Oberflächen des Gegenstandes erhitzt und folglich ist der mustergleiche Überzug auf beiden Oberflächen des Gegenstandes erforderlich. Dieses Erfordernis kann durch das Verfahren der Erfindung erfüllt werden, indem das Verfahren gleichzeitig auf beide Oberflächen angewendet wird. In dieser Hinsicht ist es klar, dass eine Wiederholung eines Oberflächenüberzugs dieses Erfordernis befriedigt.

Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung

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der Erfindung. Falls nicht anders angegeben, beziehen sich alle Teile, Prozentgehalte, Verhältnisse und dgl. auf das Gewicht. . . '

Beispiel 1

Über7.ugspulver eines Polyestertyps wurden zunächst auf die Oberfläche einer Stahlplatte mit einer Grosse von 1-m χ 1 m unter Verwendung einer elektrostatischen Pulverüberzugsvorrichtung aufgebracht und dann wurde ein Teil der Überzugspulver auf dem keine Überzugsbehandlung erfordernden Oberflächenteil unter Verwendung einer Luftströmung weggeblasen. Ein mustergleicher Überzug wurde auf diese Weise erhalten.

Die für die Luftabblasmethode verwendete Düse war aus einem Iletallzylinder mit einem Durchmesser von 10 mm gefertigt und war mit einem Luftkompressor verbunden.

Der Luftdruck betrug 5 bis 6 kg/cm und die Düse wurde mit ihrer 10 bis 25 mm über der Oberfläche der Stahlplatte angeordneten Spitze bewegt. Die Luftströmungsgeschv/indigkeit wurde auf 15 bis 40 m/sec an der Oberfläche der Stahlplatte eingestellt. Die Anordnung der Düse war so, dass die Düse in einem Winkel von O bis 30° mit Bezug auf eine Linie senkrecht zur Oberfläche der. Stahlplatte geneigt war.

Die Düse wurde über die Stahlplatte, die mit den Überzugspülvern elektrostatisch beschichtet war, mit einer Geschwindigkeit von 60 cm/min bis 9 m/min bewegt. Eine andere Luftströmung wurde rund um die Düse angeordnet, um die abgeblasenen Überzugspulver zurückzugewinnen.

Nach diesem Beispiel wurde eine Übefzugsschicht mit einer Stärke von 200 Mikron erhalten, wie in Fig. 4· gezeigt, ist.

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In Fig. 4 bezeichnet die Abszisse R den Radialabstand von der Achse der Luftdüse, während die Ordinate T die Stärke der erhaltenen Überzugsschicht angibt. Die Bezugszeichen r^ und T_x, geben die Stellung des Düsenrandes bzw. die tatsächliche Stärke der Überzugsschicht (200 Mikron) an.

In Fig. 4 zeigen die Kurven 101, 102 und 103 die Stärkenverteilung am Rand der Überzugsschicht für eine Luftströmungsgeschwindigkeit von 30 m/sec und für einen Winkel von 5° zwischen der Düse und der Stahlplatte, wobei die Bewegungs- oder Streuungsgeschwindigkeit der Düse variiert wird. Die Streuungsgeschwindigkeit für die Kurven 101, 102 bzw. 103 lagen bei 1m/min, 3 m/min oder 9 m/min.

Aus dieser Erläuterung ergibt sich, dass der Abstand zwischen dem Punkt rp und dem Schnittpunkt mit der Abszisse einer senkrechten Linie zu der Abszisse, gezogen von dein Punkt, wo die Schicht für die Kurve 101 den Wert von.T^, erreicht, etwa 2 bis 3 ein betrug. In gleicher Weise wurden zufriedenstellende Ergebnisse untex· anderen als in Fig. 4 angegebenen Bedingungen erhalten.

Auf diese Weise kann ein zufriedenstellender mustergleicher Überzug unter Verwendung einer Luftabblasmethode erhalten werden.

Beispiel 2

Eine Saugmethode wurde zur Erzielung eines mustergleichen Überzugs durch, selektives Absaugen von Überzugspulvern, die elektrostatisch auf einer Stahlplatte abgeschieden worden v/aren, angewendet.

Dieses Beispiel wurde unter Verwendung einer Stahlplatte als Gegenstand mit...einer Grosse von 1 m χ 2 m χ 10 mn

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in ähnlicher Weise wiein Beispiel 1 beschrieben, durchgeführt. Eür das Saugverfahren wurde ein Vakuumreiniger

" verwendet,. der ein Saugvakuum^von 2'kg/cm aufwies. Die Säugöffnung bestand aus einem Metallzylinder mit einem Durchmesser von 10 m und der mit Vellungen auf der Peripherie des Zylinderendteils ausgebildet war, Um. auf,der Säugöffnung zu gleiten, waren Lager, VaIζen oder Räder mit dem Führungsende der Saugöffnung verbunden.

Die Saugöffnung wurdemit der Oberfläche der Stahlplatte in Berührung gebracht und darauf mit einer Geschwindigkeit von 1 m/min bis 10 m/min bewegt. In diesem Beispiel stand jedoch die Saugöffnung senkrecht mit Bezug auf die Oberfläche der Stahlplatte. Die aus diesem Beispiel erhaltenen Ergebnisse sind in 3?ig. 5 wiedergegeben. Das Bezugszeichen rp bezeichnet den Rand der Saugöffnung, während die Kurven 105 und 106 die jeweiligen Ergebnisse entsprechend den Saugöffnungsstreugeschwindigkeiten auf der Stahlplatte

von 10 m/min und 3 m/min angeben. Wie sich aus Fig. 5 ergibt, war die Stärkenverteilung dieses Beispiels schärfei· als die von Beispiel 1. Genauer betrug der Abstand zwischen dem Punkt r_? und dem Schnittpunkx; der Abszisse einer senkrechten Linie, die von dem Punkt, wo die Schicht für die Kurve 106 den Wert von T,- erreichte, zu der Abszisse gezogen wurden weniger als 1 mm,

Beispiel 3

Eine gekrümmte Platte mit einem Kindestkrümmungsradius von 0,5 m wurde einem ähnlichen elektrostatischen Pulverüberzugsverfahren wie das geiaäss Beispiel 1 -unterzogen und die Uberzugspuiver vmrden in- mustergleicher Weise unter Verwendung einer Luftabblas- oder Saugmethode von der so überzogenen gekrümmten Platte entfernt.

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Die Abblasdüse und die Saugöffnung waren gleich denen von Beispiel 1 und 2 ebenso wie ihre Anordnungen. In dieser Ausführungsform lag der Winkel zwis-chen der Oberfläche der gekrümmten Platte und der Düse oder Saugöffnung bei einem vorbestimmten Wert im Bereich von O bis 30°.

Zufriedenstellende Ergebnisse ähnlich wie die der Beispiele Λ und 2 wurden erhalten.

Beispiel 4

Eine Luftblasdüse und eine Saugöffnung mit einer Vielzahl an von der kreisförmigen abweichenden Querschnittsformen wurde verwendet. Die gewählten Formen vtfaren elliptisch oder rechtwinklig und die Grossen wurden variiert.

Eine ebene Platte und eine gekrümmte Platte (mit einem Mindestkrümmungsradius von 0,5 m) wurden als zu überziehender Gegenstand verwendet.

In diesem Beispiel wurden gleichfalls zufriedenstellende Ergebnisse ähnlich denen der Beispiele 1 und 2 erhalten.

Beispiel 5

Es wurden Versuche unter Anwendung des Verfahrens von Beispiel Λ mit einem Epoxyharz als elektrostatisches Überzugspulver durchgeführt. Nach Überziehen des Gegenstandes unter den folgenden Bedingungen wurde der überzogene Gegenstand^der--Gasschneid^:behandlung unterworfen:

1. Ep oxyüb erz ug sp ulv er

Die Epoxyüberzugspulver wurden unter Verwendung folgender Komponenten hergestellt:

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Epikote 1004-Harz

(Shell Chemicals Corporation) 68,48 Teile Epicure 108

(Shell Chemicals Corporation) ' 11,52 Teile Fliessreguliermittel (Metallseife) 1,00 Teile Pigment (Silicagel) und Füllstoff (Bentoritj. 19,00 Teile

Diese Bestandteile wurden geschmolzen und unter Verwendung eines Z-Mischers bei einer Temperatur von 80 bis 90° während 10 Minuten vermischt. Bevor die Härtungsreaktion sehr weit fortgeschritten war, wurde das erhaltene Jberzugsmaterial unter Verwendung einer Pulverisiervorrichtung zu Pulvern mit einem Durchmesser von 20 bis 90 Mikron gemahlen.

2. Pulverüberzugsbedingungen Aufgegebene Spannung - 60 KV · Luftdruck " . 3,5 kg/m

. Spritzpistole Elektrostatische

Pulverüberzugsvorrichtung, hergestellt von GEHiL Corp.

Einbrennbedingung 230 C, 30 Minuten

Stärke der "Oberzugs-

schicht etwa 200 Mikron

3* : Verfahrensmethode zur musterartigen Entfernung von Überzugspulvern.

Die gleiche wie in Beispiel 1. 4. Gasschneidbedingungen.

Schmelzschneidvorrichtung Automatische Gas-

. sehn ei dinas chine vom Typ IK 12 E, hergestellt von der Japan Fusion-Cutbing Hachine Kanufactui'ing Corp.

Düse Hr. 1

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Höhe der Düse Sauerstoffdruck

Acetylendruck Winkel der Düse

5 cm

2,5 kg/cm zum Schneiden

0,3 kg/cm^ zum Vorerhitzen

0,2? kg/cm²
90°

Versuchsergebnisse

.Art der Tesfrolatt-e

Gemass der Erfindung

kein überzug Epoxy-zinkreicher Grundi e rüb era ug (Schneiden mit Grundierschicht)

Schneidgeschwindigkeit
(mm/min)

Rauheit der

Schnittfläche (WES)

650

I.Klasse

650

I.Klasse

460

3- Klasse

Der hier verwendete Ausdruck "V/ES" ist eine Abkürzung für "Japan Welding Engineering Standard".

In den vorstehenden Ausführungsformen wurde die Beschreibung auf die Anwendung einer einzelnen Düse gerichtet. In diesem Fall muss die Düse in zwei-dimensionaler Weise gemäss der Fläche der Gegenstandsoberfläche, auf der die Pulver abgeschieden sind, bewegt v/erden. Hier besitzt die Bewegungsgeschwindigkeit der Düse eine Eigenbegrenzung und die vorstehenden Ausführungsformen können nicht in wirksamer Weise eine bildweise Entfernung der Überzugspulver herbeiführen, wo ein derartiges Ergebnis in einem kurzen Zeitraum erwünscht ist.

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DaKer kann eine Mehrzahl von Düsen nebeneinander' so angeordnet werden, dass die Saug- und Luftblasvorgänge unabhängig voneinander ausgeführt werden. Dann kann die Streüungsgeschwindigkeit der Gegenstandsoberfläche erhöht werden und das Entfernen der Pulver auf der Gegenstandsober fläche: kann über einen weiten Bereich in einfacher Weise erfolgen.-

Diese Modifizierung wird in Verbindung mit lig. 6 beschrieben, in der Bezugszeichen 11 eine Metallplatte bezeichnet, die versehweisst oder durch Schmelzschwei ssen bearbeitet werden soll./Diese Platte 11 wird in Sichtung des.Pfeils durch eine Fördereinrichtung oder einen Vagen

14 mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 12 m/min gefördert. "Bei einer, bei Ca)' gezeigten Stellung werden die Uberzugspulver.elektrostatisch geladen und gleichmässig auf der Metallplatte 11 unter Verwendung einer Überzugsvorrichtung

15 abgeschieden. Bei . einer Stellung (b) werden die Üb'erzugspulver auf dem Oberflächenteil,der keinen Überzug erfordert, davon durch die Saug- oder Luftblasmethode unter Verwendung einer Entfernungsvorrichtung 16 entfernt.

Die Metallplatte 1 kann auch stationär gehalten werden, wahrend die Überzugsvorrichtung 15 und die Entfernungsvörrichtung 16 zur Herbeiführung der oben'beschriebenen tJberzugsbehandlung relativ bewegt werden.

In einer Ausführungsform einer Entfernungsvorrichtung, in der die Entfernungsbehandlung durch Saugen erfolgt, kann die Vorrichtung mit wenigstens zwei Reihen von Säugöffnungen ausgestattet sein, die so angeordnet sind, dass deren Abdeckbereiehe teilweise einander überlappen. Kontrollventile"zur Regu.ri"eruTagnäeS' hindurchgehenden Luft■-—■ Stroms sind in den jeweiligen Saugöffnungen angebracht. Diese Ventile werden durch unabhängige elektrisches Signale gesteuert. Genauer werden, wenn ein Ventil, geöffnet ist,

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die elektrostatischen Überzugspulver, die durch die uberzugsvorrichtung 15 ausgestreut wurden, selektiv zur Entfernung durch einen Luftstrom, dar an den Führungsende der Saugöffnung angelegt ist, abgesaugt. Durch Steuerung des Öffnens und Schliessens der Ventile in einer Zeitfolge können die Überzugspulver auf dem keinerlei Überzugsbehandlung erfordernden Oberflächenteil der Platte entfernt werden, um damit den bildweisen Pulveriiberzug herbeizuführen.

Als Steuerungseinrichtung zum bildweisen Entfernen der Überzugspulver, die gleichmässig aufgestreut sind, können eine UC-Steuerungsmethode unter Verwendung eines elektronischen Computers, eine Steuerungsmethode, bei der der Steuerungsvorgang durch optische Ablesung einer Information von einem Manuskript ausgeführt wird und ähnliche Methoden angewendet werden. Genauer ist, wo die NC-Steuerungsmethode in der Stufe der Markierung der Oberfläche eines Gegenstandes, der einer Überzugsbehandlung unterworfen worden ist, und in der Schneidstufe des Gegenstandes angewendet wird, die HC-Steuerungsmethode vorteilhaft, da die gleiche üU-Information in den beiden Stufen verwendet werden kann. Andererseits ist es, wo die Markierungsstufe durch eine optische Methode, wie beispielsweise die Methode zur elektronischen Photographie durchgeführt wird, vorteilhaft, dass die Information des Manuskriptes optisch für die Steuerungszweeke abgelesen wird. Es ist klar, dass die beiden Steuerungsmethoden in Kombination miteinander angewendet werden können.

Beispiel 6

Dreissig Saugdüsen mit einem Innendurchmesser von 30 mm wurden so in einer Seihe angeordnet, dass ihre

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Mittelpunktsaehsen sich in einem Abstand von 40 mm voneinander befanden. Zwei Reihen einer derartigen Anordnung wurden verwendet, wobei eine von der anderen in einem Abstand von 20 mm getrennt war. Diese Anordnung lieferte einen Überlappungsbereich zwischen den Abschnitten jeder benachbarten Düsen in den beiden Reihen. Darüberhinaus wurden die benachbarten Düsen der. beiden Reihen in einen Abstand von 40 mm voneinander mit Bezug auf ihre Kittel— punktsachsen angeordnet.

Eine Metallplatte, die der elektrostatischen Pulverüberzugsbehandlung nach Beispiel 1 unterzogen worden war, wurde durch eine Fördereinrichtung unter der Saugdüsenanordnung in einer Richtung senkrecht zu den Reihen gezogen« Die Fördergeschwindigkeit wurde innerhalb des Bereichs von 2 bis 13 m/iain variiert. Der Raum zwischen dem JfPührungsende der Düsen und der oberen Oberfläche der Stahlplatte wurde auf einen Wert von 1 bis 3 nun eingestellt. .Die.Saugwirkung der Düsen wurde innerhalb des Bereichs von 3Ö0 bis 1800 mm Hg variiert.

Mit jeder der Düsen war ein Flügel ventil verbunden, das unabhängig von dem anderen durch die Wirkung eines Rotationssolenoids geregelt werden konnte. Die Anregung des Rotationssolenoids wurde durch eine programmierte Steueranlage geregelt-Unter den obigen Bedingungen konnte das Entfernen der Überzugspulver in Form von Buchstaben, Zahlen, geometrischen Küstern und dgl. erfolgen. Die erhaltenen Ränder an dem Küster waren so scharf wie die von Beispiel 2.

Beispiel 7

Unter Verwendung der Düsenanordnung von Beispiel 6 wurde ein Luftabblasvorgang bei einem Luftdruck von 1 b__is

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5 kg/cm zur Herbeiführung der musterartigen Entfernung der Überzugspulver durchgeführt. Die übrigen experimenteilen Hassnahmen waren die gleichen wie die in Beispiel 6.

Ähnliche musterartige Pulverüberzüge konnten mit einer Musterrandschärfe erhalten werden, die zur Verwendung in der nachfolgenden tatsächlich Bearbeitungsbehandlung brauchbar war. -

Wie vorstehend in einzelnen gemäss der Erfindung beschrieben wurde, werden die elektrostatischen Überzugspulver auf dem keinerlei Überzug erfordernden Oberflächenteil selektiv davon durch eine Luftabblas- oder Saugmethode in einer Weise entfernt, dass die Oberfläche des Gegenstandes mit den Pulvern überzogen bleibt.

In der Luftabblasmethode können die folgenden Parameter zur Erzielung der Aufgaben der Erfindung gewählt werden:

Luftdruckbereich etwa 2 bis 'IO kg/cm (ander

überzogenen Oberfläche)

Luftblasdüsenwinkel 90 bis 45 (mit Bezug auf die

überzogene Oberfläche)

Abstand zwischen. Düse
und überzogener Oberfläche etwa 1 bis JO ma

Luftblasdüsenform und · beliebige Düsenlconfiguaration Fläche und Fläche können verwendet

werden.

Bei der Saugmethode können die folgenden Parameter in geeigneter Weise gewählt v/erden, um die Aufgaben der Erfindung zu erreichen.

Ausmass des Vakuums etwa 300 bis 20G0mm Hg (an

der überzogenen Oberfläche)

Winkel der Saugöffnung etwa 90 bis 70° (mit Bezug

auf die überzogene Oberflache)

Abstand zwischen Düse etwa 1 bis ΊΟ ram und überzogener Fläche

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Saugöffnungsform und Beliebige Öffnungskonfiguration -fläche . kann verwendet werden, und jede

' beliebige Fläche kann angewendet werden, obgleich bevorzugt ein Durchmesser von v/eniger als etwa 50 mm angewendet wird.

Mit dem Verfahren der Erfindung kann die Grenze oder der Hand zwischen dem einen Überzug erfordernden Oberflächenteil und dem keinerlei Überzug erfordernden Oberflächenteil erheblich scharf gestaltet werden.Darüberhinaus können, da es sehr unwahrscheinlich ist, dass Pulver von dem ersteren Oberflächenteil auf den letzteren herunterfallen, Schwierigkeiten beseitigt werden, wenn der so überzogene Gegenstand einer nachfolgenden Bearbeitungsbehandlüng, einschliesslich einem Schweiss-oder Schmelzschneidverfahren unterzogen wird.

Ferner benötigt die Bearbeitungsbehandlung nicht mehrere Überzugsbehandlungen,-weil ein einfacher Überzug gemäss der Erfindung eine Überzugsschicht mit einer Stärke von wenigstens etwa 100 bis 200 Mikron liefern kann. Die Bearbeitungsbehandlung einer Stahlplatte oder dgl. kann unter Verwendung eines automatischen Arb eit s sy st ems, bei dem die Stahlplatte aufeinanderfolgend durch eine Fördereinrichtung für die Überzugsstufe, für die Markierungsstufe, ,für die Schneidstufe und für die Schweisstufe geführt wird, durchgeführt werden. Dieses Ergebnis ist äusserst günstig, da die Bearbeitung automatisch durchgeführt werden kann.

Das Überziehen gemäss der Erfindung führt auch zu einer beträchtlichen Kostenverringerung, weil weder Bandmaskierung noch eine andere Art von Pulvern, wie beispielsweise photoleitende Pulver, erforderlich sind. Ferner kann, da die Stufen, die sonst bei Verwendung eines Bandes zur Maskierung oder von photoleitenden Pulvern notwendig sind,

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weggelassen ν;erden können, eine erhebliche Arbeitsausnutzung erreicht v/erden. Die begleitenden Stufen, die nun ausgeschaltet werden können, umfassen das Aufkleben oder Ablösen der Bandes oder Aufstreuen, Entfernen und Auswählen der photoleitenden Pulver. Die überzugsmethode kann in vorteilhafterweise in einer automatischen Bearbeitungsbehandlung in Kombination mit einem ITC-Steuersystem angewendet werden.

Das Überzugsverfaliren führt zu einer erheblichen Verringerung der Kosten aus einem anderen Gx-und, da die entfernten Überzugspulvei· in sehr wirksamer Weise in ausgezeichneter Qualität ohne jegliche Störung durch Vex-schlechterung durch Verunreinigungen zurückgewonnen werden können.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben, ohne dai"auf begrenzt zu sein.

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Claims (6)

1. Patent a'nsp rüche

   Elektrostatisches Pulveruberzugsverfahren zum selektiven Aufziehen von Pulvern auf die Oberfläche eines Gegenstandes, dadurch gekennzeichnet, dass geladene Überzugspulver gleichmässig auf der Oberfläche des Gegenstandes elektrostatisch abgeschieden werden und die abgeschiedenen Pulver von der .Oberfläche der keinerlei Pulverüberzug erfordernden Bereiche unter Anwendung einer stärkeren Kraft als die Adhäsivkraft zwischen aufgezogenen Pulvern und der Gegenstandsoberfläche selektiv entfernt werden.
2. 2. Elektrostatisches, Pulveruberzugsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Gegenstandes unter Bildung eines Überzugsfilms auf den Oberflächenbereichen des Gegenstandes,die abgeschiedene Pulver enthalten, erhitzt wird.
3. J. Elektrostatisches Pulveruberzugsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur elektrostatischen Abscheidung Überzugspulver gleichiuässig auf die Oberfläche des Gegenstandes aufgestreut werden und die aufgestreuten Überzugspulver unter Ausbildung geladener Überzugspulver geladen werden.
4. 4. Elektrostatisches Pulveruberzugsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der elektrostatischen Abscheidung die Überzugspulver geladen und die geladenen überzugspulver gleichmässig auf die Oberfläche des Gegenstandes gestreut"werden.
5. 5· Elektrostatisches Pulveruberzugsverfahren nach Anspruch 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, dass bei der selektiven Entfernung die abgeschiedenen Pulver von den keinerlei überzug erfordernden Oberflächenbereichen selektiv abgebläsen werden.

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6. 6. Elektrostatisches PulverÜberzugsverfahren nach Anspruch 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem selektiven Entfernen die abgeschiedenen Pulver von der Oberfläche der keinerlei Überzug erfordernden Bereiche selektiv abgesaugt werden.

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