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Verfahren zum Vorbereiten von Kunststoff-Formteilen für die elektrostatische
Lackierung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorbereiten von Kunststoff-Formteilen
für die elektrostatische Lackierung, wobei ein Leitmittel auf die Oberfläche des
Formteils aufgebracht wird.
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Das elektrostatische Lackieren von Formteilen ist bekannt. Bei diesem
Vorgang sind drei Verfahrensschritte von besonderer Bedeutung, nämlich das Zerstäuben
des Lackes, die Aufladung der Lackpartikel selbst und der Transport der aufgeladenen
Lackpartikel zu dem zu lackierenden Formteil.
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Das Zerstäuben des Lackes kann beispielsweise dadurch bewirkt werden,
das der Lack mittels Spritzpistolen, Spritzaggregaten oder schnell rotierenden Scheiben
in ein elektrostatisches Feld gesprüht wird.
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Die elektrische Aufladung der Lackpartikel erfolgt dabei in der Regel
am Zerstäuberorgan selbst oder in dessen unmittelbaren Nähe. Die aufgeladenen Lackpartikel
wandern dann unter dem Einfluß des elektrostatischen Feldes längs der Kraftlinien
zu dem geerdeten Formteil, das den Gegenpol zu der negativen Hochspannung der Sprühelektrode
darstellt, schlagen sich dort nieder und geben dabei ihre Ladungen ab, die sofort
gegen Erde abgeleitet werden.
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Auf diese Weise bleibt das Spannungsgefälle zwischen den Polen der
unter negativer Hochspannung stehenden Sprühelektrode und des als geerdete Niederschlagselektrode
dienenden Formteils stets erhalten.
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Die elektrostatische Lackierung ist in der Vergangenheit insbesondere
bei der Bearbeitung von Formteilen und Werkstücken aus Metall bekannt geworden.
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Das hat seinen Grund in der Tatsache, daß das zu lackierende Formteil
als geerdete Niederschlagselektrode elektrisch leitfähig sein muß. Es sind jedoch
in der jüngsten Vergangenheit auch Anwendungen der elektrostatischen Lackierung
bekannt geworden, die sich nicht nur auf Formteile oder Werkstücke aus Metall beschränken.
So werden beispielsweise neuerdings auch Objekte aus Holz im Wege der elektrostatischen
Lackierung mit Farbschichten belegt. Voraussetzung hierfür ist allerdings, daß das
Holz eine ausreichende Leitfähigkeit besitzt, um einerseits den Gegenpol des elektrostatischen
Feldes zu bilden, und andererseits die Elektrizität, die die aufgeladenen Lackpartikel
an diesen Gegenpol abgeben, abzuleiten. Man hat festgestellt, daß diesen Bedingungen
ein Formteil aus Holz dann entspricht, wenn seine Oberflächenfeuchtigkeit ca. 10
% beträgt.
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Es ist ferner bekannt, elektrisch nicht leitende Formteile und Werkstücke
durch den Auftrag einer Präparationslösung leitfähig und damit einer elektrostatischen
Lackierung zugänglich zu machen. Entsprechende Präparationslösungen werden beispielsweise
von der Fa. Ransburg in Heusenstamm auf dem Markt angeboten. Es handelt sich bei
diesen Präparationsiösungen um eine Mischung aus Glykoläther, z.B. Äthylglykol,
mit einem aliphatischen Kohlenwasserstoff, z.B. Testbenzin im Verhältnis von 1 :
1 bis 1 : 4. Das Mischungsverhältnis ist dabei abgängig von dem zu präparierenden
Objekt. Die Präparationslösung kann durch Tauchen, Spritzen, Fluten usw. auf das
Formteil aufgetragen werden. Die Lackierung des auf diese Art vorpräparierten Formteils
kann jedoch erst dann erfolgen, wenn die Lösungsmittel der Präparationslösung verdunstet
sind. Hierfür werden in der
Regel - abhängig von der Raumtemperatur
-ca. 10 - 15 Minuten angesetzt. Nach dem Abdampfen der Lösungsmittel verbleibt ein
dünner, leitfähiger Film auf dem im Wege der elektrostatischen Lackierung farblich
abzudeckendem Formteil.,Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die Lackierung
möglichst bald nach dem Abdampfen des Lösungsmittels erfolgen muß. Wenn ein auf
die geschilderte Weise vorpräpariertes Formteil beispielsweise aus Kunststoff nach
der Vorpräparation zu lange liegen bleibt, geht die Oberflächen-Leitfähigkeit wieder
zurück. Das Formteil ist dann innerhalb kurzer Zeit nicht mehr für die elektrostatische
Lackierung geeignet und muß gegebenenfalls erneut vorpräpariert werden.
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Den bekannten Verfahren - sofern sie die Vorbereitung zur elektrostatischen
Lackierung von Kunststoff-Formteilen betreffen - ist der Nachteil gemeinsam, daß
nach der Erzeugung des Formteils ein Verfahrensschritt des Aufbringens der Präparationslösung
mit der benötigten Zeit für das Abdampfen der Lösungsmittel zwischengeschaltet werden
muß, bevor das Formteil der elektrostatischen Lackierung zugeführt werden kann.
Hierbei ist besonders nachteilig, daß nach dem Auftragen der Präparationslösung
die elektrostatische Lackierung möglichst unmittelbar erfolgen muß, da andernfalls
die elektrische Leitfähigkeit der Oberfläche des Formteils nachläßt und schließlich
ganz verschwindet.
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Hier setzt die Erfindung ein, die es sich zur Aufgabe gestellt hat,
ein Verfahren zum Vorbereiten von Kunststoff-Formteilen für die elektrostatische
Lackierung anzugeben, bei dem das Leitmittel ohne zusätzliche Verarbeitungsschritte
auf die Oberfläche
des Formteils aufgebracht wird. Es gehört mit
zum Umfang der Aufgabe dieser Erfindung, eine Methode der einfacheren Aufbringung
des Leitmittels auf die Oberfläche des zu lackierenden Kunststoff-Formteils anzugeben
und gleichzeitig eine optimalere Verteilung des Leitmittels auf der Gesamtoberfläche
zu bewirken, wobei auch Vorsprünge, Hinterschneidungen, Höhlungen usw. vollflächig
mit der Leitmittelschicht bedeckt werden.
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Erfindungsgemäß wird zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagen, daß die
formwirksamen Oberflächen des Formhohlraumes vor dem Einspritzen des Kunststoffmaterials
mit einem Trennlack - Leitmittelgemisch besprüht werden, welches sich während des
nachfolgenden Formteilbildungsvorgangs mit der Oberfläche des Formteils innig verbindet
und daß das Formteil mit der präparierten Oberfläche nach der Abkühlung aus dem
Formhohlraum entnommen wird.
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Die Erfindung macht sich die bekannte Tatsache zu nutze, daß bei der
Herstellung von Kunststoff-Formteilen, beispielsweise im Reaktions-Spritzgußverfahren,
die Form-Oberflächen mit einem Trennmittel benetzt werden, um im Anschluß an den
Formvorgang das Formteil leichter aus dem Formhohlraum entnehmen zu können. Dies
gilt insbesondere bei der Verarbeitung reaktionsfähiger Ausgangsstoffe wie bei der
Teilefertigung aus Polyurethan, ungesättigten Polyestern, Phenolharzen und dergl.
Als Trennmittel werden hierfür beispielsweise Trennlacke verwendet, die auf die
Oberflächen der Form aufgesprüht werden, jedoch nicht an diesen Oberflächen haften.
Wenn das reaktionsfähige Gemisch in den Formhohlraum eingespritzt oder eingegossen
wird, geht der auf der Formoberfläche liegende Trennlackfilm eine enge Bindung zu
der sich durch die im Formhohlraum
einsetzenden Reaktion bildendenden
Kunststoff-Oberfläche des Formteiles ein. Er bildet einen geschlossenen Film auf
dem Formteil und haftet durch Reaktion mit dem Kunststoff, wobei der Trennlack durch
seine selbsttrennenden Eigenschaften ein gutes Herauslösen des Formteils aus der
Form gewährleistet, ohne die Form zu verschmutzen oder Rückstände zu hinterlassen.
Diese Trennlacke werden durch die Erfindung als Trägermaterial für das Leitmittel
benutzt. Auf diese Weise macht sich die Erfindung die hervorragenden Verbindungseigenschaften
des Trennlackes zu der Formteiloberfläche zunutze. Der durch das erfindungsgemäße
gebildete Trennlack-Leitmittelgemisch hervorgerufene geschlossene Film auf der Oberfläche
des Formteils gibt die Gewähr dafür, daß alle Bereiche der Formteiloberfläche in
einer zur nachfolgenden elektrostatischen Lackierung ausreichenden Form mit dem
Leitmittel bedeckt sind.
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Dies gilt nicht nur für flächige Teile der Oberfläche, sondern genauso
für Vertiefungen, Hinterschneidungen usw. Voraussetzung dafür ist allerdings, daß
die Oberfläche des Formhohlraums vor dem Einbringen des Kunststoffes sorgfältig
und überall mit dem Trennlack-Leitmittelgemisch besprüht worden ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren gibt die Möglichkeit, Formteile aus
Kunststoff beispielsweise im Reaktions-Spritzgußverfahren herzustellen, welche bereits
bei der Entnahme aus dem Formhohlraum die Fähigkeit besitzen, ohne weitere Nacharbeit
elektrostatisch lackiert zu werden. Durch die Verbindung des Leitmittels mit dem
Trennlack zu dem erfindungsgemäßen Trennlack-Leitmittelgemisch ist bei der Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens auch der Nachteil behoben, daß die elektrostatische
Lackierung möglichst
unmittelbar im Anschluß an den Auftrag der
Präparationslösung erfolgen muß, da der Leitmittelanteil des Trennlack-Leitmittelgemisches
fest in die Trennlackschicht eingebetet ist und als Trennlack-Leitmittelschicht
als geschlossener Film nach der Entnahme des Formstücks aus dem Formhohlraum erhalten
bleibt. Die elektrostatische Lackierung kann bei Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens in nahezu unbegrenzter Zeit nach der Entnahme des Formteils aus dem Formhohlraum
erfolgen.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß als Trennlack eine bekannte
Lösung aus Trennmittel, Lackbildner und Lösungsmittel verwendet wird, welcher mengenmäßig
zwischen 1 und 50 % Leitmittel zugemischt sein kann. Als Trennmittel werden dabei
beispielsweise fettsaure Metallsalze - sogenannte Metallseifen -wie Zink- oder Aluminiumstearat
verwendet. Der Lackbildner kann beispielsweise Äthylcellulose oder ein ähnliches
Material sein. Als Lösungsmittel wird beispielsweise Wasser-Alkohol oder Methyl-Äthyl-Keton
verwendet.
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Der Leitmittelanteil kann je nach Einsatzfall höher oder niedriger
angesetzt werden. Die jeweils vorteilhafte Anteilsmenge ist für den Einzelfall festzulegen.
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Das in diesem Trennlack gelöste Leitmittel besteht beispielsweise
aus tertiären Aminen, welche in niedrig siedenden Lösungsmitteln gelöst sind. Als
niedrigsiedende Lösungsmittel können aliphatische Kohlenwasserstoffe verwendet werden,
während an die Stelle der tertiären Amine beispielsweise Leitmittel wie Ruße, Cyano-Verbindungen
usw. eingesetzt werden können.
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Die Leitlösung bewirkt das Leitendwerden der zu lackierenden Oberfläche
des Kunststoff-Formteils,
wobei die eigentlichen Leiter die tertiären
Aminen usw.
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sind, die nach Verdunsten des Lösungsmittels auf der Oberfläche verbleiben.
Gegenüber dem bekannten Stand der Technik erfolgt das Verdunsten des Lösungsmittels
jedoch nicht auf der Oberfläche eines fertigen Formteils, sondern auf der Oberfläche
des Formhohlraums. Zurück bleiben die in den Trennlack eingebeteten tertiären Amine
usw. die mit der Kunststoffoberfläche des Formteils beim Formteilbildungsvorgang
im Werkzeug die den Oberflächenfilm bildende innige Verbindung eingehen.
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Es besteht ferner die Möglichkeit, daß die als Leiter dienenden tertiären
Amine usw. nicht erst gesondert als Leitlösung in alphatischen Kohlenwasserstoffen
gelöst verwendet werden, sondern daß die tertiären Amine usw. direkt in die Trennlacklösung
eingemischt sind. Auf diese Weise kann der Lösungsmittelbedarf eingeschränkt und
die Abdampfzeit des Lösungsmittels im Werkzeughohlraum verringert werden. Es ist
ferner denkbar, daß überhaupt ein leitfähiger Trennlack verwendet wird, dem leitfähige
Substanzen beliebiger und bekannter Art beigemengt sind, bzw. daß die verwendete
Grundsubstanz selbst leitfähig ist.
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Die Durchführung des erfindungemäßen Verfahrens erfolgt in der Weise,
daß zunächst die formwirksamen Oberflächen des Formhohlraumes eines Werkzeuges vor
dem Einspritzen des Kunstsstoff-Materials mit dem Trennlack-Leitmittelgemisch besprüht
werden.
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Hierbei ist darauf zu achten, daß jede Stelle der formwirksamen Oberfläche
des Formhohlraums gleichmäßig oder annähernd gleichmäßig mit dem Trennlack beschichtet
ist. Vorteilhaft wird bei Verwendung eines Trennlackes mit mengenmäßig zwischen
1 und 50 % zugemischtem Leitmittel auf den formwirksamen Oberflächen
des
Formhohlraums nach dem Verdunsten des Lösungsmittels eine Schicht von 0,005 mm Dicke
erzeugt.
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Die Toleranzen hinsichtlich dieser Schichtdicke können sich im Umfang
von + 0,001 mm bewegen.
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Diese Schicht geht mit dem in den Formhohlraum eingespritzten Kunststoff
an dessen Oberfläche eine feste Bindung ein und haftet als Oberfläche unlösbar auf
dem Formteil.
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Nach der Abkühlung kann das Formteil ohne Schwierigkeiten aus dem
Formhohlraum entnommen werden, da die trennenden Eigenschaften des Trennlackes ein
Haften der Formteiloberfläche im Formhohlraum verhindern. Aufgrund der guten Trenneigenschaften
gibt es bei der Entformung auch keine Materialrückstände im Formhohlraum, so daß
die Form nach der Entnahme des Formteils und nach dem erneuten Besprühen mit dem
Trennlack-Leitmittelgemisch sofort wieder für einen neuen Herstellungsvorgang zur
Verfügung steht.
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Das entnommene Formteil mit dem Oberflächenfilm aus Trennlack und
Leitmittel wird nunmeht der elektrostatischen Lackierung zugeführt, wobei das Formteil
aufgrund der leitenden Eigenschaften seiner Oberfläche durch Anschluß an Erde als
geerdete Niederschlagselektrode wirkt. Die elektrostatische Lackierung des Formteils
erfolgt nun in der bekannten Weise, wobei die Sprühelektrode mit der negativen Hochspannung
und das Formteil als geerdete Niederschlagselektrode das elektrostatische Feld bilden,
längs dessen Kraftlinien die beim Verlassen der Sprühelektrode aufgeladenen Lackpartikel
zu dem geerdeten Formteil geführt werden. Die Lackpartikel schlagen sich am Formteil
nieder und geben dabei ihre elektrischen Ladungen ab, die sofort gegen Erde abgeleitet
werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Arbeitsvereinfachung, der
Einsparung an Lösungsmittel und dem gleichmäßigeren Aufbringen der Lackschicht beim
nachfolgenden elektrostatischen Lackieren. Auf diese Weise wird eine homogenere
Oberfläche lackierter Gegenstände aus spritzgegossenen Kunststoffen erzielt, die
nicht zuletzt aus optischen Zwecken erwünscht ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann beim Herstellen von Kunststoff-Formteilen
in kompakter und geschäumter Ausführung,die aus reaktionsfähigen Massen entstehen,
angewendet werden. Es läßt sich gleichermaßen auch bei Formteilen aus Thermoplasten
anwenden und bringt hier die gleichen Vorteile.
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