DE2517504A1

DE2517504A1 - Verfahren zur elektrostatischen aussenbeschichtung von offenen hohlkoerpern aus elektrisch isolierendem material, insbesondere von glasflaschen

Info

Publication number: DE2517504A1
Application number: DE19752517504
Authority: DE
Inventors: Karl Buschor
Original assignee: Gema AG
Current assignee: Gema AG
Priority date: 1975-01-17
Filing date: 1975-04-21
Publication date: 1976-07-22
Also published as: DE2517504C3; DE2517504B2; CH593720A5

Description

Verfahren zur elektrostatischen Aussenbeschichtung von offenen Hohlkörpern aus elektrisch isolierendem Material, insbesondere von Gasflaschen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrostatischen Aussenbeschichtung von offenen Hohlkörpern aus elektrisch isolierendem Material, insbesondere von Glasflaschen, durch Ablagerung von elektrisch geladenem Beschichtungspulver aus einer Pulverwolke auf der Hohlkörperoberfläche, sowie eine Haltevorrichtung für einen Hohlkörper zur Durchführung des Beschichtungsverfahrens.
Glasgefässe, wie beispielsweise Flaschen, werden aus verschiedenen Gründen mit einem Kunststoff- oder Lacküberzug versehen. Solche Aussenbeschichtungen vermindern z.B.
wesentlich die Bruchgefahr bei der maschinellen Handhabung zum Abfüllen, Verschliessen und Verpacken. Zur Herstellung von Ueberzügen auf elektrisch leitenden Gegenständen, vor allem Metallteilen, hat sich die elektrostatische Pulverbeschichtung bestens bewährt. Hierbei wird zerstäubtes und elektrisch aufgeladenes Beschichtungspulver in einem zwischen Zerstäubungsvorrichtung und zu beschichtenden Gegenstand aufrechterhaltenem elektrischen Feld zum Gegenstand transportiert und auf seiner Oberfläche als Pulverschicht abgelagert. Zur Erzeugung des Transportfeldes enthält üblicherweise die Zerstäubungsvorrichtung eine an Hochspannung liegende Elektrode, während der zu beschichtende Gegenstand geerdet ist. Die Pulverschicht wird dann in einer Wärmebehandlung auf den Gegenstand aufgeschmolzen oder aufgesintert.
Zum elektrostatischen Auftragen von Pulverschichten auf Gegenständen aus elektrisch isolierenden Materialien kann deren Oberfläche durch eine elektrisch leitende Zwischenschicht leitend gemacht und die Zwischenschicht an Erdpotentiel gelegt werden (vgl. auch CH-PS 411 637). Dies erfordert jedoch einen zusätzlichen Arbeitsgang.
Nach einem bekannten Verfahren(US-PS 3 279 937) werden Glaskolben, also Hohlkörper aus elektrisch isolierendem Material, elektrostatisch mit Pulver innenbeschichtet, indem die an Hochspannung liegende Sprühvorrichtung in den Glaskolben eingeführt und der Glaskolben aussen mittels eines geerdeten Gasbrenners erwärmt wird, so dass das Glas gleichmässig elektrisch leitend wird. Abgesehen davon, dass bei Aussenbeschichtung von z.B. Flaschen das Erhitzen derselben aufwendig ist, müssen die Höhe der Oberflächentemperatur und die Art des Beschichtungspulvers aufeinander abgestimmt sein, um thermisch bedingte Schäden beim Schichtmaterial zu vermeiden, und zudem ist es schwierig, beim Aufsprühen von Pulver auf die heisse Körperoberfläche auch nur einigermassen gleichmässige Schichten zu erhalten.
Demgegenüber ist das erfindungsgemässe Verfahren zur elektrostatischen Aussenbeschichtung von offenen Hohlkörpern aus elektrisch isolierendem Material dadurch gekennzeichnet, dass in den offenen Hohlkörper eine elektrisch leitend mit Erde verbundene Elektrode eingeführt und der Hohlkörper nach dem Verschliessen der Oeffnung bei Raumtemperatur der Wolke aus elektrisch geladenen Pulverpartikeln ausgesetzt wird, bis sich auf seiner Oberfläche eine Pulverschicht gewünschter Dicke abgesetzt hat, und hierauf die Pulverschicht in einer Wärmebehandlung auf der Hohlkörperoberfläche fixiert wird. Das erfindungsgemässe Verfahren gestattet eine Serienbeschichtung von Hohlkörpern in herkömmlichen Beschichtungsanlagen, in welchen die zu beschichtenden Gegenstände an einem geerdeten Transportband z.B.
aufgehängt sind und von dem Transportband durch die Pulverwolke, vorzugsweise unter Drehung hindurchbewegt und durch einen Einbrennofen transportiert werden. Zur Durchführung des Beschichtungsverfahrens, insbesondere in einer solchen Beschichtungsanlage, ist eine spezielle Haltevorrichtung für den Hohlkörper vorgesehen, die durch ein zum Tragen des zu beschichtenden Hohlkörpers befähigtes Verschlussmittel für die Hohlkörperöffnung und eine daran befestigte koaxiale Elektrode gekennzeichnet ist, so dass einerseits die Lage der Elektrode innerhalb des Hohlkörpers bestimmt und ein unerwünschtes Eindringen von Beschichtungspulver in den Hohlkörper verhindert ist und zum anderen bei am Transportband befestigten Haltevorrichtungen ein schnelles und müheloses Ansetzen und Abnehmen der Hohlkörper gewährleistet ist. Die Elektroden können Stäbe sein, an denen die Verstellmittel vorzugsweise in der Höhe verstellbar angeordnet sind. Als Stabelektroden können die bei Transportbändern von Pulverbeschichtungsanlagen üblicherweise vorhandenen Aufhängestäbe oder Standstäbe verwendet werden, die ann nur mit den Verschlussmitteln auszurüsten sind. Die Elektroden selbst können mit einer Kunststoffschicht überzogen sein, ohne dass ihre Wirksamkeit beeinträchtigt wird. Wenn die zu beschichtenden Hohlkörper mit speziellen Verschlüssen verschliessbar sind, wie dies beispielsweise bei Flaschen der Fall ist, so können die Verschlussmittel in Form des jeweiligen Verschlusses, z.B. Schraubverschlusses oder Kronenverschlusses, ausgebildet sein, so dass das Verschlussmittel beim Besehichten auch den vom jeweiligen Verschluss beanspruchten Oberflächenbereich des Hohlkörpers (Verschlussfläche) abdeckt und eine Verunreinigung desselben durch anhaftendes Beschichtungsmaterial verhindert. Die Verschlussmittel können einfache Verschlusskörper oder auch mechanische Vorrichtungen sein. So können die Verschlussmittel einen Kranz federnder Zungen aufweisen, die, am einen Ende gehalten, schräg von der Elektrode abstehen und durch Verschieben eines sie umfassenden Ringes in Richtung auf die Elektrode gedrückt werden, wobei ihre freien Enden sich um den Flaschenhalswulst legen und so die Flasche halten, die Oeffnung abschliessen und den nicht zu beschichtenden Flächenbereich abdecken.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von beispiels weisen Einrichtungen zur Ausführung des Beschichtungsverfahrens mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in schematisierter schaubildlicher Darstellung eine Anlage zum Aussenbeschichten von Flaschen mit Schraubverschlüssen, Fig. 2 eine in der Anlage der Fig. 1 beschichtete Flasche, Fig. 3 ein Transportband mit Haltevorrichtungen zum Beschichten von Flaschen mit Stöpselverschluss, Fig. 4 eine Flaschen-Haltevorrichtung mit Elektrode und Verschlussmittel in offener Stellung und Fig. 5 die Flaschen-Haltevorrichtung der Fig. 4 in geschlossener, eine Flasche haltender Stellung.
Die in Fig. 1 gezeigte Pulverbeschichtungsanlage dient zur elektrostatischen Aussenbeschichtung von Flaschen mit Schraubkappenverschluss. Die wesentlichen Teile der Anlage sind das Puiver-Sprühgerät 1, z.B. eine Pulver-Spritzpistole mit einer Prallplatte 2 zur Pulverzerstäubung, das auf einem Ständer 3 montiert und zur Versorgung mit Pulver-Treibgas und Betriebsspannung über eine Zuführungsleitung 4 an ein Versorgungsaggregat 5 angeschlossen ist, eine geerdete Fördervorrichtung 7, die hier für den Transport von an Haltestäben 8 hängenden Gegenständen ausgebildet und so eingerichtet ist, dass die Haltestäbe 8 beim Transport um ihre Längsachse rotieren und dabei Verbindung mit Erde haben, und der Einbrennofen 9, durch den die Fördervorrichtung 7 hindurchgeführt ist. Soweit beschrieben, ist die Beschichtungsanlage völlig herkömmlich, wobei Zusatzeinrichtungen hier als für die Beschreibung des erfindungsgemässen Verfahrens unwesentlich weggelassen sind.
Die Haltestäbe 8 dienen im gezeigten Ausführungsbeispiel als Elektroden 9 und jeder Stab 8 trägt als Verschlusskörper für die Flaschenöffnung einen Schraubkappenverschluss 10, der in einer der Flaschentiefe angepassten Höhe auf dem Stab 8 befestigt ist und in den die Flasche 11 nach Einführung der Elektrode 9 eingeschraubt werden kann, wie diesbei der Flasche lla in Fig.l gezeigt ist. Die angesetzte Flasche hat damit festen Halt auf dem Stab 8, wobei, wie in Fig. 1 bei der im Schnitt dargestellten Flasche llb der Stab als Elektrode 9 bis in die Nähe des Flaschenbodens reicht und die das Aussengewinde aufweisende Verschlussfläche 12 der Flasche durch den Schraubkappenverschluss 10 abgedeckt ist. Im Betrieb wird von dem Pulver-Sprühgerät 1 eine Wolke 6 aus elektrisch geladenen Pulverpartikeln ausgestossen. Das Sprühgerät 1 enthält eine Elektrode, die je nach Art des Beschichtungspulvers auf negativer oder auch positiver Hochspannung von z.B. 70 bis 100 kV liegt. Die Flaschen 11 werden von der Transportvorrichtung 7 durch die Pulverwolke 6 hindurchgeführt, wobei sie um ihre Längsachse rotieren. Zwischen der Hochspannungselektrode des Sprühgerätes und der innerhalb der Flasche befindlichen geerdeten Elektrode 9 ist ein elektrisches Feld vorhanden, durch das die elektrisch geladenen Pulverpartikel auf die Flaschenoberfläche geführt werden. Das Beschichten mit Pulver erfolgt bei Raumtemperatur, es handelt sich hier demnach um eine "Kalt-Beschichtung", die gegenüber einer "Warm-Beschichtung" die Vorteile hat, dass gleichmässige Schichten wesentlich leichter zu erzielen sind und kein zusätzlicher Aufwand zum Aufrechterhalten einer bestimmten Oberflächentemperatur beim Beschichten nötig ist. Die pulverbeschichteten Flaschen lld, e, f ... werden dann durch den Einbrennofen 9 geführt, wo die Pulverschichten wie üblich aufgeschmolzen oder aufgesintert werden. Anschliessend werden die Flaschen von den Schraubkappenverschlüssen 10 abgenommen.
Eine beschichtete Flasche 11 ist in Fig.2 dargestellt. Die, wie sich gezeigt hat, befriedigend gleichmässige und auch den Flaschenboden bedeckende Schicht 13 reicht bis unterhalb des verdickten Flaschenkopfendes 14 und die Verschlussfläche 12 mit dem Aussengewinde ist frei von jeglicher Pulverablagerung, so dass keine weitere Säuberung erforderlich ist.
In der in Fig. 1 schematisch wiedergegebenen Anlage können Flaschen mit beliebigen Verschlüssen beschichtet werden, erforderlich hierzu ist nur, dass der auf der Elektrode 9 befestigte Verschlusskörper entsprechend dem jeweiligen Flaschenverschluss geformt und die Flasche tragend ausgebildet ist. Zweckmässig werden daher bei der Fördervorrichtung 7 die Elektroden 9 mit den Verschlusskörpern auswechselbar gestaltet oder es werden für die Stäbe 8 austauschbare Verschlusskörper vorgesehen. Die Verschlusskörper können aus beliebigem Material bestehen, sofern dieses nur der Einbrenntemperatur im Brennofen standhält.
Fig. 3 zeigt eine Fördereinrichtung 15 mit etwas anders ausgebildeten Haltevorrichtungen H, die insbesondere für die Beschichtung von Flaschen mit Stopfenverschluss vorteilhaft sind. Als Elektroden 17 sind vertikal stehende und um ihre Längsachse rotierende Stäbe 16 der Fördereinrichtung 15 verwendet, die über die Fördereinrichtung geerdet sind. Auf jedem Stab 16 ist ein konischer Verschlusskörper 18 aufgeschoben. Der Verschlusskörper 18 ist auf dem Stab verschiebbar und wird an diesen z.B. mittels einer Schraube 19 festgeklemmt. Die Flaschen 20 werden Kopfende unten über die Stäbe 16 gestülpt und auf den konischen Verschlusskörper 18 mit der Flaschenöffnung aufgesetzt, so dass die Flaschenöffnung 21 dicht verschlossen ist. Eine Sorte Verschlusskörper kann für Flaschen mit verschiedenem Oeffnungsdurchmesser und verschiedener Tiefe verwendet werden, wobei das Aufsetzen und Abnehmen der Flaschen besonders einfach ist und auch maschinell vorgenommen werden kann. Der in die Flasche hineinragende Teil des Stabes 16 bildet wieder um die Elektrode 17, die bis in Nähe des Flaschenbodens reicht.
Die Fig. 4 und 5 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Haltevorrichtung H, um Flaschen 22 hängend durch die Pulverwolke zu transportieren. Diese Haltevorrichtung H weist eine stabförmige Elektrode 25 auf, die für eine Drehung um ihre Längsachse mit ihrem oberen Ende in einen entsprechenden Antrieb des Transportbandes 7 (Fig.l) eingehängt ist. Das Haltemittel 27 besteht aus einem auf der Elektrode 25 verschiebbaren und mittels einer Schraube 29 in gewünschter Höhe an der Elektrode festklemmbaren zylindrischen Körper 28, der einen Kranz von der Elektrode weg schräg abwärts gerichteter federnder Zungen 30 trägt, und aus einem auf den Zungen 30 verschiebbaren Ring 32, der mittels eines radial abstehenden Bolzens 33 in einen Antrieb für Auf- und Abbewegung eingespannt sein kann. Durch ein Abwärtsbewegen des Ringes 32 werden die Zungen 30 gegen die Elektrode 25 gedrückt, wobei in der unteren Endlage des Ringes die Zungenenden 31 ein geschlossenes und für Beschichtungspulver ausreichend dichtes Gefüge bilden. Die Zungenenden 31 sind in ihrer Form dem Flaschenhalswulst 23 um die Oeffnung 24 angepasst. Bei Offenstellung dieses Verschlussmittels 27, d.h. wenn sich der Ring 32 in der oberen Endlage befindet (Fig.4), wird die Flasche 22 über die Elektrode geschoben bzw. die Elektrode 25 in die Flasche eingeführt und dann wird der Ring 32 abwärts bewegt, bis die Zungenenden 31 den Flaschenhalswulst 23 fest umspannen. Das Abwärtsbewegen des Ringes 32 zum Einspannen einer Flasche und Aufwärtsbewegen des Ringes zum Freigeben der Flasche nach der Beschichtung kann leicht z.B. durch am Anfang und am Ende des Transportweges angeordnete Führungsschienen automatisiert werden, in denen der Ringbolzen 33 entsprechend geführt wird. Die Elektrode 25 ist geerdet und zweckmässig mit einer Kunststoffschicht 26 bedeckt, so dass Beschädigungen der Flasche durch Aufschlagen der Elektrode beim Einführen praktisch ausgeschlossen sind. Wenn die Verschlussmittel aus Metall bestehen, ist aus dem gleichen Grunde ein Kunststoffüberzug vorteilhaft.
Nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren kann jeder beliebig geformte offene Hohlkörper aus elektrisch isolierendem Material elektrostatisch mit irgendeinem üblichen Beschichtungspulver beschichtet werden, wie z.B. aus Glasröhren, Ampullen, Ballons usw. Die Form und Ausgestaltung der tragenden Verschlussmittel richtet sich nach der jeweils gegebenen Hohlkörperöffnung und der erforderlichen Tragfähigkeit. Für die Elektroden ergeben sich ebenfalls beliebige Ausführungsvarianten, da sie selbst nicht tragend sind und nur eine elektrisch leitende Fläche aufweisen müssen, die mit Erde verbunden ist. Für voluminöse Hohlkörper mit weiten Oeffnungen können z.B. dünnwandige Hohlzylinder aus Metall oder aus einem Kunststoff verwendet werden, der auNseiner Innen- oder Aussenfläche metallisiert ist.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur elektrostatischen Aussenbeschichtung von offenen Hohlkörpern aus elektrisch isolierendem Material, insbesondere von Glasflaschen, durch Ablagerung von elektrisch geladenem Beschichtungspulver aus einer Pulverwolke auf der Hohlkörperoberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass in den offenen Hohlkörper (11,20,22) eine elektrisch leitend mit Erde verbundene Elektrode (9,17,25) eingeführt und der Hohlkörper nach dem Verschliessen der Oeffnung bei Raumtemperatur der Wolke (6) aus elektrisch geladenen Pulverpartikeln ausgesetzt wird, bis sich auf seiner Oberfläche eine Pulverschicht gewünschter Dicke abgesetzt hat, und hierauf die Pulverschicht in einer Wärmebehandlung auf der Hohlkörperoberfläche fixiert wird.

2. Haltevorrichtung für einen Hohlkörper zur Durchführung des Beschichtungsverfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein zum Tragen des zu beschichtenden Hohlkörpers (11,20,22) befähigtes Verschlussmittel (10,18,27) für eine Hohlkörperöffnung (21,24) und eine daran befestigte koaxiale Elektrode (9,17,25).

3. Haltevorrichtung nach Anspruch 2 für einen zu verschliessenden Hohlkörper, der zum Verschliessen im Bereich der Hohlkörperöffnung eine schichtfreie Verschlussfläche aufweisen soll, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussmittel (10,18,27) zum Abdecken der Verschlussfläche (12) des Hohlkörpers ausgebildet ist.

4. Haltevorrichtung nach Anspruch 3 für Glasflaschen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussmittel (10,18) die Form des Flaschenverschlusses hat.

5. Haltevorrichtung nach Anspruch 2 für Glasflaschen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussmittel (27) mehrere, in eine Offen- und eine Schliessstellung bewegliche Halteorgane aufweist, welche rings um die Elektrode (25) angeordnet sind und in der Schliessstellung zum Umfassen des Flaschenhalskopfes, Verschliessen der Flaschenöffnung und Abdecken der Verschlussfläche eingerichtet sind.

6. Haltevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen Halteorgane um die Elektrode (25) herum angeordnete, in der Offenstellung gespreizte, federnde Zungen (30) sind, welche durch Verschieben eines sie umschliessenden Ringes (32) in die Schliessstellung bringbar sind.

7. Haltevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (9,17,25) aus einem Metallstab besteht.

8. Haltevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die stabförmige Elektrode (25) mit einer Kunststoffschicht (26) versehen ist.

9. Haltevorrichtung nach Ansprüchen 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei den Verschlussmitteln die an den zu beschichtenden Hohlkörpern anliegenden Oberflächenbereiche aus Kunststoff bestehen. Leerseite