DE3600065A1

DE3600065A1 - Process for producing combined thermoset corona-tribo powder coatings

Info

Publication number: DE3600065A1
Application number: DE19863600065
Authority: DE
Inventors: Kurt Weigel
Original assignee: Individual
Current assignee: Duroplast Powder Chemie Nv Houthalen Be
Priority date: 1986-01-03
Filing date: 1986-01-03
Publication date: 1987-07-09

Abstract

Published without abstract.

Description

Immer wiederkehrende Bezeichungen:Recurring names:

EPS= Elektrostatisches Pulversprühverfahren, negativ TPS= Tribo-Pulversprühverfahren, positiv EPSp= Elektrostatisches Pulversprühverfahren, positiv KPS= kombiniertes Pulversprühverfahren (EPSp + TPS).EPS = electrostatic powder spraying process, negative TPS = tribo powder spraying process, positive EPSp = electrostatic powder spraying process, positive KPS = combined powder spraying process (EPSp + TPS).

Die zur elektrostatischen Verarbeitung (EPS) verwendeten duroplastischen Pulverlacke, besitzen einen hohen Widerstand und erhalten durch Ionenfang eine elektrische Ladung. Dieser Ionenfang kann in einem Raum stattfinden, in dem ein sehr hohes elektrisches Feld wirkt und in dem sich Ionen befinden. D.h. wenn Pulverlack teilchen in der Nähe einer an die Hochspannung gebrachten Kante oder Spitze oder Draht durchfließen, kann diese eine Ladung erhalten.The thermosetting powder coatings used for electrostatic processing (EPS), have a high resistance and get an electrical one through ion trapping Charge. This ion trapping can take place in a room in which a very high electric field acts and in which ions are located. I.e. if powder paint particles near an edge or tip brought to high voltage or If wire flows through, it can receive a charge.

Die elektrische Ladung dieser Pulverlackteilchen ist durch die Kaskade gegeben und wird bei duroplastischen Pulverlackteilchen im negativen Feld durchgeführt.The electrical charge of these powder coating particles is given by the cascade and is carried out with thermosetting powder coating particles in the negative field.

Grundsätzlich kann man feststellen: je stärker ein Sprühorgan den Pulverlack aufzu laden vermochte, um so größer war auch der Auftragungswirkungsgrad.Basically, one can say: the harder a spraying device applies the powder coating was able to load, the greater the application efficiency.

Bei dieser Pulverlackbeschichtung hat sich auch gezeigt, daß das Beschichtungs ergebnis bei kritischen Werkstücken wie z.B. Rippen-Heizkörper günstiger wird, wenn die Feldliniendichte und damit die Feldstärke in allernächster Nähe der außen liegenden Rippenränder möglichst klein gehalten wird. Normalerweise münden die Feldlinien aufgrund der Formgebung dieser Werkstücke fast alle in die außen liegenden Rippenränder ein, was zu einer hohen Feldliniendichte führt. Der Pulver lack kann dadurch nicht in die zwischen den Rippen befindlichen Hohlräume eindringen; dort wird also nur ungenügend beschichtet. Hier sind die als FARADAY′sche Käfige bekannten Zonen, dem elektrostatischem Pulversprühverfahren Grenzen gesetzt; aber auch an solchen Beschichtungsgegenständen, die einen in sich unterschiedlichen Elektrodenabstand besitzen. Bekanntlich baut sich der elektrostatische Pulver sprühauftrag von der nahesten Entfernung, also vom Sprühgerät zum Beschichtungs gegenstand auf, um dann weiter zu wachsen nach der entferntesten Stelle. Hierbei kommt es an den nahesten Partien zu sog. Überbeschichtungen, d.h. extrem hohe Pulverlackschichten verbunden in der Regel mit unhomogenen Filmen, man spricht von Spannungsdurchschlägen, Bilderrahmeneffekt u.ä., Korrosionsschutz und das dekorative Aussehen leiden. Hier sind die Grenzen des Verfahrens erkennbar.With this powder coating, it has also been shown that the coating result for critical workpieces such as Ribbed radiators will be cheaper if the field line density and thus the field strength in the immediate vicinity of the outside lying rib edges is kept as small as possible. Usually they open Field lines due to the shape of these workpieces, almost all of them in the outside lying rib edges, which leads to a high field line density. The powder lacquer cannot penetrate into the cavities between the ribs; there is therefore insufficient coating there. Here are the FARADAY cages known zones, the electrostatic powder spray process set limits; but also on such coated objects that are different in themselves Have an electrode gap. As is known, the electrostatic powder builds up spray from the closest distance, i.e. from the sprayer to the coating object to grow further to the farthest point. Here so-called over-coatings occur at the closest parts, i.e. extremely high Powder coating layers usually combined with non-homogeneous films, one speaks of voltage breakdowns, picture frame effects etc., corrosion protection and that decorative look suffer. The limits of the process can be seen here.

Duroplastische Pulverlacke mit triboelektrischen Sprühorganen (TPS) zu verarbeiten, haben den Nachteil des FARADAY′schen Käfigs nicht. Das TPS-Verfahren beruht u.a. darauf, daß zwischen Sprühorgan und Werkstück kein Potential entsteht, kein elektrisches Feld und keine Feldlinien. Dadurch können Pulverlacke auch in den kritischen Stellen (FARADAY-Käfig) eindringen. Nachteilig war bisher, daß die ersten handelsüblichen duroplastischen Pulverlacke sich nicht genügend aufladen ließen, und somit einen sehr schlechten Abscheidegrad ergaben. Diese Nachteile sind weitgehendst behoben.Process thermosetting powder coatings with triboelectric spraying devices (TPS), do not have the disadvantage of the FARADAY cage. The TPS process is based, among other things, on on the fact that no potential arises between the spray element and the workpiece electric field and no field lines. This means that powder coatings can also be used in the critical areas (FARADAY cage). So far it has been disadvantageous that the the first commercially available thermosetting powder coatings do not charge enough let, and thus resulted in a very poor degree of separation. These disadvantages are largely resolved.

Bei der Aufladung durch Reibung nimmt man an, daß an den Oberflächen der in Frage kommenden Beschichtungspulver elektrische Doppelschichten vorhanden sind. Der äußere Teil einer solchen Schicht besteht z.B. aus Elektronen, welche von festen an die Materie gebundenen Ladungsträgern in einem Gleichgewichtszustand gehalten werden, der den Körper nach außen hin als neutral erscheinen läßt.When charging by friction, it is believed that the surfaces in question upcoming coating powder electrical double layers are present. The outer part of such a layer consists e.g. from electrons, which from solid charge carriers bound to the matter are kept in an equilibrium state that makes the body appear neutral on the outside.

Schon bei der Berührung zweier Oberflächen können Elektronen aus der einen Ober fläche der anderen Oberfläche angelagert werden, so daß nach der Trennung die erste durch einen Überschuß an Elektronen negativ und die andere durch Elektronen mangel positiv geladen ist.Already when two surfaces are touched, electrons can emerge from one surface surface of the other surface, so that after the separation the first negative by an excess of electrons and the other by electrons is positively charged.

Von der elektrischen Leitfähigkeit der beteiligten Stoffe hängt es in erster Linie ab, in welcher Weise sich eine Ladungstrennung bemerkbar machen kann. Der durch die Störung verursachte "Spannungszustand" wird um so schneller beseitigt, je besser über die elektrische Leitfähigkeit ein Ladungsausgleich bis zur voll ständigen Wiedervereinigung erfolgen kann.It depends on the electrical conductivity of the substances involved Line down in how a charge separation can be felt. The "state of tension" caused by the fault is removed the faster the better the electrical conductivity, a charge equalization up to full permanent reunification can take place.

Bei genügend großer Leitfähigkeit der beteiligten Stoffe geht die vollständige Wiedervereinigung praktisch gleichzeitig mit der Ladungstrennung vonstatten. Voraussetzung dafür, daß überhaupt Aufladungen entstehen, ist also, daß mehr Ladungsmengen getrennt als gleichzeitig wiedervereinigt werden.If the conductivity of the substances involved is sufficiently high, the complete one is acceptable Reunification takes place practically simultaneously with the charge separation. The prerequisite for charging to occur at all is that more Charge quantities can be reunited separately as at the same time.

Hierzu muß im allgemeinen mindestens einer der Partner ein schlechter Leiter sein. Haben beide Oberflächen schlechte Leitfähigkeit (gutes Isolationsvermögen), dann sind nach der Ladungstrennung in jedem Falle die beteiligten Kontaktpartner entgegengesetzt aufgeladen. Es muß zusätzlich damit gerechnet werden, daß auf einer durch Ladungstrennung aufgeladenen Oberfläche eines Stoffes mit gutem Isolations vermögen nicht nur verschiedene Ladungsdichten vorkommen können, sondern sogar auch verschiedene Polarität der Ladungen.To do this, at least one of the partners must generally be a poor leader be. Both surfaces have poor conductivity (good insulation), then the contact partners involved are in any case after the charge separation charged opposite. It must also be expected that on a by charge separation charged surface of a fabric with good insulation may not only have different charge densities, but even also different polarity of the charges.

Untersucht man die Abhängigkeit der Aufladung von verschiedenen Sprühorganen auf Basis Weich-PVC, Naturgummi, Polyäthylen, Silikongummi, Teflon, so verfügt Teflon über das beste Verhalten.One examines the dependence of the charge on different spray organs Based on soft PVC, natural rubber, polyethylene, silicone rubber, Teflon, so decreed Teflon on best behavior.

Dort wo am Beschichtungsgegenstand kein FARADAY′scher Käfig vorhanden ist, und vor allem höhere Aufladungen von Nutzen sind, ist die Applikation nach dem EPS- Verfahren von Vorteil. Enthielt der Beschichtungsgegenstand aber auch nur gering fügige "kritische" Stellen, so mußte das Verfahren bisher auf diese Stellen ausge richtet werden. In der Regel wurde hier mit einer entsprechenden EPS-Handpistole durch eine zusätzliche Arbeitskraft nachbeschichtet. Teilweise gelang dieses, aber immer mit Überbeschichtungen der umliegenden Zonen, die dadurch erhöhten Materialverbrauch verursachten, und durch den sog. Bilderrahmeneffekt das dekorative Aussehen nachteilig beeinflußten. Bei dieser Handarbeit wurde in der Regel der Beschichter mehr oder weniger stark durch den elektrostatischen Effekt unfreiwillig teilbeschichtet.Where there is no FARADAY cage on the coating object, and higher charges are particularly useful, the application according to the EPS Procedure is an advantage. However, the coating article only contained a small amount compliant "critical" points, so far the procedure had to focus on these points be judged. As a rule, this was done with an appropriate EPS hand gun re-coated by an additional worker. In part this succeeded but always with overcoats of the surrounding zones, which increased it Material consumption caused, and by the so-called picture frame effect the decorative Appearance adversely affected. In this manual work, the Coater more or less involuntarily due to the electrostatic effect partially coated.

Die kritische Zone nach dem TPS-Verfahren vor- oder nachzubeschichten, gelingt nur unvollkommen, da alle duroplastischen Pulverlacke nach dem EPS-Verfahren negativ, nach dem TPS-Verfahren dagegen positiv abgeschieden werden. Wird z.B. nach dem TPS-Verfahren nachbeschichtet, so erkennt man bei diesem Vorgang, daß das niedergeschlagene EPS-Pulver an der gezielten Stelle entfernt wird, um dann anschließend das TPS-Pulver aufzunehmen. Wird dieser Arbeitsvorgang dann in einer sog. Rückgewinnungskabine vorgenommen was als normal vorauszusetzen ist, dann erhält man als sog. "over spray" negativ, wie positiv aufgeladenes Pulver. Da die Entladung dieser Pulver einen relativ langen Zeitraum benötigt, kann dann bei einer erneuten Pulverlackzuführung, in das jeweilige Sprühgerät, ein Gemisch von positiv und negativ geladener Teilchen, ein unbefriedigendes Sprühergebnis und Beschichtungsbild ergeben.The critical zone can be precoated or recoated using the TPS process only imperfect, since all thermosetting powder coatings use the EPS process negative, but positive by the TPS method. E.g. post-coated by the TPS process, you can see in this process that the deposited EPS powder is removed at the targeted point, then then take up the TPS powder. Will this work in one So-called recovery cabin made what is to be assumed as normal, then is obtained as a so-called "over spray" negative, like positively charged powder. There the discharge of these powders can then take a relatively long period of time when the powder coating is fed again into the respective sprayer, a mixture of positively and negatively charged particles, an unsatisfactory spray result and coating image result.

Da nach dem heutigen Stand die Pulverlacke des TPS-Verfahrens nur positiv aufgeladen werden können, wurde versucht, das Sprühgerät des EPS-Verfahrens mit einer positiven Kaskade auszurüsten. Die anschließenden Beschichtungsergebnisse entsprachen dann der des EPS-Verfahrens mit einer negativen Kaskade. Die nachfolgende TPS-Beschichtung entsprach den gewünschten Erwartungen und Zielen. Die kritischen Stellen waren abgedeckt, das Beschichtungsergebnis einwandfrei. Analog waren die Ergebnisse, wenn die TPS-Beschichtung als Vorbeschichtung eingesetzt wurde.As of today the powder coatings of the TPS process are only positive tried to be charged, the sprayer of the EPS process to equip with a positive cascade. The subsequent coating results then corresponded to that of the EPS process with a negative cascade. The the following TPS coating met the desired expectations and goals. The critical points were covered and the coating result was flawless. The results were analogous if the TPS coating was used as a pre-coating was used.

Der over spray des Pulverlackes von der positiven Kaskade und das entsprechende Pulver vom TPS-Gerät als Gemisch, verhielten sich bei einer erneuten anschließenden Verarbeitung absolut einwandfrei, ebenfalls war der Beschichtungsfilm von makel losem Aussehen.The over spray of the powder coating from the positive cascade and the corresponding Powder from the TPS device as a mixture, behaved when a subsequent one Processing absolutely flawless, the coating film from makel was also loose appearance.

Diese vorstehenden Darlegungen sollen im einzelnen an durchgeführten Versuchen demonstriert und belegt werden.The above statements are intended to be carried out in detail on tests carried out be demonstrated and documented.

Als Pulverlack standen ein EPS-Pulverlack und ein TPS-Pulverlack zur Verfügung. Als Beschichtungsgerät ein Kopperschmidt-Mueller-EPS- und ein Kopperschmidt- Mueller-TPS-Gerät. Als Beschichtungsgegenstand wurde ein U-Profil gewählt. Der Geräte-Werkstückabstand wurde auf 15 mm festgelegt, die Beschichtungszeit lag bei 2 Hüben auf dem Hubgetriebe (a), bzw. bei einer weiteren Versuchsserie bei dauernder Beschichtung aber einer Fördergeschwindigkeit von 1.5 m/min (b). Die Förderluft beim EPS-Gerät wurde auf 1.5 bar, beim TPS-Gerät bei 3 bar eingestellt. Die abgeschiedene Menge wurde nach g pro Profil ausgewogen, zusätzlich erfolgte noch eine optische Bewertung des U-Profils außen und innen. Die Bewertungsskala: 0=sehr schlecht, 10=sehr gut. An EPS powder coating and a TPS powder coating were available as powder coatings. As a coating device, a Kopperschmidt-Mueller-EPS and a Kopperschmidt-Mueller-TPS device. A U-profile was chosen as the coating object. The device-workpiece distance was set at 15 mm, the coating time was 2 strokes on the lifting gear (a) , or in a further test series with continuous coating but a conveying speed of 1.5 m / min (b) . The conveying air for the EPS device was set to 1.5 bar, for the TPS device to 3 bar. The amount separated was weighed out according to g per profile, in addition there was an optical evaluation of the U-profile outside and inside. The rating scale: 0 = very bad, 10 = very good.

Die Erfindung soll jetzt an Hand der folgenden nicht beschränkenden Beispiele erläutert werden.The invention is now intended to be illustrated by the following non-limiting examples are explained.

example 1

Herkömmlicher, duroplastischer Pulverlack wird in einem elektrostatischem Sprüh gerät mit positiver Kaskade auf einem Beschichtungsgegenstand aufgesprüht. Nach Abschluß des Beschichtungsvorganges passiert dieses Substrat die zweite Be schichtungszone. Hier wird handelsüblicher verarbeitungsfähiger Tribopulverlack mittels TPS-Sprühgeräten (z.B. Fa. Wagner, Friedrichshafen, Triboverarbeitungs pistolen) aufgetragen und zwar insbesondere dort, wo das EPS-Pulver den Be schichtungsgegenstand nicht erreicht hat.Conventional, thermosetting powder paint is applied in an electrostatic spray device sprayed with a positive cascade onto a coating object. To At the end of the coating process, this substrate passes the second loading stratification zone. Here is commercially available processable tribo powder paint using TPS sprayers (e.g. from Wagner, Friedrichshafen, tribo processing pistols) applied, especially where the EPS powder the Be has not reached the stratified object.

Der over spray wird zusammen in einer Rückgewinnungskabine gesammelt und mit üblicher Zumischung an Neupulver dem gemeinsamen Verarbeitungskreislauf wieder zugeführt.The over spray is collected together in a recovery booth and with usual admixture with new powder the common processing cycle again fed.

Der Beschichtungsgegenstand wird zwecks Ausbildung eines Lackfilmes und chem. Vernetzung desselben einem Einbrennprozeß ausgesetzt.The coating object is used to form a paint film and chem. Networking exposed to a burn-in process.

Example 2

Verarbeitungsfähiger, duroplastischer Pulverlack wird mittels üblichen Tribo sprühgeräten (z.B. Fa. Kopperschmidt-Müller, Winnenden-Höfen) auf den zu beschichtenden Gegenständen aufgetragen und zwar vorwiegend dort, wo das EPS-Verfahren ihre Grenzen hat (FARADAY-Käfig). Anschließend wird nochmals mit einem elektrostatischem Sprühgerät mit positiver Kaskade nachbeschichtet und zwar vor allem gezielt auf die Stellen die ungenügend vom EPS-Verfahren abgedeckt wurden.Processable, thermosetting powder coating is made using conventional Tribo sprayers (e.g. from Kopperschmidt-Müller, Winnenden-Höfen) on the surfaces to be coated Objects applied and mainly where the EPS process their Has limits (FARADAY cage). Then again with an electrostatic Sprayer coated with a positive cascade, especially in a targeted manner the places that were insufficiently covered by the EPS process.

Die Rückgewinnung des over spray′s und die Zuführung dieses Pulverlackgemisches erfolgt wie in Beispiel 1 geschildert, ebenfalls die Weiterbehandlung des Beschichtungsgegenstandes.The recovery of the over spray and the supply of this powder coating mixture takes place as described in Example 1, also the further treatment of Coating object.

Example 3

Zur Erzielung besonders wirtschaftlicher, dünnfilmiger Oberflächen, wird her kömmlicher duroplastischer Pulverlack, auf dem Beschichtungsgegenstand nach dem elektrostatischem Sprühverfahren mit positiver Kaskade so aufgetragen, daß nur die sichtbaren, bzw. leicht zugänglichen Stellen mit Pulverlack abgedeckt werden. Die je nach Geometrie des Gegenstandes mehr oder weniger nicht abge deckten Oberflächen werden dann mittels dem Tribo-Verfahren (z.B. der Tribo pistole der Fa. Intec, Dortmund) über die ganze Oberfläche nachbeschichtet. Es entstehen so Filmdicken die über der ganzen Fläche im Bereich von 40 Mikron liegen.In order to achieve particularly economical, thin-film surfaces, conventional thermosetting powder coating, on the coated object the electrostatic spray process with positive cascade applied so that only the visible or easily accessible areas are covered with powder coating will. The more or less depending on the geometry of the object surfaces are then covered using the Tribo process (e.g. the Tribo pistol from Intec, Dortmund) over the entire surface. This creates film thicknesses over the entire area in the range of 40 Micron lie.

Claims

1. The production of combined, thermosetting powder coating layers by means of (electrostatic) corona and friction charging (tribo -) - spray devices, characterized in that the (corona) powder coating for electrostatic processing takes place in spray devices with a positive cascade.

2. The method according to claim 1, characterized in that the accumulating Lot of "over spray" caught in a common recovery and these partially charged powder particles in one or the two types of sprayer can be processed again.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that first electrostatic powder application with positive cascade, then the powder application by means of a friction charging spray devices.

4. The method according to claim 1 and 2, characterized in that first the powder is applied using friction charging sprayers, then the coating by means of electrostatic spraying advise positive cascade.

5. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the Powder coating in mixed assembly of electrostatic Sprayers with positive cascade and with friction charging Processing equipment is done.