DE3832367A1

DE3832367A1 - Verfahren zum elektrostatischen spruehbeschichten von gegenstaenden mit emailpulver

Info

Publication number: DE3832367A1
Application number: DE19883832367
Authority: DE
Inventors: Peter Steiger
Original assignee: Gema Switzerland GmbH
Current assignee: Gema Switzerland GmbH
Priority date: 1988-09-23
Filing date: 1988-09-23
Publication date: 1990-03-29

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrostatischen Sprühbeschichten von Gegenständen mit Emailpulver.

Die US-PS 45 00 560 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühbeschichten von Gegenständen mit Emailpulver. Die Vorrichtung enthält eine Feuchtigkeitseinstellvorrichtung zur Einstellung des Feuchtigkeitsgehaltes des Emailpulvers durch Befeuchten und/oder Erwärmen, bevor das Emailpulver durch eine Sprühvorrichtung elektrostatisch aufgeladen und auf ein zu beschichtendes Objekt gesprüht wird. Die Beschichtungsqualität und der Wirkungsgrad des Beschichtungsverfahrens sind, insbesondere bei Emailpulver, von dessen Feuchtigkeitsgehalt abhängig. Der elektrische Widerstand des Emailpulvers ist von dessen Feuchtigkeitsgehalt abhängig. Die Sprühvorrichtung ist an einen Pulverbehälter angeschlossen, in welchem sich das Emailpulver in einem fluidisierten Zustand befindet. Dem Pulverbehälter wird frisches Pulver, aus einer Sprühkabine zurückgewonnenes Pulver, Gas zur Fluidisierung des Pulvers, und Dampf zur Befeuchtung des Pulvers zugeführt. In der Zuleitung des Gases befindet sich eine Heizvorrichtung. Im Pulverbehälter wird der Feuchtigkeitsgehalt des Gemisches aus Gas und darin schwebenden Partikeln von Emailpulver gemessen. In Abhängigkeit von dem Meßwert wird entweder Dampf zugeführt oder das Gas erhitzt. Trotz dieser Maßnahmen treten in der Praxis starke Schwankungen des Wirkungsgrades und der Beschichtungsqualität auf. Besonders nachteilig ist die Entstehung eines sogenannten "Orangenhauteffektes" und andere unerwünschte Ungleichmäßigkeiten der auf ein Objekt aufgebrachten Pulverschicht. Der häufigste Grund hierfür ist ein Rücksprüheffekt, welcher entsteht, wenn auf einem geerdeten Objekt zuerst aufgebrachte Pulverpartikel eine elektrisch geladene Isolationsschicht bilden, die von freien Ionen von der Sprüheinheit noch mehr aufgeladen wird. Diese elektrische Ladungen können sich plötzlich in Richtung zur Sprüheinheit hin entladen, wodurch Krater und Löcher entstehen. Die elektrischen Ladungen in den auf ein Objekt aufgebrachten Pulverpartikeln haben zudem noch den Effekt, daß sie nachfolgende Pulverpartikel elektrostatisch abstoßen können. Hierdurch entsteht zusätzlich zu einer schlechten Beschichtungsqualität auch ein großer Anteil von vom Objekt zurückgestoßenem oder abfallendem Pulver, welches wieder zurückgewonnen und zur erneuten Verwendung aufbereitet werden muß.

Die Hersteller von Emailpulver behandeln das Emailpulver in der Weise, beispielsweise durch Hinzufügen von Silikonöl und Verwendung bestimmter Partikelgrößen und Emailtypen, daß das Emailpulver einen elektrischen Widerstand im Bereich zwischen ungefähr 15×10¹³ Ohm bis 50×10¹³ Ohm hat, wenn der elektrische Widerstand mit einer Vorrichtung gemessen wird, welche nicht gleich, jedoch ähnlich ist, wie die in Fig. 1 der hier beigefügten Zeichnungen dargestellte Vorrichtung.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, auf einfache Weise den Verfahrens-Wirkungsgrad und die Beschichtungsqualität beim Beschichten von Gegenständen mit Emailpulver zu verbessern. Insbesondere sollen Rücksprüheffekte vermieden werden. Ferner sollen für verschiedene Arten von Emailpulver stets gleich gute Ergebnisse erzielt werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß Emailpulver verwendet wird, welches einen gemessenen elektrischen Widerstand im Bereich von 8×10¹³ Ohm bis 10×10¹³ Ohm hat, wenn der Widerstand nach folgenden Verfahrensschritten gemessen wird:

- Eingeben von Emailpulver in einer bestimmten Menge
- in ein zylindrisches Meßgefäß,
- Aufsetzen eines Stempels auf das im Meßgefäß befindliche Pulver und Drücken des Stempels auf das Pulver mit einem Preß-Druck von ungefähr
1 kp/7,4 cm² für eine Anfangs-Zeitdauer von ungefähr 10 Sekunden, wobei der Stempel ungefähr die gleiche Querschnitts größe hat wie das Innere des Meßgefäßes,
- Reduzieren des Preß-Druckes, mit welchem der Stempel auf das Pulver drückt, auf einen verbleibenden Kontakt-Druck von ungefähr
1 kp/37 cm² und Aufrechterhalten dieses Kontakt-Druckes auf eine Rest-Zeitdauer, welches die Differenz ist aus einer Gesamt-Zeitdauer von 15 Minuten minus der Anfangs- Zeitdauer von 10 Sekunden,
- Messen des elektrischen Widerstandes des Emailpulvers am Ende der Rest-Zeitdauer durch eine elektrische Spannung, welche einerseits an die aus elektrisch leitfähigem Material bestehende innere Bodenfläche des Meßgefäßes und andererseits an eine Elektrode ange schlossen ist, die im Zentrum der am Pulver anliegenden Stirnfläche des Stempels angeordnet ist und einen Teil dieser Stirnfläche bildet, so daß zwischen Elektrode und Bodenfläche ein vom elektrischen Widerstand des Emailpulvers abhängiger Strom fließt.

Durch die Erfindung wird der Rücksprüheffekt vermieden. Dadurch wird der Wirkungsgrad und die Beschichtungsqualität wesentlich verbessert. Die Erfindung liefert ein Verfahren, durch welches bei beliebiger Wiederholung stets gleiche Meßergebnisse erzielt werden. Dadurch werden unabhängig von der Art des Emailpulvers gemäß der Erfindung stets ein gleich guter Wirkungsgrad und eine gleich gute Beschichtungsqualität erzielt.

Besonders gute Ergebnisse werden gemäß der Erfindung dann erzielt, wenn

- die Bodenfläche des Meßgefäßes und die ihm zugewandte Stirnfläche des Stempels ungefähr 55,5 cm² groß sind;
- der Teil der Elektrode, welcher einen Teil der Stirnfläche des Stempels bildet, eine Stirnflächen größe von ungefähr 12,56 cm² hat;
- der Teil der Elektrode, welcher einen Teil der Stirn fläche des Stempels bildet, kreisrund ist und zentrisch angeordnet ist;
- das zylindrische Meßgefäß und der Stempel je im Quer schnitt kreisrund sind;
- die bestimmte Menge Emailpulver, die in das Meßgefäß gegeben wird, 40 g beträgt.

Bei diesen Größenverhältnissen ergibt sich ein Preß-Druck von 7,5 kp/55,5 cm² und ein Kontakt-Druck von 1,5 kp/55,5 cm².

Der genannte elektrische Widerstand im Bereich von 8×10¹³ Ohm bis 10×10¹³ Ohm, der am Ende der Gesamt- Zeitdauer von 15 Minuten gemessen wird, hat einen analogen anderen Widerstandswert-Bereich, wenn die Messung am Ende einer anderen Gesamt-Zeitdauer gemessen wird, bei gleichem Emailpulver und gleichem Zustand dieses Emailpulvers. Dies bedeutet, daß der gewünschte Zustand des Emailpulvers, und auch der genannte Widerstandsbereich von 8×10¹³ Ohm bis 10×10¹³ Ohm auch dann gegeben ist, wenn der elektrische Widerstand nicht am Ende der Gesamt-Zeitdauer von 15 Minuten, sondern am Ende einer anderen Gesamt-Zeitdauer gemessen wird. In einer Vielzahl von Versuchen über mehrere Monate und unter Berücksichtigung der Erfahrung von nahezu 20 Jahren wurde der genannte Widerstands-Bereich ermittelt. Ferner wurde dabei die Abhängigkeit des Meßergebnisses, bei gleicher Pulversorte, von der Gesamt-Zeitdauer, und analoge Widerstandswerte ermittelt. Dabei ist es gemäß der Erfindung möglich, daß der elektrische Widerstand im Bereich von 8×10¹³ Ohm bis 10×10¹³ Ohm, der am Ende der Gesamt-Zeitdauer von 15 Minuten meßbar ist, durch Messung eines analogen Wertes nach einer anderen Gesamt-Zeitdauer, welche von den 15 Minuten verschieden ist, anhand folgender - durch die genannte Vielzahl von Versuchen ermittelte - Tabelle oder eines entsprechenden Diagramm-Kurvenbandes bestimmt wird, wobei die Anfangs-Zeitdauer von ungefähr 10 Sekunden für den Preß-Druck beibehalten wird:

Das Diagramm-Kurvenband, welches der Tabelle entspricht, ist in Fig. 2 der hier beigefügten Zeichnungen dargestellt.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine schematisch dargestellte Vorrichtung zur Messung des elektrischen Widerstandes von Emailpulver gemäß der Erfindung, und

Fig. 2 ein Kurvendiagramm, welches die Abhängigkeit des elektrischen Widerstandes des Email pulvers von der Gesamt-Zeitdauer zeigt, nach welcher der elektrische Widerstand gemessen wird.

Das Kurvenband, welches im Kurvendiagramm nach Fig. 2 dargestellt ist, ergibt sich, wenn die in folgender Tabelle dargestellten elektrischen Widerstandswerte in Abhängigkeit von dem Zeitpunkt der Messung im Diagramm eingezeichnet werden. Daraus ist ersichtlich, daß das Emailpulver den erfindungsgemäßen Widerstandsbereich von 8×10¹³ Ohm bis 10×10¹³ Ohm bei Messung nach einer Gesamt-Zeitdauer von 15 Minuten auch dann aufweist, wenn nicht nach 15 Minuten gemessen wird, sondern wenn nach einer Gesamt-Meßdauer von beispielsweise 5 Minuten ein elektrischer Widerstand im Bereich von 3,6×10¹³ bis 5,6×10¹³ Ohm gemessen wird.

Tabelle

In Fig. 2 sind auf der Horizontalachse die Minuten und auf der Vertikalachse die elektrischen Widerstandswerte in Ohm×10¹³ angegeben. Die Minimum-Widerstandswerte der Tabelle ergeben die untere Widerstandskurve 2, und die Maximum- Widerstandswerte der Tabelle ergeben die obere Kurve 4 von Fig. 2. Beide Kurven 2 und 4 bilden ein Kurvenband 6. Gemäß der Erfindung wird nur Emailpulver verwendet, welches einen innerhalb des Kurvenbandes 6 liegenden elektrischen Widerstandswert hat. Die Tabelle und das Kurvendiagramm 2 zeigen, daß für das gleiche Emailpulver nach 5 Minuten ein anderer elektrischer Widerstand gemessen wird als nach 15 Minuten. Der Grund liegt in der Meßmethode, durch welche die gemessene Menge Emailpulver zunächst zusammengepreßt und dann wieder etwas entlastet wird, wobei die Emailpulverpartikel etwas Zeit benötigen, um sich innerhalb der Emailpulvermenge zu orientieren.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung nach der Erfindung zur Messung des elektrischen Widerstandes des Emailpulvers. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Meßgefäß 12 aus elektrisch isolierendem Material mit einer zylindrischen, im Querschnitt kreisrunden Gefäßwand 14 aus elektrisch isolierendem Material, einer Grundplatte 16 aus elektrisch isolierendem Material, und einem sich über den gesamten inneren Gefäßquerschnitt erstreckenden inneren Gefäßboden 18 aus elektrisch leitendem Material, sowie aus einem von oben in das Gefäß einsetzbaren Stempel 20 aus elektrisch isolierendem Material, welcher im Meßgefäß 12 vertikal verschiebbar ist und dabei an der Mantelwand 14 pulverdicht anliegt. Ein Teil der Stirnfläche 22 des Stempels 20, welcher dem Gefäßboden 18 gegenüberliegt, ist durch eine in den Stempel 20 eingefügte Elektrode 24 aus elektrisch leitendem Material gebildet. Der Stempel 20 weist einen Träger 26 auf, auf welchen ein Gewicht 28 gelegt oder entfernt werden kann, entsprechend dem Meßverfahren nach der Erfindung. An die Elektrode 24 des Stempels einerseits und an den Gefäßboden 18 andererseits ist eine elektrische Spannungsquelle 30 mit vorzugsweise 500 V anschließbar. In das Meßgefäß 12 wurde eine bestimmte Menge Emailpulver 32 eingegossen, dessen elektrischer Widerstand gemessen werden soll, bevor der Stempel 20 in das Meßgefäß 12 eingesetzt wurde.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung hat die innere Bodenfläche 34 des elektrisch leitenden Gefäßbodens 18, und im wesentlichen auch die ihr gegenüberliegende Stirnfläche 22 des Stempels 20, einen Durchmesser von 84 mm und dadurch eine Fläche von 55,5 cm². Der Stempel 20 hat, einschließlich der Elektrode 24 und des Trägers 26, ein Gewicht von ungefähr 1,5 kp. Das auf den Träger 26 des Stempels 20 zusätzlich auflegbare Gewicht 28 hat vorzugsweise ein Gewicht von ungefähr 6 kp. Die Menge von Emailpulver 32 beträgt vorzugsweise 40 g. Dies bedeutet, daß das Pulver, nachdem es entsprechend dem nachfolgend noch zu beschreibenden Meßverfahren gepreßt wurde, eine gepreßte Pulverhöhe 36 von 4 mm hat.

Das Meßverfahren nach der Erfindung enthält folgende Verfahrensschritte:

1. Eingeben von Emailpulver in einer bestimmten Menge, vorzugsweise 40 g, in das Meßgefäß 12, wobei der Stempel 20 sich nicht im Meßgerät befindet;
2. Einsetzen des Stempels 20 in das Meßgefäß 12;
3. Aufsetzen des Gewichtes 28 auf den Stempel 20;
4. Aufsetzen des Stempels 20, welcher ein Gewicht von 1,5 kg hat, zusammen mit dem Gewicht 28, welches ein Gewicht von 6 kg hat, auf das Pulver 32 im Gefäß 12, wobei das Gesamt-Gewicht von 7,5 g für eine Anfangs- Zeitdauer von ungefähr 10 Sekunden auf das Pulver 32 drückt und dabei einen Preß-Druck von 1 kp/7,4 cm² ausübt;
5. Reduzieren des Preß-Druckes durch Wegnehmen des Gewichtes 28 von 6 kg;
6. Einwirken lassen des Gewichtes des Stempels 20 von 1,5 kg als Kontakt-Druck auf das Pulver 32;
7. Anlegen der Spannung von vorzugsweise 500 V der Spannungsquelle 30 an die Elektrode 24 und den Gefäß boden 18 entweder jetzt oder während einer der voran gegangenen Schritte;
8. Messen des durch die elektrische Spannung der Spannungsquelle 20 durch das Pulver 32 fließenden Stromes und daraus Bestimmung des elektrischen Wider standes des Pulvers 32 zwischen der Elektrode 24 und dem Gefäßboden 18 nach einer bestimmten Rest- Zeitdauer, wobei die Rest-Zeitdauer sich errechnet aus einer Gesamt-Zeitdauer von vorzugsweise 15 Minuten minus der Anfangs-Zeitdauer von den genannten 10 Sekunden.

Da es Meßgeräte gibt, die bei einer bestimmten Spannung und einem bestimmten Strom direkt den elektrischen Widerstand anzeigen, braucht nicht erst der Strom gemessen und dann der Widerstand errechnet zu werden, sondern bei einem bestimmten Strom wird unmittelbar im Meßgerät 40 der gesuchte elektrische Widerstand angezeigt. Gemäß den vorangehenden Erklärungen ist ersichtlich, daß der elektrische Widerstand anstelle nach einer Gesamt- Zeitdauer von 15 Minuten auch nach einer Gesamt-Zeitdauer von beispielsweise 5 Minuten gemessen werden könnte. Bei 5 Minuten sind jedoch die Meßwerte noch sehr gering, so daß eine bessere Meßwertgenauigkeit erreicht wird, wenn erst nach 15 Minuten der elektrische Widerstand gemessen wird.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß bei mehrfachen Messungen des gleichen Pulvers immer ungefähr der gleiche Widerstands-Meßwert gemessen wird. Das Verfahren hat also den Vorteil, daß es mit sehr großer Sicherheit reproduzierbar ist. Dies hat dann auch sehr gute Beschichtungsqualitäten bei der Sprühbeschichtung von Gegenständen mit dem gemessenen Pulver zur Folge. Außerdem hat man dadurch auch einen konstant gleich bleibenden Sprühbeschichtungsverfahren-Wirkungsgrad.

Anstelle der gemäß der Erfindung genannten Mengen und Abmessungen, können auch andere Mengen und Abmessungen verwendet werden, jedoch ergeben sich dann schlechtere Ergebnisse. Beispielsweise kann anstelle von 4 mm Höhe gepreßtem Emailpulver 32, was einer gepreßten Pulverhöhe von 1 mm pro 10 g Emailpulver entspricht, auch eine größere oder geringfügig kleinere Pulvermenge verwendet werden. Dann sind jedoch bei wiederholten Messungen des gleichen Pulvers größere Meßabweichungen vorhanden als bei den genannten Mengen. Ähnlich verhält es sich, wenn andere Abmessungen der Meßvorrichtung verwendet werden. Die besten Meßergebnisse haben sich ergeben, wenn bei einer Bodenfläche des Meßgefäßes und einer im wesentlichen gleich großen Stirnfläche des Stempels von je ungefähr 55,5 cm² die Elektrode 24 einen Durchmesser von 40 mm und damit eine Fläche von 12,56 cm² hat.

Claims

1. Verfahren zum elektrostatischen Sprühbeschichten von Gegenständen mit Emailpulver, dadurch gekennzeichnet, daß Emailpulver verwendet wird, welches einen gemessenen elektrischen Widerstand im Bereich von 8×10¹³ Ohm bis 10×10¹³ Ohm hat, wenn der Widerstand nach folgenden Verfahrensschritten gemessen wird:

- Eingeben von Emailpulver in einer bestimmten Menge,
- in ein zylindrisches Meßgefäß,
- Aufsetzen eines Stempels auf das im Meßgefäß befindliche Pulver und Drücken des Stempels auf das Pulver mit einem Preß-Druck von ungefähr
1 kp/7,4 cm² für eine Anfangs-Zeitdauer von ungefähr 10 Sekunden, wobei der Stempel ungefähr die gleiche Querschnittsgröße hat wie das Innere des Meßgefäßes,
- Reduzieren des Preß-Druckes, mit welchem der Stempel auf das Pulver drückt, auf einen ver bleibenden Kontakt-Druck von ungefähr
1 kp/37 cm² und Aufrechterhalten dieses Kontakt-Druckes für eine Rest-Zeitdauer, welches die Differenz ist aus einer Gesamt-Zeitdauer von 15 Minuten minus der Anfangszeitdauer von 10 Sekunden,
- Messen des elektrischen Widerstandes des Email pulvers am Ende der Rest-Zeitdauer durch eine elektrische Spannung, welche einerseits an die aus elektrisch leitfähigem Material bestehende innere Bodenfläche des Meßgefäßes und anderer seits an eine Elektrode angeschlossen ist, die im Zentrum der am Pulver anliegenden Stirnfläche des Stempels angeordnet ist und einen Teil dieser Stirnfläche bildet, so daß zwischen Elektrode und Bodenfläche ein vom elektrischen Widerstand des Emailpulvers abhängiger Strom fließt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenfläche des Meßgefäßes und die ihm zugewandte Stirnfläche des Stempels je ungefähr 55,5 cm² groß sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der Elektrode, welcher einen Teil der Stirnfläche des Stempels bildet, eine Stirnflächengröße von ungefähr 12,56 cm² hat.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der Elektrode, welcher einen Teil der Stirnfläche des Stempels bildet, kreisrund und zentrisch angeordnet ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Meßgefäß und der Stempel je im Querschnitt kreisrund sind.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als bestimmte Menge Emailpulver 40g Emailpulver in das Meßgefäß gegeben werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Spannung 500 V beträgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand im Bereich von 8×10¹³ Ohm bis 10×10¹³ Ohm, der am Ende der Gesamt-Zeitdauer von 15 Minuten meßbar ist, durch Messung eines analogen Wertes nach einer anderen Gesamt-Zeitdauer, welche von den 15 Minuten verschieden ist, anhand folgender Tabelle oder eines entsprechenden Diagramm- Kurvenbandes bestimmt wird, wobei die Anfangs- Zeitdauer von ungefähr 10 Sekunden für den Preß-Druck beibehalten wird: