DE69823757T2

DE69823757T2 - Verfahren zum Lackieren von verschiedenen Gegenständen unter Verwendung von Pulverlacken, durch das Verfahren hergestellte lackierte Produkte und zugehörige Vorrichtung

Info

Publication number: DE69823757T2
Application number: DE69823757T
Authority: DE
Inventors: Silvio Pozzoli
Original assignee: ITALFINISH Srl; ITALFINISH Srl GRASSOBBIO
Current assignee: ITALFINISH Srl; ITALFINISH Srl GRASSOBBIO
Priority date: 1997-09-03
Filing date: 1998-08-06
Publication date: 2005-05-04
Anticipated expiration: 2018-08-07
Also published as: EP0900672A2; DE69823757D1; IT1294375B1; EP0900672A3; EP0900672B1; ITMI971999A1; ES2221101T3; ATE266530T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lackieren von verschiedenen Gegenständen unter Verwendung von Pulverlacken, wobei die Gegenstände entweder aus leitenden oder nicht-leitenden Werkstoffen bestehen, wie z. B. Metall, Glas, keramischem Material und ähnlichen Werkstoffen.
Die Erfindung betrifft auch auf diese Weise hergestellte lackierte Produkte sowie die Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens.
Wie bekannt ist, werden Pulverlacke durch Mischen von Harzen im halbflüssigen Zustand mit Härtern, Pigmenten und den geeignetsten Zusätzen in einem Zweischneckenextruder oder einem Mixtruder hergestellt.
Nach dem Wärme-Extrudieren erfolgt das Laminieren mit nachfolgender Abkühlung des extrudierten Produkts and anschließender Flockenbildung.
Sodann werden die abgeblätterten Teilchen mittels eines mechanischen Systems (zum Beispiel einer Stiftmühle) gemahlen, bis ein Pulver entstanden ist, das eine kontrollierte Partikelgröße aufweist.
Die durchschnittliche Partikelgröße des durch den vorgenannten Prozess hergestellten Pulvers liegt üblicherweise zwischen 10 und 100 μm (vorzugsweise zwischen 40 und 80 μm), da größere oder kleinere Pulverpartikel ernsthafte Anwendungsprobleme nach sich ziehen, die den Auftragungsprozess unwirtschaftlich werden lassen.
Bekanntlich erfolgt eine Lackierbehandlung mit thermoplastischen oder wärmehärtbaren Pulverlacken durch ein elektrostatisches Verfahren oder durch Vorheizen des Gegenstands.
Beim elektrostatischen Lackieren werden die Pulverteilchen entweder durch das elektrische Feld, das von einer Elektrode und einem Hochspannungsgenerator erzeugt wird, oder aufgrund von Triboelektrizität durch das Reiben der Pulverteilchen an den Oberflächen von geeigneten Materialien elektrisch aufgeladen. Der zu lackierende Gegenstand muss ein guter Erdungsleiter sein; in diesem Fall haften die elektrostatisch aufgeladenen Pulverteilchen an dem zu lackierenden Gegenstand und beschichten ihn gleichmäßig bis die Deckschicht eine weitere Ablagerung verhindert, indem sie den Gegenstand elektrisch isoliert.
Ein anderes weitverbreitetes Verfahren ist das Warmlackieren, das durch Vorheizen des zu lackierenden Gegenstandes auf eine Temperatur erfolgt, die hoch genug ist, um das Schmelzen des Pulverlacks einzuleiten.
In beiden Fällen werden Pulverlacke mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von etwa 40 bis 80 μm eingesetzt und kontrollierbare Lackstärken von etwa 50–60 μm bei dem elektrostatischen Verfahren oder mehr als 100 μm bis zu einigen Hunderten von Mikrometern beim Warmlackieren erreicht.
Unmittelbar nach jedem Behandlungsschritt ist üblicherweise ein abschließendes Einbrennen vorgesehen, beispielsweise mittels heißer Luft für festgelegte Zeitperioden (180–200°C für 20 Min.), um das Oberflächenfinish zu stabilisieren nachdem das Vernetzen des Harzes durch Härter bei wärmehärtbaren Pulvern erfolgt ist.
Dagegen ist bei thermoplastischen Pulvern eine Einbrenntemperatur erforderlich, die proportional zum Schmelzpunkt des verwendeten thermoplastischen Harzes ist.
Die Verwendung der konventionellen Techniken zum Auftragen von pulverförmigen Harzen bringt eine Reihe von Problemen mit sich, wobei die folgenden die wichtigsten Beschränkungen dabei darstellen:

– die Schwierigkeit, Lackschichten mit Stärken von weniger als 10 μm zu realisieren, die aufgrund der ungeeigneten Verfahren zur Pulverfeinstmahlung und der daraus folgenden Probleme während des Auftragens auftritt;
– die Schwierigkeit, Lackschichten mit Stärken von über 100 μm bei Toleranzen von nur wenigen Mikrometern zu realisieren. Tatsächlich wird die aufgetragene Lackschicht, die den zu lackierenden Gegenstand isoliert, für eine weitere elektrostatische Beschichtung zum Hindernis. Mit Hilfe des Vorheizverfahrens ist es problemlos möglich, Stärken von weit mehr als 100 μm aufzubringen, es ist jedoch fast unmöglich, die Enddicke angemessen zu steuern;
– die Schwierigkeit, nicht-leitende Gebrauchsgegenstände zu beschichten, wie z. B. Gebrauchsgegenstände aus Glas, keramischem Material, etc.;
– die Schwierigkeit, mehrschichtige Schutzsysteme herzustellen, die verschiedene Pulverwerkstoffe umfassen;
– die Schwierigkeiten bei der Verwendung von thermoplastischen Pulvern im allgemeinen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Pulverlackierverfahren bereitzustellen, das es erlaubt, alle konventionellen Arten von Pulverlack sowie thermoplastische und wärmehärtbare Pulverlacke und Mischungen daraus zu verwenden, und das es ermöglicht, die genannten Pulver auf dem zu lackierenden Gegenstand bei Raumtemperatur und ohne Zuhilfenahme des elektrostatischen Effekts und/oder von Wärme aufzutragen, wodurch es für jede Art von Material, sowohl leitend als auch nicht-leitend, eingesetzt werden kann, z. B. für Metall, keramische Werkstoffe, Glas, Kunststoffe und dergleichen.
Ein Verfahren, das einen Teil der vorgenannten Aufgaben lösen soll, ist aus der GB-A-2 194 178 bekannt; es besteht in dem Beschuß von glatten Kunststoffmaterialien oder keramischen Werkstoffen mit einer Mischung aus getrocknetem Pulverlack und feinem Schleifmaterial, zum Beispiel Aluminiumoxidpulver, mit Hilfe einer Spritzpistole.
Eine weitere erfindungsgemäße Aufgabe besteht darin, ein Pulverlackierverfahren vorzuschlagen, das die Herstellung von Lackschichten jeder gewünschten Stärke gestattet, angefangen von Stärken von weniger als 10 μm bis hin zu einigen hundert Mikrometern, die homogen verteilt sind und eine perfekt gesteuerte Enddicke aufweisen; darüber hinaus ermöglicht das Verfahren, mehrlagige Beschichtungen und/oder gemischte Beschichtungen zu realisieren.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, Gegenstände bereitzustellen, die mit dünnen Pulverlackschichten lackiert sind, deren Stärke sogar weniger als 10 μm beträgt, wobei jedoch eine vollständige Beschichtung gebildet wird und die Kontinuität der zu lackierenden Oberfläche nicht unterbrochen ist.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung vorzusehen, mit deren Hilfe ein solches Verfahren durchgeführt werden kann.
Diese und weitere Aufgaben und damit zusammenhängende Vorteile, die in der folgenden Beschreibung hervorgehoben sind, werden durch ein Verfahren zum Lackieren von verschiedenen Gegenständen unter Verwendung von Pulverlacken gelöst bzw. erzielt, wobei das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

– Vorbereiten der Oberfläche des Gegenstandes für die Lackierung durch Entfetten mit geeigneten Lösungsmitteln, Bürsten, Sandstrahlen oder dergleichen gemäß bekannten Verfahren und als Funktion der erforderlichen Gebrauchseigenschaften;
– Auftragen von zumindest einer Schicht Pulverlack auf die zu lackierende Oberfläche, das durch druckbeaufschlagtes Aufsprühen des genannten Pulverlackes in Verbindung mit einem Pulvermaterial erfolgt, welches im wesentlichen ein Aufprallmaterial ist;
– Einbrennbehandlung und/oder Polymerisieren der auf diese Weise aufgetragenen Pulverlackschicht bei einer geeigneten Temperatur mittels Hitze, Strahlung oder dergleichen.

Vorzugsweise wird das genannte Lackpulver innig mit dem genannten Aufprallmaterialpulver vorgemischt und die auf diese Weise entstandene Mischung wird auf die zu lackierende Oberfläche mittels Druckluft, Zentrifugenrotoren und dergleichen gespritzt.
Dabei ist die genannte Druckluft trocken und/oder entölt und ihr Druck liegt zwischen 1 und 50 atm, vorzugsweise zwischen 6 und 10 atm.
Ebenfalls erfindungsgemäß liegt das genannte Aufprallmaterial im wesentlichen in Form von Kügelchen mit einem Durchmesser zwischen 10 μm und 500 μm, vorzugsweise zwischen 100 μm und 200 μm, vor und weist ein spezifisches Gewicht auf, das größer ist als das spezifische Gewicht des auf die zu lackierende Oberfläche aufzutragenden Lackpulvers.
Das genannte Aufprallmaterial besteht aus Kügelchen, die vorzugsweise aus Glas, Stahl, Bronze oder anderen bekannten Werkstoffen sind und in Abhängigkeit von der Art des benutzten Lackpulvers und/oder des Werkstoffs, aus dem der zu lackierende Gegenstand besteht, für den Einsatz als Aufprallmaterial verwendbar sind.
Beispielsweise hat der aufzutragende Pulverlack ein spezifisches Gewicht von unter 2,45 und weist eine Partikelgröße auf, die im Bereich zwischen 1 und 300 μm, vorzugsweise zwischen 10 μm und 100 μm, liegt; die Aufprallpartikel sind im wesentlichen kugelförmig, bestehen aus Glas und weisen ein spezifisches Gewicht von mehr als 2,45 und eine Härte von mindestens 5,5 Mohs auf und haben einen Durchmesser, der zwischen 10 μm und 500 μm, vorzugsweise zwischen 100 μm und 200 μm, liegt. Die Partikel können auch aus Metall oder einem anderen Material sein, vorausgesetzt, ihr spezifisches Gewicht liegt über dem des aufzutragenden Pulvers, zum Beispiel Legierungsstahl mit einem spezifischen Gewicht von mehr als 5,585 und einem Durchmesser, der in einem Bereich zwischen 10 und 500 μm, vorzugsweise zwischen 100 μm und 200 μm, liegt.
Während des genannten Schrittes des Auftragens liegt das Gewichtsverhältnis zwischen dem genannten Lackpulver und dem genannten Aufprallmaterial in der genannten Mischung in einem Bereich zwischen 1 : 100 und 50 : 100, vorzugsweise zwischen 5 : 100 und 30 : 100.
Nachdem das Auftragen erfolgt ist, wird das Overspray-Lackpulver und das genannte Aufprallmaterial in geeigneter Weise aufgefangen, durch Siebung, Luftzirkulation oder dergleichen voneinander getrennt und in dem genannten Auftragungsschritt erneut verarbeitet.
Ebenfalls erfindungsgemäß kann in dem Fall, wo der genannte Gegenstand aus Aluminium oder Aluminiumlegierung besteht, ein weiterer Oberflächen-Vorbehandlungsschritt, bestehend aus einer chemischen Oxidation mit Hilfe von bekannten Mitteln oder einer anodischen Oxidation, in vorteilhafter Weise zwischen dem genannten Schritt der Oberflächenvorbereitung und dem genannten Schritt des Auftragens der Pulverlackschicht zwischengeschaltet werden.
Anders als bei Verwendung der bekannten elektrostatischen Pulverlackierverfahren oder der Fließbettverfahren mit einem vorgeheizten Gegenstand, haften die Pulverpartikel an der Unterlage erfindungsgemäß durch mechanisch zugeführte Energie.
Durch die Aufprallwucht der Partikel, die eine ähnliche Form wie der Pulverlack, aber eine höhere Dichte aufweisen, werden die Pulverpartikel auf der zu beschichtenden Oberfläche breitgeschlagen, während sie gleichzeitig durch die durch den Aufprall erzeugte Hitze teilweise geschmolzen werden.
Durch dieses Verfahren können dickere und dünnere Beschichtungen mit demselben Pulverlack hergestellt werden.
Im wesentlichen kann jede Art von Pulverlack in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, um Beschichtungen herzustellen, die brennfertig sind und Stärken aufweisen, die von wenigen Mikrometern bis zu Hunderten von Mikrometern reichen.
Durch ein solches Verfahren kann die Pulverergiebigkeit einen Wert von 90 bis 95% erreichen, während die Behandlungszeiten zwischen wenigen Sekunden bis einigen Minuten liegen.
Ein besonderes Merkmal des Verfahrens ist die Möglichkeit, mehrlagige Beschichtungen oder homogen gemischte Beschichtungen aus Pulvermischungen zu realisieren.
Tatsächlich können für einige Anwendungen auch nacheinander wärmehärtbare und thermoplastische Pulver zur Herstellung von mehrlagigen Beschichtungen oder als Beimengung für gemischte Beschichtungen eingesetzt werden. Die „Co-Deposition"-Beschichtungen erfreuen sich einer immer größeren Akzeptanz, da sie problemlos an die unterschiedlichsten Probleme beim Korrosionsschutz, bei der Modifizierung von Oberflächeneigenschaften oder auch nur zur Sicherstellung einer besseren Anhaftung an eine Deckschicht angepasst werden können.
Neben der chargenweisen Oberflächenbehandlung kann das erfindungsgemäße Verfahren auch an die kontinuierliche Behandlung von entweder langen Gegenständen, wie z. B. Rohre oder extrudierte Produkte, oder von flachen Oberflächen, wie z. B. Platten und Folien, angepasst werden.
Das Verfahren kann für Metallteile aus Eisen, Gußeisen, Messing oder Aluminium in Form von gegossenen, stranggepreßten oder laminierten Gegenständen eingesetzt werden.
Da eine elektrische Leitfähigkeit des zu behandelnden Untergrunds nicht erforderlich ist, können auch Gebrauchsgegenstände aus Zement, keramischem Material und Kunststoffen beschichtet werden.
Wie bereits erwähnt, werden verunreinigende Öl-, Fett- oder Oxidteilchen vor der Vorbehandlung durch eine Reinigung mit organischen Lösungsmitteln, alkalischen Entfettungsmitteln, durch mechanisches Bürsten oder Sandstrahlen entfernt.
Die Form und die Zusammensetzung des Aufprallmaterials beeinflußt sowohl die Wirksamkeit des Verfahrens als auch die Qualität der Beschichtung und ihre Kosten.
Die Partikel des genannten Materials sind im allgemeinen kugelförmig, da sie auf diese Weise eine bessere Verteilungswirkung des Lackpulvers auf den zu lackierenden Oberflächen sicherstellen sowie eine bessere Aufprallfestigkeit und dadurch eine längere durchschnittliche Lebensdauer haben.
Die Größe von Löchern, Hohlräumen und Innenradien der zu behandelnden Gegenstände bestimmt die Form und Größe des Aufprallmaterials. Im allgemeinen genügen ein oder zwei unterschiedliche Mischungen, um den größten Teil der Gegenstände zu behandeln. Die durch Druckluft geförderte Mischung wird mittels einer geeigneten Auftragsvorrichtung auf die zu beschichtenden Oberflächen gespritzt oder gesprüht und deshalb sammelt sich alles, was nicht das Ziel erreicht, am Boden der Lackierkabine. Die am Boden der Lackierkabine aufgefangene Mischung wird zu einem Sieb weitergeleitet, das die zwei Anteile von einander trennt und sie zu ihren jeweiligen Lagertanks zurückfließen läßt.
Für Pulverlacke wird ein konventioneller Fließbettbehälter oder ein Vibrationsbehälter oder ein Behälter mit mechanischem Rührwerk verwendet, um das aufgefangene Pulver und das frische Pulver zu vermischen, das der Auftragsvorrichtung zugeführt wird, während für das Aufprallmaterial vorzugsweise ein Druckbehälter mit Füllventil eingesetzt wird.
Der prozentuale Anteil des in der zu spritzenden Mischung enthaltenen Aufprallpulvers hängt von der zu beschichtenden Oberfläche, der Verfahrensdauer und der gewünschten Enddicke ab. Tabelle 1 Pulvermenge, die zum Herstellen einer bekannten Beschichtungsdicke auf einer vorbestimmten Fläche erforderlich ist

Pulverart spezifisches Gewicht und Pulvergewicht in g/μm/m²

Epoxidharz mit Pigmenten und Füllstoffen 1,7

Transparenter Polyester 1,3

Teflon 2,2
Einer der Hauptvorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass die Stärke der Beschichtung teilweise von der Behandlungszeit unabhängig gemacht werden kann, indem der prozentuale Anteil des Aufprallmaterials, der der Mischung zugefügt wird, in geeigneter Weise gesteuert wird.
Als Folge sind Beschichtungen von 10 oder 60 μm in vergleichbaren Zeiträumen herstellbar.
Bekanntlich werden jedoch die besten Gebrauchseigenschaften dann erzielt, wenn die gesamte Beschichtungsdicke in mehreren Schritten aufgetragen wird, anstatt in nur einer Schicht. Mit einer Mischung, die 10 Vol.-% Lackierpulver und 90 Vol.-% Aufprallpulver enthält und mittels einer Druckluftpistole bei 6 bar und in einem Abstand von 20 cm zu dem zu behandelnden Gegenstand gespritzt wird, kann 1 dm² Oberfläche mit 10 μm Lack in weniger als 2 Minuten beschichtet werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können mehrlagige Beschichtungen hergestellt werden, wobei die verschiedenen Pulver sich ineinander ausbreiten, um auf diese Weise die bestmögliche Haftung nach dem Einbrennen sicherzustellen. Dieses Merkmal ist besonders wichtig, wenn Teflon- oder PVDF-Pulver verwendet werden, die den Untergrund normalerweise nur geringfügig benetzen und deshalb schlecht anhaften.
Vor dem Einbrennen erscheint die Morphologie oder Struktur der Beschichtung, die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielt wird, im allgemeinen recht verschieden zu der, die von Pulverlacken bekannt ist.
Tatsächlich scheint die Beschichtung aus diskreten Pulverpartikeln zu bestehen, die jedoch übereinander geschmolzen und auf der Oberfläche des zu lackierenden Gegenstands durch die Aufprallwucht des Aufprallpulvers breitgeschlagen wurden, bis eine kontinuierliche Struktur entstanden ist.
Diese platte Partikelstruktur ist besonders interessant, da sie es ermöglicht, sehr dünne durchgängige Schichten herzustellen, selbst wenn Lackpulver mit merklich größerem durchschnittlichem Durchmesser eingesetzt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist kein Zwischenbrennen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Beschichtungen erforderlich; die Beschaffenheit der Beschichtung ist fest genug für eine nachfolgende erneute Lackierung, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren immer durch elektrostatisches Lackieren mit Pulvern erfolgt.
Nach dem Einbrennen kann die Beschichtung je nach Art der gewählten Einbrennbehandlung unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Wenn die Parameter für das Einbrennen so gewählt werden, dass eine gute Vernetzung der wärmehärtbaren Komponente der Beschichtung gewährleistet ist – ohne jedoch die Schmelztemperatur der thermoplastischen Komponente zu erreichen – kann die Einheitlichkeit nicht so gut ausfallen wie bei einer Einbrenntemperatur, die über der Schmelztemperatur der thermoplastischen Komponente liegt.
Für das erfindungsgemäße Verfahren sollten bei mehrlagigen Beschichtungen mit Mischungen aus wärmehärtbaren und thermoplastischen Komponenten kurze Einbrennzeiten bei hohen Temperaturen bevorzugt werden (zum Beispiel Einbrennen durch IR-Strahlung oder Induktion).
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst:

– einen Behälter/Tank für Pulverlacke, in dem sowohl frische als auch Overspray-Lacke gelagert werden,
– ein pneumatisches Fördersystem für Pulverlacke von dem genannten Behälter zu einer Auftragsvorrichtung,
– einen Behälter/Tank für das aus Kügelchen bestehende Aufprallmaterial, der unter Druck gehalten wird und mit einem Ein- und Ausströmventil versehen ist,
– ein pneumatisches Fördersystem für die genannten Aufprallkügelchen vom Behälter zur Auftragsvorrichtung,
– eine Sprüh-Auftragsvorrichtung, die den Pulverlackstrom mit den genannten Aufprallkügelchen zu einem gleichförmigen Nebel vermischt, der bei der gewünschten Geschwindigkeit mittels Druckluft transportiert wird, ein Produktions-, Lager- und Meßsystem für trockene und entölte Druckluft, welches das Transportmedium für den genannten Pulverlack und die genannten Kügelchen von den jeweiligen Behältern zu der Auftragsvorrichtung bildet,
– ein Rückgewinnungssystem, das am Boden der Lackierkabine mit einem Vibrationssieb versehen ist, das für die Trennung des nicht verwendeten Pulverlackes von den Kügelchen sorgt, die beide zu ihren jeweiligen Lagerbehältern zurückgeführt werden, wobei der genannte unter Druck stehende Lagerbehälter für die genannten Kügelchen mit einem rotierenden Zuführventil versehen ist,
– eine Steuertafel mit einem mechanischen oder elektronischen Programmiergerät, das eine Voreinstellung der Betriebszeiten und -bedingungen ermöglicht.

Die Betriebsparameter des Verfahrens sind an die Merkmale des Lackiermaterials und des verwendeten Aufprallmaterials gebunden.
Es wird Druckluft innerhalb eines Bereichs zwischen 2 und 10 bar eingesetzt und eine Spritzpistole kann bis zu 40 bis 50 kg Material pro Stunde abgeben (etwa 8–10 kg Material pro Stunde).
Je nach Formgebung und Größe der zu lackierenden Gegenstände kann die Auftragsvorrichtung fest montiert, oszillierend oder auf Pumpenpendeln montiert sein.
Im allgemeinen ist das Overspray-Problem hier nicht so wichtig wie bei herkömmlichen Lackierverfahren mit Pulverlacken, da sich die Auftragsvorrichtung viel näher an den zu behandelnden Gegenständen befindet und die Größe der Wolke viel geringer ist.
Auf jeden Fall ist jedoch ein Rückgewinnungssystem für Overspray mit einer Schlußfiltration erforderlich, um jegliche Art von Verschmutzung der aus der Lackierkabine entweichenden Luft zu reduzieren.
Durch geeignete Regulierung der Pulverlack- und/oder Aufprallmaterialpulvermengen und/oder der transportierenden Luftstromvolumina wird die Dosierung der Ströme der genannten zwei Pulver unabhängig voneinander vorgenommen und deshalb kann ihr Verhältnis zueinander in Übereinstimmung mit den jeweiligen Erfordernissen eingestellt werden.
Die Lagerbehälter für den Pulverlack und für das Aufprallmaterial können sowohl mit neuen Materialien als auch mit zurückgewonnenem Material, das aus dem Overspray in der Auftragskabine aufgefangen wird, befüllt werden, wobei das genannte aufgefangene Overspray einer mechanischen Siebung zugeführt wird, bei der ein Sieb mit geeignet großen Maschen eingesetzt wird, um den zurückgewonnenen Pulverlack von den Aufprallkügelchen zu trennen.
Der zu lackierende Gegenstand wird in einer Lackierkabine in einem Abstand zwischen 10 und 1000 mm, vorzugsweise zwischen 100 und 200 mm, von der Auftragsvorrichtung gehalten.
Die Erfindung wird nachfolgend weiter unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei
1 schematisch die Morphologie der Pulverlackschicht zeigt, die auf der zu lackierenden Oberfläche gemäß den Verfahren nach dem Stand der Technik und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgetragen wurde, während 2 schematisch und in vereinfachter Form eine Vorrichtung darstellt, die geeignet ist, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
Unter Bezugnahme auf diese Figuren wird auf die Morphologie der Lackschicht auf der zu lackierenden Oberfläche hingewiesen, die durch Pulverlack A entstanden ist, der durch das elektrostatische Verfahren gemäß dem Stand der Technik aufgetragen wurde, im Vergleich dazu wurde die Morphologie der Lackschicht durch das Aufbringen des mit dem Aufprallpulvermaterial verbundenen Lackpulvers B gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt. Wie zu erkennen ist, sind die Lackpartikel bei dem erfindungsgemäßen Verfahren abgeflacht und ihre Beschichtungskapazität ist stark vergrößert.
Im Behälter/Tank 1 wird frisches Pulver zusammen mit zurückgewonnenem Overspraypulver aus der Lackierkabine gelagert. Der Lack wird mit Hilfe des pneumatischen Transportsystems 2 zur Auftragsvorrichtung 3 befördert. Das aus Kügelchen bestehende Aufprallpulver wird im Druckbehälter/-tank 4 gelagert, der mit einem Einlass- und Auslassventil versehen ist. Durch das pneumatische Transportsystem 5 wird das Aufprallmaterial zur Auftragsvorrichtung 3 befördert, die den Strom beider Materialien zu einem gleichförmigen Nebel 9 vereint, der bei der vorher festgelegten Geschwindigkeit mittels Druckluft transportiert und auf die Oberfläche 10 des zu lackierenden Gegenstandes aufprallt, der sich in der Lackierkabine 7 befindet.
Am Boden der Lackierkabine 7 ist eine Rückgewinnungsvorrichtung vorgesehen, die aus einem Vibrationssieb 8 besteht, das für die Trennung des nicht verwendeten Pulverlackes von den Kügelchen sorgt; der nicht verwendete Lack und die Kügelchen werden mit Hilfe der Schwerkraft zu den jeweiligen Lagerbehältern transportiert. Da der Lagerbehälter für die Kügelchen unter Druck steht, erfolgt der Einlass durch ein rotierendes Zuführventil 11. Außerdem ist eine (nicht in der Figur dargestellte) Steuertafel mit einem mechanischen oder elektronischen Programmiergerät vorgesehen, das eine Voreinstellung der Betriebszeiten und -bedingungen ermöglicht.
Im wesentlichen umfaßt der Arbeitszyklus die folgenden Schritte:

– Einfüllen von Pulverlack und Kügelchen in die jeweiligen Lagertanks,
– Druckbeaufschlagung des Lagertanks für die Kügelchen,
– Förderung von dosierten Chargen von Pulver und Kügelchen zu der Auftragsvorrichtung, so dass die Suspension, die von jeder einzelnen Auftragsvorrichtung erzeugt wurde, auf den zu lackierenden Gegenstand gleichmäßig und kontinuierlich während einer Behandlungszeit aufprallt, die in einem Bereich zwischen 1 und 100 Minuten pro kg aufgetragener Lack pro beschichteter m² liegt,
– Rückgewinnung von Overspray in der Lackierkabine durch Trennen der Pulverpartikel und der Kügelchen voneinander mit Hilfe eines Siebes mit geeigneter Maschengröße. Das Sieb kann statisch sein oder vibrieren und die Maschengröße sollte so sein, dass zum Beispiel Partikel, die kleiner sind als 100 μm von solchen, die größer sind als 100 μm getrennt werden.

Claims

Verfahren zum Lackieren von verschiedenen Gegenständen unter Verwendung von Pulverlacken, umfassend die folgenden Schritte: – Vorbereitung der Oberfläche des Gegenstandes für die Lackierung durch Entfetten mit geeigneten Lösungsmitteln, Bürsten, Sandstrahlen oder dergleichen gemäß bekannten Verfahren und als Funktion der letztendlich geforderten Gebrauchseigenschaften; – Auftragen von zumindest einer Schicht Pulverlack auf die zu lackierende Oberfläche, das durch druckbeaufschlagtes Aufsprühen des genannten Pulverlackes in Verbindung mit einem Pulvermaterial erfolgt, welches im wesentlichen ein Aufprallmaterial ist; dadurch gekennzeichnet, dass es den weiteren Schritt einer Brennbehandlung und/oder Polymerisierens der auf diese Weise aufgetragenen Pulverlackschicht bei einer geeigneten Temperatur mittels Hitze, Strahlung oder dergleichen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Lackpulver innig mit dem genannten Aufprallmaterialpulver vorgemischt wird und dass die auf diese Weise entstandene Mischung auf die zu lackierende Oberfläche mittels Druckluft, Zentrifugenrotoren und dergleichen gespritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Druckluft trocken und/oder entölt ist und dass deren Druck zwischen 1 und 50 atm liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Aufprallmaterial im wesentlichen in Form von Kügelchen mit einem Durchmesser zwischen 10 μm und 500 μm vorliegt und ein spezifisches Gewicht aufweist, das größer ist als das spezifische Gewicht des aufzutragenden Lackpulvers.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Aufprallmaterial aus Kügelchen besteht, die vorzugsweise aus Glas, Stahl, Bronze oder anderen bekannten Werkstoffen sind und die in Abhängigkeit von der Art des verwendeten Lackpulvers und/oder des Werkstoffs, aus dem der zu lackierende Gegenstand besteht, für den Einsatz als Aufprallmaterial geeignet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aufzutragende Pulverlack ein spezifisches Gewicht von unter 2,45 hat und eine Partikelgröße aufweist, die im Bereich zwischen 1 und 300 μm liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel, aus denen das Aufprallmaterial besteht, im wesentlichen kugelförmig und aus Glas sind, ein spezifisches Gewicht von mehr als 2,45 und eine Härte von mindestens 5,5 Mohs aufweisen sowie einen Durchmesser haben, der zwischen 10 und 500 μm liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel oder Kügelchen, aus denen das genannte Aufprallmaterial besteht, ein größeres spezifisches Gewicht als das spezifische Gewicht der Lackpulverpartikel haben und aus Legierungsstahl bestehen, der ein spezifisches Gewicht von mehr als 5,58 hat und einen Durchmesser aufweist, der zwischen 10 und 500 μm liegt.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schrittes des Auftragens das Gewichtsverhältnis zwischen dem genannten Lackpulver und dem genannten Aufprallmaterial in der genannten Mischung in einem Bereich zwischen 1 : 100 und 50 : 100 liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, nachdem das Auftragen erfolgt ist, das Overspray-Lackpulver und das genannte Aufprallmaterial in geeigneter Weise aufgefangen, durch Siebung, Luftzirkulation oder dergleichen von einander getrennt und in dem genannten Auftragungsschritt erneut verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fall, wo der genannte Gegenstand aus Aluminium oder Aluminiumlegierung besteht, ein weiterer Oberflächen-Vorbehandlungsschritt, bestehend aus einer chemischen Oxidation mit Hilfe von bekannten Mitteln oder einer anodischen Oxidation, in vorteilhafter Weise zwischen dem genannten Schritt der Oberflächenvorbereitung und dem genannten Schritt des Auftragens der Pulverlackschicht zwischengeschaltet werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr übereinanderliegende Lackpulverschichten nacheinander aufgetragen werden, um mehrschichtige Lackierungen herzustellen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Lackpulver aus einer Mischung aus wärmehärtbaren und thermoplastischen Pulverlacken besteht, um homogen gemischte Lackschichten zu erhalten.
Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch geeignete Regulierung der Mengen von Pulverlack und/oder Aufprallmaterialpulver und/oder der Luftstromvolumina die Dosierung der Ströme der genannten zwei Pulver unabhängig voneinander vorgenommen wird und deshalb ihr Verhältnis zueinander in Übereinstimmung mit den jeweiligen Erfordernissen eingestellt werden kann.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie folgendes umfasst: – einen Behälter/Tank (1) für Pulverlacke, in denen sowohl frische als auch Overspray-Lacke gelagert werden, – ein pneumatisches Fördersystem (2) für Pulverlacke von dem genannten Behälter zu einer Auftragsvorrichtung (3), – einen Behälter/Tank (4) für das aus Kügelchen bestehende Aufprallmaterial, der unter Druck gehalten wird und mit einem Ein- und Ausströmventil versehen ist, – ein pneumatisches Fördersystem (5) für die genannten Aufprallkügelchen vom Behälter (4) zur Auftragsvorrichtung (3), – eine Sprüh-Auftragsvorrichtung (3), die den Pulverlackstrom mit den genannten Aufprallkügelchen zu einem gleichförmigen Nebel vermischt, der bei einer gewünschten Geschwindigkeit mittels Druckluft transportiert wird, – ein Produktions-, Lager- und Meßsystem für trockene und entölte Druckluft, welches das Transportmedium für den genannten Pulverlack und die genannten Kügelchen von den jeweiligen Behältern (1, 4) zu der Auftragsvorrichtung (3) bildet, – ein Rückgewinnungssystem, das am Boden der Lackierkabine (7) mit einem Vibrationssieb (8) versehen ist, das für die Trennung des nicht verwendeten Pulverlackes von den Kügelchen sorgt, die beide zu ihren jeweiligen Lagerbehältern zurückgeführt werden, wobei der genannte unter Druck stehende Lagerbehälter für die genannten Kügelchen mit einem rotierenden Zuführventil versehen ist, – eine Steuertafel mit einem mechanischen oder elektronischen Programmiergerät, das eine Voreinstellung der Betriebszeiten und -bedingungen ermöglicht.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbehälter für den Pulverlack und für das Aufprallmaterial sowohl mit neuen Materialien als auch mit zurückgewonnenem Material, das aus dem Overspray in der Auftragskabine aufgefangen wird, befüllt werden, wobei das genannte aufgefangene Overspray einer mechanischen Siebung zugeführt wird, bei dem ein Sieb mit geeignet großen Maschen verwendet wird, um den zurückgewonnenen Pulverlack von den Aufprallkügelchen zu trennen.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der zu lackierende Gegenstand in einer Lackierkabine in einem Abstand zwischen 10 und 1000 mm von der Auftragsvorrichtung gehalten wird.
Gegenstände, die gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer Lackschicht mit einer Dicke von weniger als 10 μm versehen sind.
Gegenstände, die gemäß Anspruch 1 hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit mehreren übereinanderliegenden Lackschichten versehen sind, die auch aus thermoplastischen und wärmehärtbaren Lacken bestehen.