EP0268211B1 - Verfahren zum Auftragen von elektrostatisch versprühbarem Emailpulver auf Werkstücke unter Zusatz von Schutzgas - Google Patents

Verfahren zum Auftragen von elektrostatisch versprühbarem Emailpulver auf Werkstücke unter Zusatz von Schutzgas Download PDF

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EP0268211B1
EP0268211B1 EP19870116719 EP87116719A EP0268211B1 EP 0268211 B1 EP0268211 B1 EP 0268211B1 EP 19870116719 EP19870116719 EP 19870116719 EP 87116719 A EP87116719 A EP 87116719A EP 0268211 B1 EP0268211 B1 EP 0268211B1
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enamel powder
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Berndpeter Dr.-Ing. Schumacher
Wilfried Dipl.-Phys. Galle
Christel Dipl.-Ing. Sickert
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Bayer AG
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23D—ENAMELLING OF, OR APPLYING A VITREOUS LAYER TO, METALS
    • C23D5/00—Coating with enamels or vitreous layers
    • C23D5/04—Coating with enamels or vitreous layers by dry methods

Definitions

  • the invention relates to a method for applying electrostatically sprayable enamel powder to workpieces with the addition of protective gas.
  • enamel powder i.e. powdered, hydrophobized enamel frits u. Suspend the like in air, in this form to a sprayer and spray there under the influence of an electric field, the electric field being generated by a high voltage.
  • DE-OS 27 15 128 describes a method for applying a glazed enamel to metallic workpieces by generating a strong, directed electrostatic field which directs the charged powder onto the workpiece.
  • the particles of enamel powder cannot initially be sprayed electrostatically without additional technological means, such as coating with silicone compounds, since they have an organic composition and the required high electrical surface resistances are not present.
  • enamel powder air mixtures are not explosive.
  • the enamel powders produced with the known preparation processes are subject to a high degree of negative influence by air humidity and temperature during the application process.
  • DE-AS 24 51 672 describes a process for the electrostatic spraying of powdery substances onto preheated metal pipes, in which, in addition to other technological features, the powdery substances are sprayed with intergas.
  • intergas is necessary for the purpose of preventing the oxidation of the workpiece and to reduce the risk of explosion of the plastic powder-air mixture.
  • the use of this solution for coating with enamel powder is not possible due to the design of the device used and the technological process sequence, since electrostatically sprayable enamel powders do not adhere to heated materials in accordance with quality.
  • the invention seeks to remedy this.
  • the invention as characterized in the claims, solves the problem of creating a method for applying electrostatically sprayable enamel powder to workpieces with the addition of gas, by means of which the differences in layer thickness are reduced to a minimum by means of increased spraying and deposition rates and the dependence on Fluctuations in temperature and humidity are reduced.
  • electrostatic powder application is understood to mean the process of charging the enamel particles, their migration to the workpiece and the subsequent deposition of the particles on the workpiece.
  • the advantages achieved by the invention are essentially to be seen in the fact that the charging behavior of the enamel powder is improved by the addition of CO2, at the same time preventing the possibility of discharge, so that the spray yield is increased and the powder adhesion on the workpiece is increased. Furthermore, the dependency of the coating process on the temperature and humidity of the surrounding working atmosphere is reduced, the effectiveness of the electrostatic enamel powder coating significantly improved, while at the same time the investment costs by reducing the necessary facilities, such as air conditioning for the spray room, the number of sprayers required, and reducing the differences in layer thickness by generating a uniform layer thickness to a minimum.
  • a workpiece for example a baking chamber of an electric cooker with electrostatic enamel powder
  • a known device such as an application booth with several spray guns, to which the processed enamel powder is fed, high-voltage generator, conveyor chain for workpiece conveyance and the like.
  • the powder application carried out.
  • the uncharged enamel powder intended for spraying is conveyed from the powder storage container by means of CO2-containing gas and fed to the spray guns, the electrostatic charging of the enamel powder taking place directly in the spray guns via electrodes.
  • the application booth can advantageously also be supplied through existing openings to improve the powder adhesion to the workpiece CO2.
  • the powder particles are applied to the workpiece being passed.
  • no air conditioning measures are generally carried out when individual coatings are necessary.
  • the layer thicknesses which occur during the application of enamel powder fluctuate very strongly as a function of room temperature and room air humidity.
  • the spraying and separation rate is increased by approx. 20%.
  • the amount of powder adhering to the workpiece increases by approx. 10%.
  • the coating result is constant under various external climatic conditions, which is not possible under the naturally changing conditions (temperature, air humidity) when using known methods.
  • a CO2-air mixture (1: 3) is used in a system in which the outer parts of the hearth are coated on a running conveyor chain by means of powder enamelling.
  • the spray yield increases by approx. 15%.
  • the spray booth is supplied with ambient air and CO2-containing, dewatered exhaust gas from an enamelling furnace.
  • the powder adhesion improves by approx. 15%.
  • the number of spray guns required can be reduced from 12 to 10 previously.
  • the more uniform layer thickness distribution achieved results in a 20% lower enamel powder consumption.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Auftragen von elektrostatisch versprühbaren Emailpulver auf Werkstücke unter Zusatz von Schutzgas.
  • Es ist bekannt und Stand der Technik,Emailpulver, d.h. pulverisierte, hydrophobierte Emailfritten u. dgl. in Luft zu suspendieren, in dieser Form einem Sprühgerät zuzuführen und dort unter Einfluß eines elektrischen Feldes zu versprühen, wobei das elektrische Feld durch eine Hochspannung erzeugt wird.
  • So beschreibt beispielsweise die DE-OS 27 15 128 ein Verfahren zum Aufbringen eines verglasbaren Emails auf metallische Werkstücke mittels Erzeugung eines kräftigen gerichteten elektrostatischen Feldes, welches das geladene Pulver auf das Werkstück leitet.
  • Im Unterschied zur elektrostatischen Beschichtung mit organischen Pulvern sind die Partikel von Emailpulver zunächst nicht ohne zusätzliche technologische Mittel, wie z.B. Umhüllen mit Silikonverbindungen, elektrostatisch versprühbar, da sie eine organische Zusammensetzung aufweisen und die erforderlichen hohen elektrischen Oberflächenwiderstände nicht vorliegen. Andererseits sind Emailpulverluftgemische nicht explosibel. Die mit den bekannten Aufbereitungsverfahren hergestellten Emailpulver unterliegen während des Auftragsprozesses in hohem Maße im Gegensatz zu Kunststoffpulvern der negativen Beeinflussung durch Luftfeuchte und Temperatur.
  • Aus diesem Grunde ist allen bekannten Verfahren gemeinsam, daß die Geschwindigkeit und das Ergebnis der Beschichtung (augetragene Schichtdicken) in hohem Maße vom Feuchtigkeitsgehalt und der Temperatur der zur Suspendierung verwendeten und der anderweitig in den Sprühraum einströmenden Luft abhängig sind. Aus diesem Grund muß die zur Suspendierung und zum Transport des Emailpulvers verwendete Luft getrocknet und der Sprühraum klimatisiert werden.
  • Für eine hohe Sprühausbeute einerseits und eine gute Haftung des Pulvers auf dem Werkstück andererseits sind enge Grenzen von Temperatur und Luftfeuchte einzuhalten. Außerdem sind Alterungsvorgänge des im Kreislauf befindlichen Oversprays nicht zu vermeiden, so daß sie Qualitätsnachteile des Emailüberzuges bewirken. Obwohl bisher ein hoher apparativer Aufwand erforderlich ist, erfolgt eine zunehmende Anwendung dieser Technologien auf Grund ihrer Produktivität und Umweltfreundlichkeit.
  • In der DE-AS 24 51 672 ist ein Verfahren zum elektrostatischen Aufsprühen pulverförmiger Stoffe auf vorerhitzte Rohre aus Metall beschrieben, bei dem neben anderen technologischen Besonderheiten das Aufsprühen der pulverförmigen Stoffe mit Intergas erfolgt. D.h., daß die zur Beschichtung vorgesehenen Werkstücke erwärmt sind und zum Zwecke der Verhinderung der Oxydation des Werkstücks und zur Senkung der Explosionsgefahr des Kunststoffpulver-Luftgemisches der Einsatz von Intergas notwendig ist. Die Verwendung dieser Lösung für das Beschichten mit Emailpulver ist auf Grund der konstruktiven Ausgestaltung der verwendeten Vorrichtung und des technologischen Verfahrensablaufes nicht gegeben, da elektrostatisch versprühbare Emailpulver nicht qualitätsgerecht auf erhitzten Materialien haften.
  • Der Einsatz von Intergas wäre für Emailpulver in diesem Zusammenhang nicht erforderlich, da Emailpulver nicht explosibel ist.
  • In ähnlicher Weise ist die in DE-GM 19 77 751 beschriebene Anordnung zum gleichmäßigen Austritt des Pulvers aus einem schräggestellten Vorratsbehälter unter Zusatz von Inertoder Löschgasen einer elektrostatischen Sprühvorrichtung zu sehen.
  • Den bekannten Verfahren zur elektrostatischen Emailpulver-Beschichtung ist gemeinsam, daß ein hoher apparativer Aufwand erforderlich ist, um die Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen im Toleranzbereich zu halten und damit eine gleichbleibende Qualität der Beschichtung zu gewährleisten, wobei die Sprüh- und Abscheideraten unterschiedlich sind und dadurch Schichtdickenunterschiede unvermeidbar sind.
  • Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, ein Verfahren zum Auftragen von elektrostatisch versprühbarem Emailpulver auf Werkstücke unter Zusatz von Gas zu schaffen, durch das mittels erhöhter Sprüh und Abscheideraten die Schichtdickenunterschiede auf ein Minimum gesenkt werden und die Abhängigkeit von Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen reduziert wird.
  • Dabei wird unter dem Begriff elektrostatischer Pulverauftrag der Prozeß der Aufladung der Emailpartikel, die Wanderung derselben zum Werkstück und die anschließende Abscheidung der Partikel auf dem Werstück verstanden.
  • Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß durch den Zusatz von CO₂ das Aufladeverhalten des Emailpulvers verbessert, gleichzeitig die Möglichkeit der Entladung verhindert, damit die Sprühausbeute gesteigert und die Pulverhaftung auf dem Werstück erhöht wird. Desweiteren wird die Abhängigkeit des Beschichtungsprozesses von Temperatur und Luftfeuchtigkeit der umgebenden Arbeitsathmosphäre reduziert, die Effektivität der elektrostatischen Emailpulverbeschichtung wesentlich verbessert, wobei gleichzeitig die Investitionskosten durch Verringerung der notwendigen Einrichtungen, wie Klimatisierungseinrichtungen für den Sprühraum, Anzahl der notwendigen Sprühgeräte, gesenkt und durch die Erzeugung einer gleichmäßigen Schichtdicke die Schichtdickenunterschiede auf ein Minimum reduziert werden.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert:
    Zum Beschichten eines Werkstückes, z.B. eines Backraumes eines Elektroherdes mit elektrostatischem Emailpulver wird unter Verwendung bekannter Vorrichtungen, wie Auftragskabine mit mehreren Sprühpistolen, denen das aufbereitete Emailpulver zugeführt wird, Hochspannungsgenerator, Förderkette zur Werkstückförderung u. dgl., der Pulverauftrag durchgeführt. Dabei wird das zum Versprühen vorgesehene ungeladene Emailpulver mittels CO₂-haltigem Gas aus dem Pulvervorratsbehälter gefördert und den Sprühpistolen zugeführt, wobei die elektrostatische Aufladung des Emailpulvers unmittelbar in den Sprühpistolen über Elektroden erfolgt. Gleichzeitig kann vorteilhaft der Auftragskabine über vorhandene Öffnungen ebenfalls zur Verbesserung der Pulverhaftung auf dem Werkstück CO₂ zugeführt werden. Infolge der vorbestimmten Anordnung der Sprühpistolen und der Ausbildung eines elekstrostatischen Feldes werden die Pulverpartikel auf das vorbeigeführte Werkstück aufgebracht.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden bei notwendigen Einzelbeschichtungen im Regelfall keine Klimatisierungsmaßnahmen durchgeführt. Demzufolge schwanken bei den bekannten Verfahren die beim Emailpulverauftrag auftretenden Schichtdicken in Abhängigkeit von Raumtemperatur und Raumluftfeuchte sehr stark.
  • Durch den Zusatz von CO₂ zu der für den Transport vom Pulvervorratsbehälter zur Sprühpistole verwendeten Druckluft in Verhältnis 2 Teile Luft zu 1 Teil CO₂ wird die Sprüh- und Abscheiderate um ca. 20 % erhöht. Die auf dem Werkstück haftende Pulvermenge erhöht sich un ca. 10 %. Weiterhin wird bei verschiedenen äußeren klimatischen Bedingungen eine Konstanz des Beschichtungsergebnisses erreicht, die unter den natürlich wechselnden Bedingungen (Temperatur, Luftfeuchte) bei Anwendung bekannter Verfahren nicht möglich ist.
  • Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird in einer Anlage, in der Herdaußenteile an einer laufenden Förderkette mittels Pulveremaillierung beschichtet werden, zum Pulvertransport ein CO₂-Luftgemisch (1 : 3) verwendet. Die Sprühausbeute erhöht sich um ca. 15 %.
  • Der Sprühkabine wird anstelle klimatisierter Luft (25°C, 45 % rel. Feuchte) Raumluft und CO₂-haltiges, entwässertes Abgas eines Emaillierofens zugeführt. Die Pulverhaftung verbessert sich um ca. 15 %. Dadurch und durch die erhöhte Sprühausbesute kann die Anzahl der erforderlichen Sprühpistolen von vorher 12 auf 10 verringert werden. Ferner ergibt sich durch die erreichte gleichmäßigere Schichtdickenverteilung ein um 20 % geringerer Emailpulververbrauch.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Auftragen von elektrostatisch versprühbarem Emailpulver auf Werkstücke unter Zusatz von Schutzgas,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Pulverauftrag unter Zusatz von CO₂-haltigem Gas durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß als Schutzgas an CO₂ angereicherte Druckluft verwendet wird, das auch als Fördermedium für das Emailpulver vom Vorratsbehälter zur Sprühvorrichtung dient.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Anteil von CO₂ 10 % bis 100 % beträgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das CO₂-haltige Gas Abgas technologischer Prozesse ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das CO₂-haltige Gas über Sprühgeräte zugeführt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das CO₂-haltige Gas über Öffnungen eines Sprühraumes zugeführt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das CO₂-haltige Gas über Sprühgeräte und Öffnungen eines Sprühraumes zugeführt wird.
EP19870116719 1986-11-18 1987-11-12 Verfahren zum Auftragen von elektrostatisch versprühbarem Emailpulver auf Werkstücke unter Zusatz von Schutzgas Expired - Lifetime EP0268211B1 (de)

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