EP1062053A1

EP1062053A1 - Verfahren zur pulverlackierung

Info

Publication number: EP1062053A1
Application number: EP99911798A
Authority: EP
Inventors: Martin Sedlmeyr
Original assignee: Advanced Photonics Technologies AG
Current assignee: Advanced Photonics Technologies AG
Priority date: 1998-03-16
Filing date: 1999-03-16
Publication date: 2000-12-27
Anticipated expiration: 2019-03-16
Also published as: US6436485B1; WO1999047276A1; CN1293598A; BR9908843A; DE59902341D1; KR100685477B1; ES2182500T3; KR20010041912A; CA2324097A1; JP2002506725A; AU3035299A; CN1203924C; EP1062053B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Pulverlackierung eines Substrats (5), insbesondere eines temperaturempfindlichen Substrates wie Holz, Holzfaserwerkstoff, Kunststoff, Gummi, Stoff, Papier oder Karton, wobei ein thermoreaktives Pulver als Grundschicht (6) auf die unbeschichtete Oberfläche des Substrats (5) aufgebracht wird und wobei das Pulver mittels Infrarotstrahlung, zumindest mit Strahlungsanteilen im nahen und/oder kurzwelligen Infrarot, durchgehend auf Vernetzungstemperatur erwärmt und zum Aushärten gebracht wird oder durchgehend auf Geliertemperatur erwärmt wird und in einem späteren Verfahrensschritt fertig vernetzt und ausgehärtet wird. Zur Erzeugung der Infrarotstrahlung werden insbesondere Halogenlampen (7) in Kombination mit einem Reflektor (8) zur Reflexion der emittierten Strahlung in Richtung des Substrats kombiniert. Die Halogenlampen (7) werden derart betrieben, daß ein Strahlungsflußdichte-Maximum der emittierten Strahlung im nahen Infrarot liegt.

Description

Verfahren zur Pulverlackierung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Pulverlackierung eines Substrats, insbesondere eines temperaturempfindlichen Substrats wie Holz, Holzfaserwerkstoff, Kunststoff, Gummi, Stoff, Papier oder Karton. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung einer Halogenlampe zur Pulverlackierung.

Bei der Vernetzung und Aushärtung von Pulverlack kommt es entscheidend auf eine möglichst homogene und rasche Erwärmung auf Aushärtetemperatur an. Nur so kann die Pulverlackschmelze das Viskositätsminimum erreichen, ohne bereits erheblich durch Vernetzungsreaktionen am Verlaufen behindert zu werden, was eine Unebenheit der Oberfläche durch einen nicht optimalen Verlauf des Pulvers zur Folge hat.

Bekannt ist ein Verfahren zur Vernetzung thermoreaktiven Pulvers, bei dem die notwendige Aushärtetemperatur über mehrstufige Energieübertragungen erreicht wird. Zuerst wird über Infrarot (IR) -Strahlung oder konvektiv die Oberfläche der Pulverbeschichtung erwärmt. Dann erst erfolgt die Durchwärmung in der Pulverschicht über Wärmeleitungsprozesse bis hin zur

Substratgrenzschicht. Dort wird die Energie, insbesondere bei metallischen Untergründen, über die höhere Wärmeleitung sehr viel schneller in das Substrat abgeführt. Erst bei annähernd vollständiger Durchwärmung des Substrates erreicht die Grenz- schicht die notwendige Vernetzungstemperatur. Bei diesem bekannten Verfahren stellt für die Durchwärmung der Beschichtung allein der Temperaturgradient zwischen Beschichtungs- oberfläche und Substrat die treibende Prozeßgröße dar. Um eine homogene Vernetzung und einwandfreie Haftung auf dem Substrat sicherzustellen, sind Heizzeiten von mehreren Minuten notwendig.

Häufig liegen die Vernetzungs- und Aushärtetemperaturen von Pulverlacken zwischen 120 °C und 300 °C. Aufgrund dieser hohen Temperaturen können temperaturempfindliche Substrate nach dem bekannten Verfahren nicht oder nur unter Einschränkungen pulverbeschichtet werden.

Bekannt ist auch ein Verfahren zum Vernetzen und Aushärten einer Schicht thermoreaktives Pulver auf einem Substrat, bei dem vor dem Aufbringen des thermoreaktiven Pulvers eine Grundierung auf die Oberfläche des Substrats aufgebracht wird. Die Grundierung besteht beispielsweise aus Wasserlack. Die Grundierung dient insbesondere bei Substraten aus Holz oder Holzfasermaterialien dazu, Inhomogenitäten an der Oberfläche des Substrats auszugleichen, eine Feuchtigkeitsbarriere zu bilden und eine Haftung von ther oreaktivem Pulver zu ermöglichen. Anschließend kann das Pulver dann durch Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit mittelwelliger Infrarotstrahlung vernetzt und ausgehärtet werden. Bei diesem bekannten Verfahren bildet die Grundierung auch eine Wärmeleitungsbarriere, die einen Wärmeübergang während der Vernetzungsreaktion in der Pulverschicht auf das Substrat behindert. Insbesondere bei temperaturempfindlichen Substraten konnte so das Aufbringen einer Pulverlackierung überhaupt erst möglich gemacht werden. Jedoch ist dieses bekannte Verfahren auf die Verwendung von thermoreaktiven Pulvern beschränkt, deren Vernetzungstemperatur nur geringfügig höher als die Schädigungstemperatur des Substrats ist.

Bei Feuchtigkeit enthaltenden oder aufnehmenden Substraten, insbesondere bei Holz oder Holzfaserwerkstoff, besteht bei den bekannten Verfahren außerdem das Problem, daß ein Min- dest-Feuchtegehalt des Substrats einerseits erwünscht ist, andererseits das Aufbringen einer gleichmäßigen Pulverlackierung jedoch verhindert. Feuchtigkeit in dem Substrat ermöglicht einerseits, durch elektrostatische Aufladung thermore- aktives Pulver an der geladenen Oberfläche abzulagern. Andererseits verdampft die Feuchtigkeit bei der anschließenden Vernetzungs- und Aushärtungsreaktion in dem Substrat, da wegen der langen Reaktionszeit bei Temperaturen über der Ver- dampfungstemperatur das Substrat zumindest an seiner Oberfläche auf Verdampfungstemperatur erwärmt wird. Es bilden sich daher an der Oberfläche, unter dem bereits vernetzten Pulver Blasen, die zu einer unregelmäßigen Lackschicht führen. Auch eine Grundierungsschicht hilft hier nicht weiter, da sie keine auf Dauer wirksame Wärmeleitungsbarriere bildet und da die Verdampfungstemperaturen meist wesentlich niedriger als die Vernetzungs- und Aushärtetemperaturen des thermoreaktiven Pulvers sind. Außerdem muß, beispielsweise bei einer Grundierung aus Wasserlack, erst bis zur vollständigen Trocknung der Grundierung gewartet werden, bis auf die Grundierung eine Pulverlackschicht aufgebracht werden kann.

Bei den bekannten Verfahren besteht weiterhin die Schwierigkeit, daß wegen der geringen Tiefenwirkung der Pulverschicht- beheizung erst nach längerer Beheizungsdauer eine Schmelzverbindung zwischen der Pulverschicht und der Substratoberfläche bzw. der Grundierung hergestellt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Pulverlackierung eines Substrats, insbesondere eines temperaturempfindlichen Substrats wie Holz, Holzfaserwerkstoff, Kunststoff, Gummi, Stoff, Papier oder Karton anzugeben, das eine Pulverlackierung der unbeschichteten Oberfläche des Substrats erlaubt, ohne dieses zu schädigen, und das zu einer gleichmäßigen, vollständig vernetzten und gut haftenden Lackschicht führt.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen sind Gegenstand der ab- hängigen Ansprüche.

Ein wesentlicher Gedanke bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Pulverlackierung besteht darin, daß die für die Vernet- zung notwendige Energie gezielt und durchgehend über die gesamte Pulverschichtdicke in die als Grundschicht auf die unbeschichtete Oberfläche des Substrats aufgebrachte Pulvermenge eingebracht wird. Die Gelierungs- bzw. Vernetzungsener- gie wird in Form von Strahlungsenergie zumindest in die

Grundschicht eingebracht und dort absorbiert. Die dabei verwendete Strahlung weist zumindest Strahlungsanteile im nahen und/oder kurzwelligen Infrarot auf. Vorzugsweise werden die Pulverschicht und die Substratoberfläche durch nahe Infrarot- Strahlung (NIR-Strahlung) homogen und in Sekundenschnelle auf die erforderliche Gelier- bzw. Vernetzungstemperatur erwärmt. Unter nahem Infrarot wird der Wellenlängenbereich elektromagnetischer Strahlung zwischen dem sichtbaren Bereich und 1,2 μm Wellenlänge verstanden. Unter kurzwelligem Infrarot wird der Wellenlängenbereich zwischen 1,2 μm Wellenlänge und 2 μm Wellenlänge verstanden.

Erfindungsgemäß wird durch die Infrarotstrahlung das thermo- reaktive Pulver entweder auf Vernetzungstemperatur erwärmt und zum Aushärten gebracht, oder auf Geliertemperatur erwärmt und erst in einem späteren Verfahrensschritt fertig vernetzt und ausgehärtet. In letzterem Fall entsteht durch das Gelieren ein Verbund des Pulvermaterials, ohne eine vollständige Vernetzung oder Aushärtung zu einer Lackschicht.

Das gezielte, vorzugsweise homogen über die Dicke der Grundschicht verteilte Einbringen von Energie mittels Infrarotstrahlung, insbesondere NIR-Strahlung, beschleunigt den Vorgang der Verbindung bzw. Vernetzung der Pulverteilchen erheb- lieh gegenüber dem bekannten Verfahren, bei dem der Energieeintrag in die Tiefe der Grundschicht im wesentlichen aufgrund von Wärmeleitung stattfindet. Damit ist auch eine hervorragende Steuerbarkeit des Verbindungs- bzw. Vernetzungs- Prozesses gegeben, insbesondere da über eine Steuerung der Strahlungsflußdichte, der spektralen Verteilung der Strahlungsenergie und/oder der Strahlungsdauer genau der gewünschte Prozeßfortschritt gesteuert werden kann. Günstig ist es, wenn die zuvor genannten Prozeßparameter auf die Absorp- tionseigenschaften des thermoreaktiven Pulvers, auf die Reflexionseigenschaften der Substratoberfläche und auf die Wärmeleitfähigkeit des Substrates eingestellt werden.

Weiterhin wird durch die schnelle durchgehende Erwärmung der Grundschicht eine gute Haftung an der Substratoberfläche gewährleistet .

Vorzugsweise wird auf die ausgehärtete oder vorgelierte Grundschicht eine zweite Schicht eines thermoreaktiven Pulvers aufgebracht und wird die gesamte noch nicht fertig vernetzte Beschichtung mittels der Infrarotstrahlung vernetzt und ausgehärtet. Bei einer Weiterbildung des Verfahrens wird nach dem Aushärten oder Gelieren der Grundschicht diese unter Geliertemperatur bzw. Aushärtetemperatur abgekühlt, vorzugweise durch Druckluft, die die Oberfläche anströmt bzw. an dieser entlangströmt. Bei einer alternativen Ausgestaltung wird die zweite Schicht unmittelbar nach dem Aushärten oder Vorgelieren aufgebracht.

Durch die zweite Schicht, mit deren Aufbringen und Aushärten der Lackiervorgang insbesondere beendet wird, kann eine gleichmäßige Lackoberfläche erzeugt werden, die höchsten Qualitätsanforderungen entspricht. Insbesondere werden durch die zweite Schicht Unregelmäßigkeiten in der Grundschicht ausgeglichen, wodurch sich beispielsweise eine durchgehend gleichmäßig glänzende oder matte Lackoberfläche erzielen läßt. Im Unterschied zu bekannten Pulverlackierungen mit UV-Pulverlacken lassen sich sowohl mit der ersten als auch mit der zweiten auch matte Pulverlackoberflächen erzielen. Gegenüber Verfahren, bei denen eine Grundierschicht und eine zweite, aus Pulver gebildete Lackschicht aus unterschiedlichem Material bestehen, kann sich insbesondere bei Verwendung gleichartigen Pulvers für die Grundschicht und die zweite Schicht eine besonders homogene und über die Tiefe der Gesamtlackie- rung gleichmäßig vernetzte Lackschicht bilden. Vorteile dieses Pulver-Beschichtungssystems liegen daher insbesondere bei der Robustheit, der Abriebsfestigkeit und der Chemikalienbeständigkeit der Lackierung.

Mit der Zweischicht-Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens können insbesondere Substrate wie Holz und holzfaserhaltige Materialien (kurz: Holzfaserwerkstoffe) bei hoher Beschich- tungsqualität pulverlackiert werden. Einerseits kann durch die oben beschriebene gezielte Steuerung des Vernetzungs- und Aushärtungsprozesses verhindert werden, daß Feuchtigkeitsbla- sen Unregelmäßigkeiten in der Lackschicht erzeugen. Andererseits wird das Problem der ungleichmäßigen Haftung von Pulverteilchen an einer unbeschichteten, zumindest teilweise durch Holzfasern gebildeten Oberfläche überwunden. Durch die Grundschicht wird eine Haftschicht gebildet, die unter U - ständen noch eine unregelmäßige Oberfläche aufweist oder gar aus einzelnen, nicht miteinander verbundenen inselartigen Lackflecken besteht. Nach dem Aushärten oder Vorgelieren der Grundschicht bestehen dann für die zweite Schicht aber viel bessere Ausgangsbedingungen. Die Haftung ist verbessert und es wird daher in der Regel bei dem Aufbringen des Pulvers der zweiten Schicht mehr Material aufgetragen. Bei der anschließenden Vernetzung und Aushärtung des gesamten noch nicht vernetzten oder nur teilweise vernetzten Beschichtungsmaterials verläuft dann das Beschichtungsmaterial zu einer gleichmäßi- gen Lackschicht.

Vorzugsweise wird die pulverförmige Grundschicht und/oder die zweite Schicht jeweils nicht länger als 12 s, insbesondere nicht länger als 8 s, bis zum Gelieren oder Aushärten be- strahlt. Nach dem Aufbringen einer zweiten Schicht wird jedoch durch bis in die Grundschicht eindringende Strahlung die Bestrahlung der Grundschicht fortgesetzt, so daß die Gesamt- bestrahlungsdauer der Grundschicht länger als 12 bzw. 8 s betragen kann.

Insbesondere um die Kontrollierbarkeit des Prozeßfortschritts noch zu steigern, wird bei einer Weiterbildung des Verfahrens die Oberflächentemperatur des thermoreaktiven Pulvers durch ein Pyrometer gemessen und durch Steuerung der Strahlungsflußdichte der Infrarotstrahlung geregelt. Somit können definierte zeitliche Temperaturprofile der Pulverbeschichtung gefahren werden, z. B. mit steilem Temperaturanstieg und an- schließender Phase zeitlich konstanter Temperatur, um den

Vernetzungsprozeß knapp über der minimalen Vernetzungstemperatur bis zum vollständigen Aushärten fortzusetzen.

Bevorzugtermaßen wird zur Erzeugung der Infrarotstrahlung eine Hochleistungs-Halogenlampe mit einer Strahltemperatur von mehr als 2500 K eingesetzt. Derartige Strahlungsquellen erzeugen eine elektromagnetische Strahlung mit sehr hohen Strahlungsflußdichten, die es insbesondere erlauben, die Vernetzungstemperatur binnen weniger Sekunden zu erreichen. Vor- zugsweise werden in der Halogenlampe Glühkörper, insbesondere Heizwendeln, mit geringer Masse verwendet, so daß die Strahlungsflußdichte reaktionsschnell steuerbar ist. In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist die Halogenlampe mit einem Reflektor zur Reflexion der emittierten Strahlung in Richtung des Substrats kombiniert und wird die Halogenlampe derart betrieben, daß ein Strahlungsflußdichte-Maximum der emittierten Strahlung im nahen Infrarot liegt. Die Oberflächentemperatur des Glühkörpers ist bis zu Werten von 3500 K einstellbar. Bevorzugtermaßen werden linienartige Halogenlampen in Kombina- tion mit rinnenartigen ellipsoidischen oder parabolischen Reflektoren eingesetzt.

Zweckmäßigerweise wird die unbeschichtete Oberfläche des Substrats, insbesondere aus Kunststoff, einer Vorbehandlung zur Verbesserung der Leitfähigkeit für eine elektrostatische

Applikation des thermoreaktiven Pulvers unterzogen. In besonderer Ausgestaltung wird dabei auf die Oberfläche des Substrats eine elektrisch leitende Flüssigkeit aufgebracht.

Insbesondere zur Pulverlackierung eines Feuchtigkeit enthaltenden oder aufnehmenden Substrats wird durch Trocknen und/oder Befeuchten des Substrats vor dem Aufbringen der Grundschicht ein definierter Feuchtegehalt erzeugt. Somit können besonders gleichmäßige Pulverlackbeschichtungen erreicht werden und können die Prozeßparameter in gewissen Grenzen variieren, ohne die Beschichtungsqualität zu verringern.

Vorzugsweise wird als, insbesondere ausschließliche, Vorbehandlung vor der Pulverapplikation zur Trocknung feuchter Substrate, wie zum Beispiel Holz oder Holzverbundwerksto fe, die Substratoberfläche mit gleichem oder höherem als für den eigentlichen Vernetzungsprozeß notwendigen Energieeintrag bestrahlt, insbesondere durch NIR-Strahlung. Durch diesen Energieeintrag wird eine Oberflächentemperatur erreicht, die über dem Schmelzpunkt des Pulversystems liegt. Anschließend wird dann das thermoreaktive Pulver als Grundschicht auf die Sub- stratoberflache aufgebracht. Das thermoreaktive Pulver schmilzt sofort an und wird gegebenenfalls durch fortgesetzte Bestrahlung fertig vernetzt. Durch die Vorbehandlung der Substratoberfläche wird der Auftragswirkungsgrad während der Pulverapplikation um ein Vielfaches erhöht. Zugleich wird verhindert, daß während des eigentlichen Vernetzungsprozesses an der Substratoberfläche angelagerte Feuchtigkeit ausgetrieben wird, die eine homogene Filmbildung stören könnte.

Anhand der beigefügten Zeichnung werden nun Ausführungsbei- spiele der Erfindung beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Die einzelnen Figuren der Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine mitteldichte Faserplatte (MDF) mit zwei Pulverlackschichten und

Fig. 2 eine Anordnung zur Vernetzung von Pulverlack auf in sich geschlossen umlaufenden Oberflächen eines KunststoffSubstrats .

Das in Fig. 1 gezeigte Substrat besteht aus einer mitteldichten Faserplatte (MDF) 1, die mit einer Grundschicht aus ther- moreaktivem Pulver und aus einer zweiten Schicht ebenfalls aus thermoreaktivem Pulver beschichtet wurde. Dazu wurde die MDF 1 auf der nicht zu beschichtenden Seite geerdet und es wurde über das Tribo-Verfahren das thermoreaktive Pulver der ersten Lackschicht 2 auf die unbeschichtete Oberfläche der MDF 1 aufgebracht. Anschließend wurde die Grundschicht mittels Infrarotstrahlung aus einer Strahlungsquelle, deren Strahlungsflußdichte-Maximum bei etwa 1 μm Wellenlänge liegt, 5 s lang bestrahlt, bis sich die Temperatur des Pulvers auf Geliertemperatur erhöht hat. Diese, über die Dicke der ersten Lackschicht 2 etwa homogene Temperatur wurde etwa 1 s gehalten. Anschließend wurde der Bestrahlungsvorgang abgebrochen.

Während des Geliervorganges hatte sich das Substrat nur an seiner Oberfläche und nur geringfügig erwärmt, so daß das in der MDF 1 gebundene Wasser an der Oberfläche nicht ausgetreten ist und die Gleichmäßigkeit der Lackbeschichtung nicht gestört wurde.

Nach dem Abkühlen wurde die MDF 1 auf der unbeschichteten Seite geerdet und es wurde über das Tribo-Verfahren thermore- aktives Pulver für die zweite Lackschicht 3 auf die Oberfläche der ersten Lackschicht 2 aufgebracht. Anschließend wurden für etwa 6 s die erste 2 und die zweite 3 Lackschicht mit der Infrarotstrahlung bei einem Strahlungsflußdichte-Maximum mit einer Wellenlänge von etwa 1 μ bestrahlt, bis die Vernetzungstemperatur erreicht war. Durch fortgesetzte Bestrahlung mit geringerer Strahlungsflußdichte über etwa 3 s hinweg wurde die Vernetzungsreaktion bis zur vollständigen Aushärtung beider Lackschichten fortgesetzt. Danach wurde die Be- Strahlung abgebrochen und einige Sekunden gewartet bis sich die Lackschichten deutlich unter Vernetzungstemperatur abgekühlt hatten. Auch durch den zweiten Bestrahlungsvorgang wurden keine Dampf- oder Gasblasen gebildet, die zu einer Unregelmäßigkeit der Lackbeschichtung hätten führen können.

In weiteren Versuchen wurden auch nicht gezeigte MDF mit Oberflächenkonturen unmittelbar nach einer Trocknungsvorbehandlung durch NIR-Bestrahlung beschichtet. Auch hierbei wur- <_o LO to to h-¹

LΠ o Lπ o Lπ Lπ

> er f < cn cn 01 X h( O 50 yQ 3 03 O < D Φ tc hf a a ~o a tr O 03 O a N rt a

3 Φ DJ Φ Φ φ o O O 3 O: Di 3 TJ er φ Φ ei Di μ- Φ μ- 3 Φ DJ er J 3 Φ Φ 3 μ- 3 Φ

03 hf O H X X 3 tr rt 03 tr 3 a j φ 3 H Z - DJ μ. φ 3 rt hf Φ rt rt hf hf Φ 3 3 yo

01 φ X 3 3 3 a h-¹ μ- hh hf 3 3: μ> DJ 0 3 03 3 a N n — Di rt h- • iQ

Φ μ- 01 Φ 3 3 Φ N φ hf Φ a 3" hh TJ tc yQ rt 50 a Φ 1 h • a tc < μ- rt φ 01 -4 tr rt o rt a a H ^ hi Φ 3 a Di rt 3 0 J Φ Φ Lπ Φ hf TJ μ-¹ μ- O O yQ 3 φ t ~ φ 03 tr N Φ Φ Φ -¹ rt Λ 03 μ- 03 • DJ: - tr DJ 3 h Φ 3 DJ: rt Φ tr 3 • h-¹

3 μ- ei 3 μ- 3 rt Φ O < 1 a yQ μ- D n 3: 3 3 er a o 3 3 ≤ Φ H rt S tr Φ N DJ 50 Φ Φ 3 DJ < tr 1 N μ- to μ- 01

N μ- tr 3 Di hf μ- a p 3 DJ 03 tr φ H ^ h-" O: li φ X ; Φ Φ cn ^• 3 rt fi

Φ φ rt 3 tr o rt Φ N tr Φ Φ 0) tr μ- rt 3 01 hf a rt •/-^• 01 μ- μ- a yQ rt j a h-¹ 03 μ o a DJ μ- Φ f 50 O O μ- ei •» Z μ- ^• μ- iQ 03 iQ er yQ φ DJ φ μ- Φ Φ < Φ rt 3 tr Φ 3 3 h-¹ φ Φ 3" hi rt Φ μ- Φ h 3 Φ rt Φ rt f 3 DJ σ φ μ- hh • o μf ι-{ O h-¹ 03 hh a 3 § yQ rt M O a 01 Φ μ-

Φ 01 hh 3 hf hf 3 3: 3 3 DJ H μ- . Φ N 03 h-¹ DJ: Φ μ- TJ a J h-¹ Φ DJ Φ μ-

• rt 01 o rt Φ 3 da tr Φ φ X 3 rt φ TJD O tr 3 O 3 hf 3 μ- o φ

Φ a yQ o . μ hh Φ Φ μ-¹ DJ TJD o N h X μ- 3 3 3 X er h- ri 3 3" μ- φ Φ tr μ- rt •- 3 X Φ tr 3 Lπ a Di rt iQ Φ Φ yQ μ- Φ > Lπ 3 tr¹ 3 tr φ D 50 3 Z 3 rt 3 h-> 3 Φ tr O Φ rt 3 a μ- Φ 03 (_o t DJ: 03

DJ DJ: 3 μ- o μ- φ DJ Z iQ μ- a N z hf hf li < 1 03 H cn σ O T D O

O X hf • φ rt rt μ- o < ^ > φ φ DJ 03 μ- X O J h-¹ — φ tc tr μ- tr

X o rt DJ 3 Φ er 3 Φ ≤ 3 μ- 50 h! 3 Φ φ O 3 O μ- Di - 03 DJ yQ μ-

03 tr Φ D Cd rt Φ Φ μ- Φ μ- p μ- 01 O O 01 3 a φ n rt N Φ o o rt DJ φ μ- μ- hf 3 μ- rt J H 3 tr rt ei 3 hf rt μ- er rt Φ X DJ Φ O ^ H tr tr N er 01 o 3 Φ 3 a a hf Di 3 a μ 01 μ- μ- hf 03 er 3 tr iQ h-¹ rt μ- ^ Z Φ rt 3 Φ < hf a Φ Φ μ- Φ rt a 3 Di rt 3 yQ Z Φ 03 rt Φ μ- σ μ- n μ^j O μ- H 01 μ» DJ Φ 3 < μ> 3 μ- μ- 3 tr μ- • Φ Φ 03 3 3 μ- yQ tr μ- h DJ hf C h( hh Φ a 03 yQ 3 O a 3 (-> Φ φ μ- μ- o J σ i a O Φ rt 3 a z tr hf tr μ- 3 hi i μ- Φ Φ 3 μ- iQ 3 μ- μf t 3 03 tr O Φ 50 Φ X 3 a Φ Di Φ 0: DJ a X DJ Φ Lπ 3 01 φ 3 3 rt φ μ- t-- μ- O: H Φ

Φ Φ 3 hf 3 Λ tr 3 hf o f DJ t"¹ Di <! iQ Φ φ 01 rt o 03

T tr TJ μ- H 3 3 Φ ei Φ tr 0 3 μι N a DJ O 50 O hf μ- J tr TJ h U1 3 3

3 a yQ Φ μ Φ tr h-^> rt hh 01 3 Φ O tr μ- 3 iQ 3: 3 O z rt μf μ- φ 3

Lπ σ μ- 3 Φ 3 N 03 iQ o 3 X 03 3 Φ er 50 a X μ- 3 O Φ 3 DJ a < yQ DJ φ gj N 3 a 3 • ; ei Φ 1 DJ: 01 Φ 3 rt Φ Φ μ- φ 3 TJ μ- 01 3 Φ

Z 03 p Φ iQ er J n tr¹ o Φ μ- D zi: hh a a yQ - 03 rt 03 iQ M

Φ DJ \y H <! 50 03 μ- DJ hi f tr DJ tr a 3 •Q tr -' μ- ^x^ DJ Z hf μ-¹ DJ μ- hf > DJ a O 0 μ- 3 tr DJ o 03 o μ- Φ TJ . H a Φ Φ TJ 3 03 Φ φ DJ « DJ 3 o 3 o Φ 3 rt < 3 a o TJ ei X o 03 hf h-¹ μ- X O o Φ 3 μ- tr 3 rt

3 hh X DJ Φ Φ 3 tr DJ 01 tr 0 t Φ Φ rt tc h-¹ tr μ- 01 3 rt rt

3 μ- er 01 3 hh rt H 03 H 3 rt 3 3 o rt tc hh μ- O Di ^• 3 φ Φ 03 Φ hf

DJ: o H o DJ 3= μ- hh φ yQ 0 μ- tr o μ- Φ ω tr¹ hf h-' Φ φ TJ hf rt h DJ:

TJD tr μ- tr o 3 0 DJ o LΠ h-^< rt μ- cn tr hf rt DJ: O 03 3= μ. J DJ 3 03 yQ μ- rt 3 μ- 3" 3 tr tr DJ 1 o Φ 03 Φ 3 (X) iQ ei — » 3 rt O Φ yQ yQ o 01 H 03 3 3 3 cn M tr DJ N rt rt yQ Φ Φ Di: 01 ~o O er 3

Φ Φ Φ tr Φ Φ μ- 03 03 o 01 rt 3 ^< a μf • Φ Φ 3 g 3 O hh φ

01 h 3 rt rt 3 j 3 cn ei O tr 0 01 h-¹ Φ φ h 1 1 o TJD a > σ H tr¹ hh Z a φ 03 φ a tr μ- 1 CTl μ- 03 O 03 a X 50 J rt Φ Φ π Φ hh DJ

3 O Φ σ\ DJ Λ X Φ Φ h- o J rt 3 X Φ Φ Φ O: 3 *_* μ. f hf 01 a μ-¹ O TJ

3 hf μ- Φ 3 Z 3 μ- 3 μ- tr H S tr a 50 φ μ- 01 3 tr μ- φ ^• rt DJ DJ: X O a a 3 < 01 tr φ μ- 3 3 φ rt O 3 Φ Φ Φ 3 3 hf <J TJ 3 TJ H H n er

Φ φ o φ 3 3 ι-f a φ tc TJD TJ h μ μ> hh φ tc er Φ φ O 0 3 DJ iQ tr Φ tr hf hf h- O 3 N a Φ hi DJ φ •Q Di a 3 03 h-¹ 03 μ- O DJ 3 hf h- tsi μ-¹ μ- tr Φ φ 03 ä TJ o ^yo h-¹ h-¹ tr yQ «. 3 3 Φ 3 Φ o . Φ μ- 3 tr hf 03 " * : * rt 03 o U3

3 μ- N 01 01 Φ a 50 O a Φ O X o Φ • rt < φ h-¹ Φ M rt rt Φ -

0 o Z rt 3 μ- Φ O iQ h-¹ a φ ei tr H N hf Φ 01 μ- ei μ- Φ hf μ- yQ tr Φ Di: 3 hf rt Φ er a μ- DJ o * α DJ hf rt 3 ^ Z 1 o ~4

Φ *% μ- 3 TJ 03 DJ 3 Φ Φ tr Φ X μ; a < 3 tr z Φ a h-¹ 1 μ- tr β

3 rt a μ; er rt 1 1 rt Φ rt 03 μ- DJ μ- f φ hf Φ Φ hf rt 1

Φ a Φ μ- 0 Φ μ- 1 μ- Φ 1 3 o Φ 3 1 μ. 3 a ^_* 01 Di 3 iQ 1 1 1 1 tr hf 1 1 •

Die Halogen-Röhrenstrahler 7 in Fig. 2 weisen eine Glühwendel 10 geringer Masse in einer Quarzglasröhre 11 auf. Die beiden Enden der Glühwendel 10 werden jeweils durch anströmende Druckluft gekühlt, um die Lebensdauer der Halogen-Röhren- strahier 7 zu erhöhen. Ebenso wird der Reflektor 8 mittels Druckluft oder Flüssigkeit gekühlt, um gleichbleibende Verhältnisse für die Reflexion der von den Halogen-Röhrenstrahlern 7 emittierten Strahlung zu schaffen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Pulverlackierung eines Substrats sind im Vergleich zu bekannten Verfahren deutlich kürzere Taktzeiten bei der Vernetzung und Aushärtung der Pulverbeschichtung erreichbar. Zudem ist es möglich, Pulver- lackbeschichtungen auf wärmeempfindlichen Substraten zu ver- netzen. Fokussierende Anordnungen unter Verwendung von Reflektoren erlauben eine gezielte, der Geometrie des Substrats angepaßte Bestrahlung. So kann ein sowohl über die Erstreckung der Oberfläche des Substrats bzw. der Beschichtung als auch über die Tiefe bzw. Dicke der Beschichtung homogener Energieeintrag bewirkt werden. Bei Verwendung von Halogenlampen mit geringer Glühkörperträgheit ist der Vernetzungsprozeß außerdem zeitgenau steuerbar, so daß selbst Pulverlacke eingebrannt werden können, deren Vernetzungstemperaturen höher als die Schädigungstemperatur des wärmeempfindlichen Sub- strats sind.

Bezugszeichenliste

I MDF 2 erste Lackschicht

3 zweite Lackschicht

5 Hohlzylinder

6 Lackschicht

7 Halogen-Röhrenstrahler 8 Reflektor

9 Rotationsachse

10 Glühwendel

II Quarzglasröhre

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Pulverlackierung eines Substrats (1, 5), insbesondere eines temperaturempfindlichen Substrats (1, 5) wie Holz, Holzfaserwerkstoff, Kunststoff, Gummi, Stoff, Papier oder Karton, wobei ein thermoreaktives Pulver als Grundschicht (2, 6) auf die unbeschichtete Oberfläche des Substrats (1, 5) aufgebracht wird, und wobei das Pulver mittels Infrarotstrahlung, zumindest mit Strahlungsanteilen im nahen und/oder kurzwelligen Infrarot, durchgehend auf Vernetzungstemperatur erwärmt und zum Aushärten gebracht wird oder durchgehend auf Geliertemperatur erwärmt wird und erst in einem späteren Verfahrensschritt fertig vernetzt und ausgehärtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei auf die ausgehärtete oder vorgelierte Grundschicht (2) eine zweite Schicht (3) thermoreaktives Pulver auf- gebracht wird und die gesamte noch nicht fertig vernetzte Beschichtung mittels der Infrarotstrahlung vernetzt und ausgehärtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei nach dem Aushärten oder Gelieren der Grundschicht (2) diese unter Aushärtetemperatur bzw. Geliertemperatur abgekühlt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Pulverschicht (2, 6) und/oder die zweite

Schicht (3) jeweils nicht länger als 12 s, insbesondere nicht länger als 8 s, bis zum Gelieren oder Aushärten bestrahlt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Oberflächentemperatur des thermoreaktiven Pulvers mittels eines Pyrometers gemessen und durch Steue- 13

rung der Strahlungsflußdichte der Infrarotstrahlung geregelt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zur Erzeugung der Infrarotstrahlung zumindest eine Hochleistungs-Halogenlampe (7) mit einer Strahltemperatur von mehr als 2500 K eingesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die unbeschichtete Oberfläche des Substrats (5) einer Vorbehandlung zur Verbesserung der Haftfähigkeit für das thermoreaktive Pulver unterzogen wird, insbesondere durch Aufbringen einer elektrisch leitenden Flüssigkeit.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, zur Pulverlackierung eines Feuchtigkeit enthaltenden oder aufnehmenden Substrats (1), wobei durch Trocknen und/oder Befeuchten des Substrats vor dem Aufbringen der Grundschicht ein definierter Feuchtegehalt erzeugt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei zum Trocknen des Feuchtigkeit enthaltenden Substrats (1) die Substratoberfläche mit gleichem oder höherem als für die Vernetzung notwendigen Energieeintrag bestrahlt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Substratoberfläche durch die Bestrahlung auf eine Temperatur erwärmt wird, die über der Schmelztemperatur des thermoreaktiven Pulvers liegt, so daß zumindest ein Teil des thermoreaktiven Pulvers nach dem Aufbringen auf die Substratoberfläche sofort schmilzt.

11. Verwendung einer Halogenlampe (7) zur Pulverlackierung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Halogenlampe (7) mit einem Reflektor (8) zur Reflexion der emittierten Strahlung in Richtung des Substrats (1, 5) kombiniert ist, und wobei die Halogenlampe (7) derart betrieben wird, daß das Strahlungsflußdichte-Maximum der emittierten Strahlung im nahen Infrarot liegt.