EP2106903A1 - Verfahren zum Aufstreuen abriebhemmender Werkstoffe und Vorrichtung hierzu - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method and an apparatus for the production of abrasion-resistant surfaces which are coated with resin and / or other adhesion promoters or paints.
- Such methods are used in the production of coated wood materials, which are then processed for example to countertops or laminate floors.
- laminate flooring is exposed to a high mechanical load, so that the wood material with the applied decorative layer on the surface is not usable without additional wear protection.
- This wear protection is usually made of a synthetic resin and hard particles, preferably corundum.
- the amount, the type of application and the constructive integration in the entire structure can be achieved by means of the hard particles high resistance to wear due to continuous loads, as well as against damage from scratches.
- Fig. 1 shows an example of the structure of a laminate floor. These are usually constructed of an elastic polymer (impact sound insulation) (1), a wood material as a carrier material (3) with a counter-pull (2), a decorative paper (5) with optional underlay paper (4) and the overlay paper (6 ) made of thin cellulose.
- an elastic polymer impact sound insulation
- a wood material as a carrier material
- a counter-pull (2)
- a decorative paper with optional underlay paper (4)
- the overlay paper (6 ) made of thin cellulose.
- the plastic and the hard particles as wear protection are applied in different ways, but generally in the area of the decorative layer and the overlay.
- the different production methods and constructions not only the low wear of the final product and its optical quality but also aspects of production economy have to be considered.
- the prior art discloses various methods of making a wear-resistant coating of laminate flooring.
- the WO 00/44984 A1 discloses a process in which a dispersion consisting of a binder and abrasion-resistant particles such as corundum or silicon carbide is sprayed onto a decorative paper.
- a dispersion consisting of a binder and abrasion-resistant particles such as corundum or silicon carbide is sprayed onto a decorative paper.
- particles of coarser grain size can be used.
- This layer immediately forms the surface to be stressed, whereby an overlay is dispensed with.
- this method achieves high abrasion values.
- the expenditure on the application of the dispersion is comparatively large and expensive in comparison to the scattering of abrasion-resistant particles in the form of a powder.
- the high cost also results from the increased wear of the nozzles and conveyors.
- Another disadvantage is that during pressing, the hard particles are located directly on the surface and thus they permanently damage the surfaces of the press plates, with the result of an unsatisfactory surface image of the end product.
- the WO 00/44576 A1 tries to overcome this disadvantage by first abrasion-resistant particles such as corundum are sprinkled on impregnated decorative paper. On top of this surface are then fibers together with a binder applied and the layer system pressed. Covering with fibers prevents direct contact between the hard particles and the press plate. This process offers advantages in terms of production, but the surface does not achieve the decorative appearance or the wear resistance of products which have an overlay over the decorative layer.
- the invention is therefore based on the object to develop a coating method, which ensures a precise, well-controlled and reliably reproducible application of hard particles. It should not only allow a surface but also a depth distribution and be easy to handle in terms of production technology.
- the object is achieved by an electrostatic application method with high voltage generators.
- the hard particles are electrostatically charged by conduction and / or corona.
- the potential differences between the electrode and machine elements or the workpiece surface are used to specifically control the direction and velocity of the particles during the application.
- the invention is defined in the patent claims.
- the electrostatic field used for the application has a potential difference of at least 10 kV, preferred potential differences are in particular 10 to 100 kV, more preferably 20 to 100 kV, further preferably 30 to 100 kV.
- the potential difference used is preferably adjusted to the intended distance of the electrodes, that the breakdown voltage of the medium between the electrodes (usually air) is not exceeded with sufficient certainty. For air, this breakdown voltage in the inhomogeneous field of these electrode arrangements is for example about 5 kV / cm.
- the potential difference is measured between the electrode which lastly electrostatically charges the particles before striking the substrate and / or accelerates the one hand and the counterelectrode belonging to the substrate (generally earthed) on the other hand.
- the method offers significant advantages compared to the conventional methods.
- the particles are not only reliably separated in the sense of dissolving agglomerates.
- the particles form additional spatial arrangements during the application, whereby the distance of individual Affect particles to each other. This spatial arrangement finds a correspondence in the uniformity of the surface application.
- a spatial arrangement, as well as an exact area distribution, is only partially possible in the conventional scattering by sieving or air spraying. As a result, areas with an increased particle density thus arise, which has a direct effect on the quality of the scattered image.
- the electrostatic application also allows a targeted acceleration of particles, so that the type of particles and their size can be considered. This option not only improves the control of the area application.
- the penetration depth into the resin or lacquer layer can be preset via the kinetic energy.
- the orientation of the particles in the room can additionally be influenced ( Fig. 2 ).
- the application conditions may be set such that a particle fraction is wetted with resin at about 50% of its surface area (correspondingly protruding out of the resin layer), and, for example, application conditions may be set in which 80% or 100% of the surface (in the middle) are wetted with resin.
- composite materials of fibers and hard particles can be applied; Such composite particles are described, for example, in European Patent Application 08 003 273, the priority of which is claimed. If sequentially applied particle fractions have different sizes, it may be advantageous to introduce the larger particles first and into deeper resin layers (with correspondingly large potential differences) and then introduce the smaller particle fractions into the higher resin layers.
- the distance of the electrostatic field building up Electrodes are preferably 15 to 300 mm.
- the electrode arranged at a distance from the substrate can, for example, be an electrically conductive metal wire mesh, the counterelectrode is effectively formed by the corresponding receiving layer (in particular a resin or lacquer layer) of the substrate, which preferably has a certain conductivity. Since the substrate in the method according to the invention is preferably passed continuously under the device according to the invention, a counter electrode located in contact with the rear side of the substrate is preferably provided, which is preferably earthed.
- the surface resistivity of the recording layer of the substrate such that given the given vectorial properties of the electrostatic field used, desired accuracies in the area and depth distribution of the applied particles are achieved.
- the surface resistance of the applied particles can also be selectively modified, for example by appropriate surface coatings.
- silanization By way of example, mention may be made here of silanization.
- a preferable surface resistance is, for example, 10 12 ⁇ / cm 2 or smaller.
- the corresponding parameters can be set in such a way that wear-inhibiting particles, in particular wear-inhibiting particles of a size of approximately 10 ⁇ m, are introduced into the corresponding layer of the substrate in an agglomerate-free and evenly distributed manner. so that a high transparency and scratch resistance of the surface is achieved.
- Particle distributions in particular structure and concentration profiles of the particles
- Particle distributions can also be set in a defined manner with the aim of optimizing the flow behavior during the pressing process, so that a pressure plate wear minimizes static charge of the ready-to-use carrier layers, eg in the subsequent inspection, and good transparency within the desired abrasion class or wear resistance class is achieved.
- the substrate When sequentially depositing grain particle fractions, the substrate may already be repeatedly coated with resin or varnish on the same application device, alternatively it may sequentially pass through two or more sequential application devices that apply the appropriate particle fraction. For example, as a first particle fraction coarse corundum to improve the abrasion resistance, as a second particle fraction medium corundum to improve the resistance to scratches, and as a third particle fraction fine alumina to improve the micro scratch resistance and reduce the electrostatic charge of the floor coverings (laminate or other coated floor coverings of wood and Wood materials) are applied.
- FIG. 4 Uses the direct electrostatic charging principle through line and / or corona using a metering unit (4) and two distribution units (II). These are installed one above the other within a correspondingly insulated support frame, wherein the metering unit (4) is slightly offset relative to the upper distribution unit. Thus, the distribution units (II) are located above the carrier material (1) to be coated, and above this the metering unit (4).
- the metering unit (4) consists of a container whose lower portion is formed as an electrode (9) and which has a high voltage - either DC or pulsed AC voltage with pulsed half-wave - has.
- the electric field between this and the ground potential resin or adhesive layer of the workpiece (2) is several 10 kV.
- the spatial form of the electrical field thus obtained corresponds to that of a plane-parallel plate pair, is relatively homogeneous and its field strength can be easily maintained in a rollover or non-impact area.
- the upper part of the dosing unit is potential-free.
- the principle of charging is in Fig. 3 shown.
- the distribution units (II) consist of a frame and a bottom made of conductive mesh or parallel corona wires stretched.
- the trays are interchangeable to vary in terms of mesh size and wire spacing.
- the upper distribution unit is kept floating, while the lower one has a voltage of preferably at least 30 kV (or some 10 kV).
- the particles (3) After leaving the dosing unit (4), the particles (3) first describe an arcuate trajectory with differing directions and speeds. With the passage through the first, potential-free distribution aggregate it is adjusted. The distance to the surface of the resin or adhesive layer is rectilinear and accelerated by the potential gradient between the first and second distribution aggregate or between the second distribution aggregate and the earth potential having resin or adhesive layer covered.
- the particles can be supplied via a belt feeder, a vibrating trough or a gap-shaped metering hopper with highly sensitive layer thickness limitation (both by means of gravimetric control).
- the material supply can also be made via an example vibrating or vibrating sieve. If a dosing unit is used which is not connected to the high-voltage potential, the construction of different electrostatic cells takes place Potentials by means of the stepwise construction of the distribution units or the resin or lacquer layer.
- a particular advantage of the application method according to the invention consists in the option of adapting the apparatus arrangement and process parameters to the respective materials to be applied. However, based on the materials, it is also possible to select or modify them in such a way that the specific advantages of the electrostatic application process can be fully exploited.
- the materials to be applied consist, for example, of hard particles, hard particles with associated additional components or else additional materials whose application improves the effect of the hard particles.
- the suitability of the materials to be applied for the electrostatic process is largely determined by the degree of charging in electric fields.
- the electrical properties carry the scattering materials in themselves or may be due to surface modifications, e.g. by Wasserstromrung, be changed.
- the electric force is then proportional to the field strength (E) and the stronger, the larger the excess charge q is.
- the force acts in the direction of the voltage gradient. For this reason the trajectories are dependent on the course of the field.
- the surface modification has been tested in the form of a coating.
- a colloidal solution or dispersion based on water and / or resin, which contains synthetic, amorphous nanoscale particles, is used.
- SiO 2 in particular has proved successful, because the visual appearance of the surface to be protected is scarcely impaired in terms of transparency and color fidelity.
- Another special type of surface modification consists of a coating by means of a colloidal solution or dispersion and an additional fibrous material, preferably cellulose.
- an additional fibrous material preferably cellulose.
- the fiber material is suitable for controlling the permittivity and the surface resistance of the material to be applied or, for particles under 80 ⁇ m, it is the latter in the first place which enables it to be electrostatically scattered. Irrespective of this, the proportion of fibers causes a significantly improved incorporation of the hard particles into the resin or lacquer layer of the material to be coated.
- the fiber component consists of a cellulosic material, for example of cellulose microfibers and / or microcrystalline cellulose with a maximum extension between 5 .mu.m and 100 .mu.m, preferably between 20 .mu.m and 70 .mu.m.
- the hard particles preferably consist of corundum having an average particle size of between 0.7 ⁇ m and 70 ⁇ m, preferably between 5 ⁇ m and 30 ⁇ m. Accordingly, a composite material of hard particles and fiber material can be obtained comprising 2-90% by weight of cellulosic material, 1-50% by weight of nanoscale particles (15-100 nm in diameter, amorphous SiO 2 ) and 1-97% by weight. contains% hard particles.
- the dosing unit (4) consists of a cup-shaped container made of polypropylene and a grounded sieve as a counter electrode (8) in the form of a rectangular mesh with a mesh size of 225 microns.
- the stray cup is made of an electrical insulating material (polyethylene) and has in the bottom of an electrode (9) made of solid stainless steel sheet and with projecting into the interior of the container tips. This is a voltage of 30 kV, while the rest of the container is kept potential free. Due to the electrostatic charge is a separation and repulsion of the particles.
- the scattering cup is oriented in such a way that the particles describe an inclined trajectory in the form of a trajectory parabola and thus fall into the sieve serving as a grounded counterelectrode (8). In the immediate vicinity of the sieve, the charge of the separated particles is predominantly released and they reach the distribution unit (5) by gravity.
- abrasion-resistant material is a composite of corundum (50 wt .-%, average particle size 20 microns), cellulose microfibers (30 wt .-%, maximum extension 40 microns) and nanoscale particles (20 wt .-%, about 15 nm Diameter, amorphous SiO 2 ) are used.
- the distribution unit (5) also consists of a sieve with conductive sieve fabric made of stainless steel wire with a mesh size of 106 microns. It acts as a high voltage electrode and was subjected to a high voltage of -60 kV to ground. When passing through this sieve, the particles are reloaded.
- the carrier material (1) which takes over the function of the counter electrode in conjunction with the grounded machine-structural support (6).
- the electric field is established between the distribution screen and the carrier material.
- the spacing between the distribution screen and the carrier material was preferably set at 15 cm and that between the distribution screen and the overlying metering screen at a maximum of 50 cm.
- a distinction can be made between a metering system (I) and a distribution system (II).
- the applied amount of wear-resistant material for example, 22 g / m 2 .
- the deviation of the area-related order amounts to +/- 4 mg / dm 2 , measured on material cut-outs of 10 cm x 10 cm.
- the wear-inhibiting material (3) is again singled and accelerated with the passage through the distribution unit (5) and strikes the carrier material (1) in a straight line. It has an intensive contact with the resin layer and is partially embedded in this. It differs significantly from similar composite particles that are scattered according to the prior art, for example by means of a sieve or applied by means of an air flow. If wear-inhibiting material (3) is applied in excess and thus to the carrier material (1) in such a way that it has no direct contact with the resin layer (2), then it is excess and is recovered by means of a suction device (7).
- Fig.5 the metering unit designed as a vibrating trough.
- the wear-inhibiting particles are scattered from a reservoir (9) on the vibrating trough (8).
- the reservoir is controlled gravimetrically, so that a defined amount of anti-wear particles is released per unit time.
- the vibrating trough (8) has a tilt angle of 15 degrees, oscillates with a frequency of 40-60 Hz and an amplitude of 0.1-5 mm.
- the particles are fed to the front edge of the vibrating trough and at the same time distributed over the width thereof. However, there is an uneven distribution of the particles across the width of the vibrating trough.
- Uniform feeding of the particles to the distribution aggregate over the entire width is achieved by forming the front edge of the channel as a gap. In doing so, a baffle mounted perpendicular to the plane of the conveyor trough limits and standardizes the thickness of the conveyed particle layer. In contrast to Fig. 4 sets the metering unit formed as a vibrating trough, the particles in a linear area free, with an exact, uniform dosage over the entire width is achieved. This exact dosage remains even after passage of the particles through the distribution unit (5), so that a particularly uniform application of the particles can be achieved on the carrier material.
- the particle flow between metering pump and Verteilunsaggreat over a high voltage electrode consisting of 200 micron thick corona wires fed with - 30 kV (4) are passed.
- electrostatic charging an additional separation and mutual spacing of the particles is achieved.
- the wear-resistant material used is a corundum coated with nanoscale, amorphous SiO 2 (diameter approx. 15 nm). The mean diameter of the coated particles is 50 ⁇ m. Notwithstanding Example 1, the distribution unit (5) is subjected to a voltage of -60 kV. At a feed rate of the carrier material of 10 m / min, the applied amount of wear-resistant material is 24 g / m 2 . The deviation of the area-related application was determined to be +/- 5 mg / dm 2 , measured on material sections 10 cm x 10 cm. The wear-resistant material (3) is wetted in the majority to at least 50% of its surface with resin.
- the surface of the majority of the wear-inhibiting particles is at least 80% wetted with resin.
- a three-dimensional distribution of the wear-inhibiting particles in the resin matrix can thus be achieved in the case of a plurality of successive application processes. Excess particles are removed by means of a suction device (7).
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Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Herstellung abriebfester Oberflächen, die mit Harz und/oder anderen Haftvermittlern oder Lacken beschichtet sind. Derartige Verfahren kommen bei der Herstellung von beschichteten Holzwerkstoffen zum Einsatz, die dann beispielsweise zu Arbeitsplatten oder Laminatfußböden verarbeitet werden. Insbesondere Laminatfußböden werden einer hohen mechanischen Belastung ausgesetzt, so dass der Holzwerkstoff mit der aufgebrachten Dekorschicht an der Oberfläche ohne zusätzlichen Verschleißschutz nicht verwendungsfähig ist. Dieser Verschleißschutz besteht in der Regel aus einem Kunstharz sowie harten Partikeln, vorzugsweise Korund. In Abhängigkeit von der Art, der Menge, der Art der Applikation und der konstruktiven Einbindung in den gesamten Aufbau kann mittels der harten Partikel eine hohe Beständigkeit sowohl gegen Verschleiß durch Dauerbelastungen, als auch gegen Beschädigungen durch Kratzer erreicht werden. Dabei kommt es in unterschiedlichem Maß zu einer Beeinträchtigung des optischen Erscheinungsbildes, beispielsweise durch helle, schlierenartige Strukturen, welche Farbe, Kontrast, Transparenz und Schärfe des Dekors nachteilig verändern. Eine möglichst naturgetreue Wiedergabe des Holzes bzw. der Dekores sowie eine hohe Beständigkeit gegen Verschleiß und Kratzer sind somit maßgebliche Qualitätskriterien für Laminatfußböden und andere beschichtete Bodenbeläge aus Holz und Holzwerkstoffen. Dem Verschleißschutze durch harte Partikel kommt demnach eine hohe Bedeutung bei der Herstellung zu. Der Stand der Technik in diesem Bereich unterscheidet sich jedoch weniger in der Art der Hartstoffe, sondern vielmehr in der Art deren konstruktiver Einbindung sowie in der Art der Applikation.
-
Abb. 1 zeigt beispielhaft den Aufbau eines Laminatfußbodens. Diese sind in der Regel aufgebaut aus einem elastischen Polymer (Trittschalldämmung) (1), einem Holzwerkstoff als Trägermaterial (3) mit Gegenzug (2), einem Dekorpapier (5) mit optionalen Underlay-Papier (4) und des Overlay-Papiers (6) aus dünner Zellulose. - Der Kunststoff und die harten Partikel als Verschleißschutz werden in unterschiedlicher Art und Weise, aber generell im Bereich der Dekorschicht und des Overlay, aufgebracht. Bei der Bewertung der unterschiedlichen Fertigungsmethoden und Konstruktionen sind neben der Verschleißarmut des Endproduktes und dessen optischer Qualität auch Aspekte der Fertigungsökonomie zu berücksichtigen.
- Der Stand der Technik offenbart unterschiedliche Verfahren zur Herstellung einer verschleißhemmenden Beschichtung von Laminatfußböden.
- So beschreibt die
US 4,940,503 ein Verfahren, bei dem abriebfeste Partikel wahlweise auf ein mit Melaminharz imprägniertes Overlay oder auf ein mit Melaminharz imprägniertes Dekorpapier aufgebracht werden. Das Aufbringen erfolgt durch Streuung oder mittels elektrostatischer Beschichtung, z.B. durch triboelektrische Aufladung der Partikel. Overlay und Dekorpapier werden anschließend so miteinander verpresst, dass ein Dekorpapier mit abriebfester Oberfläche erhalten wird. Ersatzweise kann auch pulverisierte α-Cellulose anstelle des Overlays aufgebracht werden. Die Abriebfestigkeit, die mit einem solchen Verfahren erreicht werden kann, ist allerdings Im Vergleich zu anderen Verfahren relativ gering. Es muss gesondert ein Overlay, also ein Papier hergestellt werden. - Die
WO 00/44984 A1 - Die
WO 00/44576 A1 - Die Nachteile wie hoher apparativer Aufwand und hoher Verschleiß treffen auch auf die Luftsprühung zu (
EP 1 801 290 ). Mit diesem Verfahren soll eine gleichmäßige Verteilung der harten Partikel erreicht werden. - Demgegenüber stellt der Auftrag mittels eines Siebes oder einer Walze ein einfaches und gut zu handhabendes Verfahren dar. Begrenzt wird dieses jedoch durch fehlende Möglichkeiten einer spezifischen Flächen- und Tiefenverteilung. Insbesondere die Flächenverteilung unterliegt hier, wie auch bei der Luftsprühung oder der Verwendung einer Dispersion, großen statistischen Schwankungen. Um bei der Anwendung dieser Verfahren reproduktionssicher verschleißarme Produkte zu erhalten, müssen Schwankungen durch ein entsprechend erhöhtes Auftragsgewicht ausgeglichen werden.
- In der
WO 2005/080096 A2 werden eine elektrisch nicht leitende Streuwalze, Rakel oder Bürste verwendet, die mit elektrischer Ladung beaufschlagt werden, um so elektrische Ladungen auf die Fasern zu übertragen. Diese werden so auf die abriebfeste Schicht appliziert, wobei sie sich aufgrund ihrer Aufladung aufrichten. Nachteil dieses Aufladeverfahrens ist die erhebliche Abhängigkeit vom Fasermaterial sowie von den Klimafaktoren. - Das Fehlen einer leistungsfähigen Applikationsmethode begrenzt somit nicht nur die Qualität des Endproduktes, sondern auch die Anwendbarkeit verbesserter Herstellungsmethoden wie beispielsweise die Direktbeschichtung von Dekorschichten mit Harzen oder Lacken. Hierbei wird auf die Verwendung eines Overlays verzichtet, was nicht nur fertigungstechnische Vereinfachungen, sondern auch die Option eines verbesserten optischen Erscheinungsbildes beinhaltet. Dabei werden allerdings sehr hohe Anforderungen an die Applikationstechnik der harten Partikel gestellt. Diese muss zunächst eine exakt reproduzierbare Flächenverteilung ermöglichen, damit kein Erfordernis besteht, Ungenauigkeiten mit einem generell erhöhten Eintrag auszugleichen. Weiterhin muss das Verfahren die Vereinzelung der Partikel gewährleisten und beispielsweise Agglomerate auflösen. Von besonderer Bedeutung ist zusätzlich insbesondere bei einer Direktbeschichtung von Dekorschichten mit Harzen und Lacken eine gezielte dreidimensionale Anordnung der Partikel innerhalb der Harzschicht. Könnten diese in der Tiefe der Harz- oder Lackschicht in einem definierten Konzentrations- oder Größenverhältnis eingebracht werden, so ist auch bei einer Direktbeschichtung von einem effektiven Verscheißschutz bei guten optischen Eigenschaften auszugehen.
- Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zu Grunde, ein Auftragsverfahren zu entwickeln, das eine präzise, gut steuerbare und zuverlässig zu reproduzierende Applikation von harten Partikeln gewährleistet. Es soll nicht nur eine Oberflächen-, sondern auch eine Tiefenverteilung ermöglichen und dabei produktionstechnisch einfach zu handhaben sein.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elektrostatisches Auftragsverfahren mit Hochspannungsgeneratoren gelöst. Dabei werden die harten Partikel elektrostatisch durch Leitung und / oder Korona geladen. Die Potenzialunterschiede zwischen der Elektrode und Maschinenelementen bzw. der Werkstückoberfläche werden genutzt, um die Richtung und Geschwindigkeit der Partikel bei der Applikation gezielt zu steuern. Die Erfindung ist in den Patentansprüchen definiert.
- Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das zum Auftrag verwendete elektrostatische Feld eine Potentialdifferenz von wenigstens 10 kV aufweist, bevorzugte Potentialdifferenzen sind insbesondere 10 bis 100 kV, weiter vorzugsweise 20 bis 100 kV, weiter vorzugsweise 30 bis 100 kV. Die verwendete Potentialdifferenz wird vorzugsweise so auf den vorgesehenen Abstand der Elektroden eingestellt, dass die Durchschlagsspannung des zwischen den Elektroden befindlichen Mediums (in der Regel Luft)mit hinreichender Sicherheit nicht überschritten wird. Für Luft beträgt diese Durchschlagsspannung im inhomogen Feld dieser Elektrodenanordnungen beispielsweise etwa 5 kV/cm. Die Potentialdifferenz wird gemessen zwischen derjenigen Elektrode, die die Partikel vor dem Auftreffen auf das Substrat letztmalig elektrostatisch lädt und oder beschleunigt einerseits sowie der zum Substrat gehörigen Gegenelektrode (in der Regel geerdet) andererseits. Das Verfahren bietet maßgebliche Vorteile im Vergleich zu den herkömmlichen Verfahren. So werden die Teilchen infolge der elektrostatischen Aufladung nicht nur zuverlässig vereinzelt im Sinne einer Auflösung von Agglomeraten. Die Teilchen bilden bei der Applikation zusätzlich räumliche Anordnungen, wobei sich der Abstand einzelner Teilchen zueinander beeinflussen lässt. Diese räumliche Anordnung findet eine Entsprechung in der Gleichmäßigkeit des Flächenauftrags.
- Eine räumliche Anordnung, ebenso wie eine exakte Flächenverteilung, ist bei der herkömmlichen Streuung mittels Sieben oder Luftsprühung nur bedingt möglich. In der Folge entstehen somit Bereiche mit einer erhöhten Partikeldichte, was sich unmittelbar auf die Qualität des Streubildes auswirkt.
- Die elektrostatische Applikation ermöglicht auch eine gezielte Beschleunigung von Partikeln, so dass die Art der Partikel und deren Größe berücksichtigt werden können. Diese Option verbessert nicht nur die Steuerung des flächigen Auftrages. Zusätzlich kann über die kinetische Energie auch die Eindringtiefe in die Harz- oder Lackschicht voreingestellt werden. So können innerhalb der Harzschicht mehrere Schichten - auch nach Partikelgrößen differenziert - eingebracht werden. Werden nach diesem Verfahren beispielsweise feine Partikel bevorzugt im Oberflächenbereich und gröbere Partikel in eine darunter liegenden Schicht eingebracht, so kann ein sehr effizienter Verschleißschutz bei geringer optischer Beeinträchtigung erreicht werden. Unabhängig von einer dreidimensionalen Verteilung kann zusätzlich die Ausrichtung der Partikel im Raum beeinflusst werden (
Abb. 2 ). Während bei runden Kornformen (A, C) lediglich eine tiefere Einbindung in die Harzschicht erzielt werden kann, ist bei nadeliger Kornform (B, D) eine einheitliche räumliche Positionierung in der Harz- oder Lackschicht realisierbar. Erfindungsgemäß können somit nacheinander zwei oder mehr Partikelfraktionen aufgebracht werden, wobei jede Partikelfraktion unterschiedliche Größen und/oder Zusammensetzungen aufweisen kann und diese Fraktionen mit unterschiedlichen Potentialdifferenzen aufgebracht werden können und somit unterschiedlich tief in die entsprechende Oberfläche des Substrats (in der Regel eine Harzschicht) eindringen können. Abhängig von Partikelform, -größe und der verwendeten Potentialdifferenz können die Auftragsbedingungen beispielsweise so eingestellt werden, dass eine Partikelfraktion im Mittel an etwa 50% ihrer Oberfläche mit Harz benetzt wird (entsprechend weit ragt sie aus der Harzschicht heraus), ferner können beispielsweise Auftragsbedingungen eingestellt werden, bei denen 80% oder 100% der Oberfläche (jeweils im Mittel) mit Harz genetzt werden. Ferner können zusammengesetzte Werkstoffe aus Fasern und harten Partikeln aufgebracht werden; solche zusammengesetzten Partikel sind beispielsweise beschrieben in der europäischen Patentanmeldung 08 003 273, deren Priorität in Anspruch genommen wird. Wenn sequentiell aufgebrachte Partikelfraktionen unterschiedliche Größen aufweisen, kann es vorteilhaft sein, die größeren Partikel zuerst und in tiefere Harzschichten (mit entsprechend großen Potentialdifferenzen) einzubringen und die kleineren Partikelfraktionen anschließend in die höheren Harzschichten einzubringen. - Es ist somit möglich, generell auch über das Auftragsverfahren die Form der an der Oberfläche wirksamen Partikelteile zu bestimmen. Verschleißversuche mit Partikeln unterschiedlicher Kornform und -oberfläche haben gezeigt, dass diese erheblich das Verschleißverhalten beeinflussen. Entsprechend kann davon ausgegangen werden, dass auch eine gezielte räumliche Positionierung von Partikeln eine Option zur Verbesserung des Verschleißschutzes darstellt.
- Der Abstand der das elektrostatische Feld aufbauenden Elektroden beträgt bevorzugt 15 bis 300 mm. Die beabstandet vom Substrat angeordnete Elektrode kann beispielsweise ein elektrisch leitfähiges Metalldrahtgewebe sein, die Gegenelektrode wird effektiv gebildet durch die entsprechende Aufnahmeschicht (insbesondere eine Harz- oder Lackschicht) des Substrats, die bevorzugt eine gewisse Leitfähigkeit aufweist. Da das Substrat bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt kontinuierlich unter der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorbeigefahren wird, ist bevorzugt eine in Kontakt mit der Rückseite des Substrats befindliche Gegenelektrode vorgesehen, die bevorzugt geerdet ist.
- Erfindungsgemäß ist es möglich, den spezifischen Oberflächenwiderstand der Aufnahmeschicht des Substrats so einzustellen, dass bei den gegebenen vektoriellen Eigenschaften des verwendeten elektrostatischen Feldes gewünschte Genauigkeiten in der Flächen und Tiefenverteilung der aufgebrachten Partikel erreicht werden. Ergänzend zu der Einstellung der Leitfähigkeit bzw. des Oberflächenwiderstandes der Beschichtung kann auch der Oberflächenwiderstand der aufgebrachten Partikel gezielt modifiziert werden, beispielsweise durch entsprechende Oberflächenbeschichtungen. Beispielhaft genannt sei hier die Silanisierung. Ein bevorzugter Oberflächenwiderstand ist beispielsweise 1012 Ω/cm2 oder kleiner.
- Die entsprechenden Parameter können erfindungsgemäß so eingestellt werden, dass verschleißhemmende Partikel, insbesondere verschleißhemmende Partikel ab einer Größe von etwa 10 µm, agglomeratfrei und gleichmäßig verteilt in die entsprechende Schicht des Substrats einzubringen, so dass eine hohe Transparenz und Kratzbeständigkeit der Oberfläche erreicht wird. Auch können Partikelverteilungen (insbesondere Struktur- und Konzentrationsprofile der Partikel) definiert eingestellt werden mit dem Ziel, das Fließverhalten beim Pressvorgang zu optimieren, so dass ein Pressblechverschleiß minimiert, statische Aufladung der gebrauchsfertigen Trägerschichten, z.B. bei der späteren Begehung, verringert und gute Transparenz innerhalb der gewünschten Abriebklasse bzw. Verschleißfestigkeitsklasse erreicht wird.
- Beim sequenziellen Auftragen Körnerpartikelfraktionen kann das Substrat bereits mit Harz oder Lack beschichtet dieselbe Auftragsvorrichtung mehrfach durchlaufen, alternativ kann es sequenziell zwei oder mehr hintereinander angeordnete Auftragsvorrichtungen durchlaufen, die die entsprechende Partikelfraktion aufbringen. Beispielsweise kann als erste Partikelfraktion grober Korund zur Verbesserung der Abriebfestigkeit, als zweite Partikelfraktion mittlerer Korund zur Verbesserung der Beständigkeit gegen Kratzer, und als dritte Partikelfraktion Feinkorund zur Verbesserung der Mikrokratzbeständigkeit und Verringerung der elektrostatischen Aufladung der Bodenbeläge(Laminat oder anderer beschichteter Bodenbeläge aus Holz- und Holzwerkstoffen)aufgebracht werden.
- Eine vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens nach
Abb. 4 nutzt das direkt elektrostatisch aufladende Prinzip durch Leitung und /oder Korona unter Verwendung eines Dosieraggregates (4) und von zwei Verteilungsaggregaten (II). Diese sind innerhalb eines entsprechend isolierten Tragrahmens übereinander installiert, wobei das Dosieraggregat (4) gegenüber dem oberen Verteilungsaggregat etwas versetzt angebracht ist. Somit befinden sich über dem zu beschichtenden Trägermaterial (1) die Verteilungsaggregate (II) und über diesem das Dosieraggregat (4). - Das Dosieraggregat (4) besteht aus einem Behältnis, dessen unterer Bereich als Elektrode (9) ausgebildet ist und der eine Hochspannung - wahlweise Gleichspannung oder gepulste Wechselspannung mit gepulster Halbwelle - aufweist. Das elektrische Feld zwischen dieser und der auf Erdpotenzial liegenden Harz- oder Haftschicht des Werkstücks (2) beträgt mehrere 10 kV. Die Raumform des derart erhaltenen elektrischen Feldes entspricht der eines planparallelen Plattenpaares, ist relativ homogen und seine Feldstärke kann problemlos in einem überschlags- bzw. durchschlagsfreien Bereich gehalten werden. Der obere Teil des Dosieraggregates ist potenzialfrei. Das Prinzip der Aufladung ist in
Abb. 3 dargestellt. - Die Verteilungsaggregate (II) bestehen aus einem Rahmen und einem Boden aus leitfähigem Siebgewebe bzw. aus parallel gespannten Koronadrähten. Die Böden sind austauschbar, um sie hinsichtlich der Maschenweite bzw. des Drahtabstandes variieren zu können. Das obere Verteilungsaggregat wird potenzialfrei gehalten, während das untere eine Spannung von vorzugsweise mindestens 30 kV (oder einigen 10 kV) aufweist.
- Beim Anlegen der Hochspannung an die Elektrode im Dosieraggregat (4) erfolgt eine Aufladung der harten Partikel, eine Ausrichtung im elektrischen Feld und schließlich eine beschleunigte Bewegung in Richtung der Erdpotenzial führenden Harz- oder Lackschicht (2). Im Unterschied zu einer mechanisch oder durch Luftwirbel induzierten Teilchenbewegung bewirkt eine Beschleunigung durch elektrische Feldkräfte eine Bewegungsbahn mit verbesserter Richtungsbestimmtheit und Abstandgenauigkeit beim Auftreffen auf die Harz- oder Lackschicht.
- Diese Richtungsbestimmtheit und Abstandsgenauigkeit wird durch die Verteilungsaggregate (II) nochmals erheblich verbessert. Nach dem Austritt aus dem Dosieraggregat (4) beschreiben die Partikel (3) zunächst eine bogenförmige Bewegungsbahn mit sich unterscheidenden Richtungen und Geschwindigkeiten. Mit dem Durchgang durch das erste, potenzialfreie Verteilungsaggregat wird diese angeglichen. Die Strecke bis zur Oberfläche der Harz- oder Haftschicht wird geradlinig und beschleunigt durch das Potenzialgefälle zwischen erstem und zweitem Verteilungsaggregat bzw. zwischen zweitem Verteilungsaggregat und der Erdpotenzial aufweisenden Harz- oder Haftschicht zurückgelegt.
- Anstelle des beschriebenen Dosieraggregates mit einer Fluidisierung der Partikel im elektrostatischen Feld können auch andere Vorrichtungen verwendet werden. So können die Partikel über einen Banddosierer, eine Vibrationsrinne oder einen spaltförmigen Dosiertrichter mit hochempfindlicher Schichtdickenbegrenzung (beide mittels gravimetrischer Steuerung) zugeführt werden. Alternativ kann die Materialzuführung auch über ein beispielsweise schwingendes oder vibrierendes Sieb vorgenommen werden. Wird ein Dosieraggregat eingesetzt, das nicht am Hochspannungspotenzial angeschlossen ist, so erfolgt der Aufbau unterschiedlicher elektrostatischer Potenziale mittels des stufenweisen Aufbaus der Verteilungsaggregate bzw. der Harz- oder Lackschicht.
- Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Auftragsverfahrens besteht in der Option, apparative Anordnung und Verfahrensparmeter den jeweiligen, aufzutragenden Materialien anzupassen. Ausgehend von den Materialien ist es aber auch möglich, diese derart auszuwählen oder zu modifizieren, dass die spezifischen Vorteile des elektrostatischen Auftragsverfahrens in vollem Umfang genutzt werden können.
- Die aufzutragenden Materialien bestehen beispielsweise aus harten Partikeln, harten Partikeln mit verbundenen zusätzlichen Komponenten oder auch zusätzlichen Materialien, deren Auftrag die Wirkung der harten Partikel verbessert.
- Die Eignung der aufzutragenden Materialien für das elektrostatische Verfahren wird maßgeblich durch den Grad der Aufladung in elektrischen Feldern bestimmt.
- Dieser ist abhängig von der äußeren elektrischen Feldstärke und den elektrischen Eigenschaften - spezifischer Oberflächenwiderstand und Permittivität - sowie der geometrischen Form der aufzutragenden Materialien. Die elektrischen Eigenschaften tragen die Streumaterialien in sich oder können durch Modifizierungen an der Oberfläche, z.B. durch Wasseranlagerung, geändert werden.
-
- E=
- Elektrisches Feld
- D=
- Äußere elektrische Erregung
- ε0=
- Permittivität des Vakuums
- εr =
- Materialspezifischer Faktor zur Feldkonstante ε0
- Diese Feldverstärkung bzw. -abschwächung erlangt Bedeutung im erfindungsgemäßen Verfahren durch
- 1. die Ausrichtung länglicher Partikel parallel zu den elektrischen Feldlinien,
- 2. Verstärkung der elektrischen Felder im Inneren der einzelnen Partikel, verbunden mit der Ausbildung von Feldstärkespitzen an den Austrittsstellen der Feldlinien, die bei scharfkantigen Oberflächenprofilen die Stärke des äußeren Feldes um das Vielfache übertreffen,
- 3. die Abhängigkeit des Streuverhaltens der Materialien von der Permittivität des Luftvolumens im Streuraum, besonders durch Schwankungen der Luftfeuchte (εr Luft = 1; εr Wasser= 80)
-
- F =
- Kraft auf ein Partikel
- E =
- Äußere elektrische Feldstärke
- m =
- Partikelmasse
- g =
- Erdbeschleunigung
- q =
- Überschussladung
- Beim klassischen Dipol ist die Größe der entgegengesetzten Ladungen gleich und damit findet keine Linearbewegung statt.
Kräfte, die einen solchen Dipol in eine translatorische Bewegung versetzen können, resultieren demzufolge lediglich aus Feldinhomogenitäten oder aus der Wechselwirkung der O-berflächendipolschicht mit dem elektrischen Feld. Abschätzungen ergeben, dass diese beiden Kräfte bei normalem Feld nicht ausreichen, um die Teilchen in ihrer Bewegung zu steuern. - Als entscheidende Bedingung für die gerichtete Bewegung der Partikel muss es auf der Kornoberfläche zu einem absoluten Ladungsüberschuss kommen, negativ, falls die untere Elektrode als Katode gepolt und positiv, falls sie als Anode gepolt ist.
- Je geringer der Oberflächenwiderstand ist, desto mehr freie Ladungsträger kann diese Oberfläche während der Kontaktdauer aufnehmen.
- Die elektrische Kraft ist dann proportional zur Feldstärke (E) und umso stärker, je größer die Überschussladung q ist. Die Kraft wirkt in Richtung des Spannungsgefälles. Aus diesem Grund sind die Flugbahnen vom Feldverlauf abhängig.
- Gegeben sind beim elektrostatischen Auftragsverfahren Bedingungen in Form der spezifischen Stoffeigenschaften der aufzutragenden Partikel und der maximalen elektrischen Feldstärke von 5kV/ cm. Diese wird bestimmt durch die Durchschlagsfestigkeit der Luft. Besonders gebräuchliche verschleißhemmende Stoffe wie Aluminiumoxid weisen auf Grund ihrer spezifischen Stoffeigenschaften kein vorteilhaftes Verhalten beim elektrostatischen Streuen auf.
- Damit aber auch derartige Materialien verwendet werden können, wird auf oberflächenmodifizierte Produkte zurückgegriffen. Die Modifikation verbessert generell die Permittivität der gesamten Partikel. Diese kann auch graduell an die spezifischen Bedingungen des Anwendungsfalls angepasst werden. Durch die Wahl einer geeigneten Oberflächenmodifikation besteht somit eine weitere Option für eine gezielte Optimierung des elektrostatischen Auftragsverfahrens.
- Erprobt ist die Oberflächenmodifikation in Form einer Beschichtung. Dabei kommt beispielsweise eine kolloidale Lösung oder Dispersion auf Wasser und / oder Harzbasis zum Einsatz, welche synthetische, amporphe nanoskalige Partikel enthält. Neben Metalloxiden hat sich insbesondere SiO2 bewährt, weil die optische Erscheinung der zu schützenden Oberfläche im Hinblick auf Transparenz und Farbtreue kaum beeinträchtigt wird.
- Eine weitere, besondere Art der Oberflächenmodifikation besteht in Form einer Beschichtung mittels einer kolloidalen Lösung oder Dispersion sowie einem zusätzlichen Fasermaterial, vorzugsweise Zellulose. Dieses kann durch die Art, die Fasergröße, den Mengenanteil und die Art der Einbindung innerhalb eines weiten Spektrums variiert werden. Das Fasermaterial eignet sich zum einen zur Steuerung der Permittivität und des Oberflächenwiderstandes des aufzutragenden Materials bzw. ermöglicht für Partikeln unter 80 µm überhaupt erst deren elektrostatische Streubarkeit. Unabhängig davon bewirkt der Faseranteil eine deutlich verbesserte Einbindung der harten Partikel in die Harz- oder Lackschicht des zu beschichtenden Materials. Die Faserkomponente besteht aus einem Zellulosematerial, beispielsweise aus Cellulose-Mikrofasern und / oder mikrokristalliner Zellulose mit einer maximalen Erstreckung zwischen 5µm und 100 µm, bevorzugt zwischen 20 µm und 70 µm. Die harten Partikel bestehen vorzugsweise aus Korund einer durchschnittlichen Partikelgröße zwischen 0.7 µm und 70 µm, vorzugsweise zwischen 5 µm und 30 µm. Entsprechend kann ein zusammengesetzter Werkstoff aus harten Partikeln und Fasermaterial erhalten werden, der 2-90 Gew.-% Zellulosematerial, 1-50 Gew.-% nanoskalige Partikel (15 - 100 nm Durchmesser, amorphes SiO2) und 1-97 Gew.-% harte Partikel enthält.
- Gemäß
Abb.4 weist eine erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung als zu beschichtende Komponente ein mit Melaminharzen oder Lacken versehenes Trägermaterial (1) aus einem Holzwerkstoff mit Dekorschicht auf. Das Dosieraggregat (4) besteht aus einem becherförmigen Behältnis aus Polypropylen und einem geerdeten Sieb als Gegenelektrode (8) in Form eines rechteckigen Siebgewebes einer Maschenweite von 225 µm. Der Streubecher ist aus einem elektrischen Isolierstoff (Polyethylen) gefertigt und weist im Boden eine Elektrode (9) aus massivem Edelstahlblech und mit in den Innenraum des Behältnisses hineinragenden Spitzen auf. An dieser liegt eine Spannung von 30 kV an, während das übrige Behältnis potenzialfrei gehalten wird. Aufgrund der elektrostatischen Aufladung erfolgt eine Vereinzelung und Abstoßung der Partikel. Der Streubecher ist derart ausgerichtet, dass die Partikel eine geneigte Bewegungsbahn in Form einer Wurfparabel beschreiben und so in das als geerdete Gegenelektrode (8) dienende Sieb fallen. In unmittelbarer Siebnähe wird die Ladung der vereinzelten Partikel überwiegend abgegeben und sie gelangen durch Schwerkraft auf das Verteilungsaggregat (5). - Als abriebhemmender Werkstoff kommt ein Verbund aus Korund (50 Gew.-%, durchschnittliche Partikelgröße 20 µm), Zellulose-Mikrofasern (30 Gew.-%, maximale Erstreckung 40 µm) und nanoskaligen Partikeln (20 Gew.-%, ca. 15 nm, Durchmesser, amorphes SiO2) zum Einsatz. Das Verteilungsaggregat (5) besteht ebenfalls aus einem Sieb mit leitfähigem Siebgewebe aus Edelstahldraht mit der Maschenweite 106 µm. Es fungiert als Hochspannungselektrode und wurde mit einer Hochspannung von -60 kV gegenüber Erde beaufschlagt. Beim Durchgang durch dieses Sieb werden die Partikel erneut geladen. Unterhalb diese Verteilungssiebes befindet sich das Trägermaterial (1), das in Verbindung mit der geerdeten maschinenbauseitigen Auflage (6) die Funktion der Gegenelektrode übernimmt. Das elektrische Feld wird zwischen dem Verteilungssieb und dem Trägermaterial aufgebaut. Der Abstand Verteilungssieb zu Trägermaterial wurde vorzugsweise mit 15 cm und der zwischen Verteilungssieb und dem darüber liegenden Dosiersieb mit maximal 50 cm eingestellt. Der Funktion der Komponenten entsprechend kann zwischen einem Dosiersystem (I) und einem Verteilungssystem (II) unterschieden werden. Bei einer Vorschubgeschwindigkeit des Trägerwerkstoffs von 15 m/min beträgt die aufgetragene Menge an verschleißhemmendem Werkstoff beispielsweise 22 g/m2. Die Abweichung des flächenbezogenen Auftrags beträgt +/- 4 mg/dm2, gemessen an Materialausschnitten 10 cm x 10 cm. Der verschleißhemmende Werkstoff (3) wird mit dem Durchgang durch das Verteilungsaggregat (5) sowohl nochmals vereinzelt als auch beschleunigt und trifft geradlinig auf das Trägermaterial (1) auf. Er weist einen intensiven Kontakt zur Harzschicht auf und ist teilweise in diese eingebettet. Er unterscheidet sich dadurch deutlich von gleichartigen zusammengesetzten Partikeln, die nach dem Stand der Technik, beispielsweise mittels eines Siebes aufgestreut oder mittels eines Luftstroms aufgebracht sind. Wird verschleißhemmender Werkstoff (3) im Überschuss und damit derart auf das Trägermaterial (1) aufgebracht, dass er keinen unmittelbaren Kontakt zur Harzschicht (2) hat, dann ist er überschüssig und wird mittels einer Absaugvorrichtung (7) zurückgewonnen.
- Abweichend von
Abb. 4 ist entsprechendAbb.5 das Dosieraggregat als Vibrationsrinne ausgeführt. Die verschleißhemmenden Partikel werden aus einem Vorratsbehälter (9) auf die Vibrationsrinne (8) gestreut. Der Vorratsbehälter wird gravimetrisch gesteuert, so dass eine definierte Menge verschleißhemmender Partikel pro Zeiteinheit freigegeben wird. Die Vibrationsrinne (8) weist einen Neigungswinkel von 15 Grad auf, schwingt mit einer Frequenz von 40-60 Hz und einer Amplitude von 0,1-5 mm. Infolge der Schwingung werden die Partikel der vorderen Kante der Vibrationsrinne zugeführt und zugleich über deren Breite verteilt. Gleichwohl besteht eine ungleiche Verteilung der Partikel über die Breite der Vibrationsrinne. Eine über die gesamte Breite gleichmäßige Zuführung der Partikel zum Verteilungsaggregat wird erreicht, indem die vordere Kante der Rinne als Spalt ausgebildet ist. Dabei begrenzt und vereinheitlicht ein senkrecht zur Ebene der Förderrinne angebrachtes Leitblech die Dicke der geförderten Partikelschicht. Im Gegensatz zuAbb. 4 setzt das als Vibrationsrinne ausgebildete Dosieraggregat die Partikel in einem linienförmigen Bereich frei, wobei eine exakte, gleichmäßige Dosierung über die gesamte Breite erreicht wird. Diese exakte Dosierung bleibt auch nach Durchgang der Partikel durch das Verteilungsaggregat(5) erhalten, so dass ein besonders gleichmäßiger Auftrag der Partikel auf den Trägerwerkstoff erzielt werden kann. Insbesondere beim Einsatz von feinen Partikeln kann der Partikelstrom zwischen Dosieraggreat und Verteilunsaggreat über eine Hochspannungselektrode bestehend aus 200 µm dicken Koronadrähten gespeist mit - 30 kV (4) geleitet werden. Dadurch wird mittels elektrostatischer Aufladung, eine zusätzliche Vereinzelung und eine gegenseitige Abstandshaltung der Teilchen erreicht. - Als verschleißhemmender Werkstoff kommt ein mit nanoskaligem, amorphem SiO2 (Durchmesser ca. 15 nm) beschichteter Korund zum Einsatz. Der mittlere Durchmesser der beschichteten Partikel beträgt 50µm. Abweichend von Beispiel 1 wird das Verteilungsaggregat (5) mit einer Spannung von -60kV beaufschlagt. Bei einer Vorschubgeschwindkeit des Trägerwerkstoffs von 10 m/min beträgt die aufgetragene Menge an verschleißhemmendem Werkstoff 24 g/m2. Die Abweichung des flächenbezogenen Auftrags wurde mit +/- 5 mg/dm2, gemessen an Materialausschnitten 10 cm x 10 cm, bestimmt. Der verschleißhemmende Werkstoff (3) ist in der Mehrzahl zu mindestens 50% seiner Oberfläche mit Harz benetzt. Wird die Hochspannung am Verteilungsaggregat auf -100 kV erhöht, so ist die Oberfläche der Mehrzahl der verschleißhemmenden Partikel zu mindestens 80 % mit Harz benetzt. Mit der Steuerung der Hochspannung am Verteilungsaggregat kann somit bei mehreren, aufeinanderfolgenden Auftragsvorgängen eine dreidimensionale Verteilung der verschleißhemmenden Partikel in der Harzmatrix erzielt werden. Überschüssige Partikel werden mittels einer Absaugvorrichtung (7) entfernt.
Claims (13)
- Verfahren zum Auftragen verschleißhemmender Partikel auf ein flächiges Substrat, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftrag mittels eines elektrostatischen Feldes mit einer Potentialdifferenz von wenigstens 10 kV erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Potentialdifferenz 10 bis 100 kV, vorzugsweise 20 bis 100 kV, weiter vorzugsweise 30 bis 100 kV beträgt.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sequentiell wenigstens zwei Partikelfraktionen aufgebracht werden, wobei vorzugsweise jede Partikelfraktion unterschiedliche Größen und/oder Zusammensetzungen aufweist und/oder wobei die Partikelfraktionen mit unterschiedlichen Potentialdifferenzen aufgebracht werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der das elektrostatische Feld aufbauenden Elektroden 15 bis 300 mm beträgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat ein Cellulose- oder Holzwerkstoff, vorzugsweise ein Laminat, eine Holzwerkstoffplatte, oder ein Overlaypapier ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die verschleißhemmenden Partikel mittlere Partikelgrößen von 1 µm bis 700 µm vorzugsweise 5 bis 100 µm, weiter vorzugsweise 20 bis 70 µm, aufweisen.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat eine haftvermittelnde Schicht aufweist, die vorzugsweise leitfähig ist.
- Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die haftvermittelnde Schicht eine Harz- oder Lackschicht ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Auftragsmenge der verschleißhemmenden Partikel 5 bis 100 g/m2, vorzugsweise 10 bis 50 g/m2, weiter vorzugsweise 20 bis 30 g/m2 beträgt; wobei vorzugsweise die Verteilungsgenauigkeit 10% oder besser, vorzugsweise 5% oder besser, weiter vorzugsweise 3% oder besser, weiter vorzugsweise 2% oder besser ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die verschleißhemmenden Partikel einen Oberflächenwiderstand von 1012 Ω/cm2 oder weniger aufweisen.
- Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Dosiereinrichtung und eine Verteilungseinrichtung für verschleißhemmende Partikel aufweist.
- Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinrichtung eine Hochspannungselektrode oder eine Vibrationsrinne aufweist.
- Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilungseinrichtung ein Sieb aufweist, das vorzugsweise zusätzlich als Hochspannungselektrode ausgebildet ist.
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