EP2283933A2 - Pulverauftragsstation und Anordnung zur Beschichtung von Temperatursensiblen Materialien und zugehöriges Verfahren - Google Patents

Pulverauftragsstation und Anordnung zur Beschichtung von Temperatursensiblen Materialien und zugehöriges Verfahren Download PDF

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EP2283933A2
EP2283933A2 EP10184168A EP10184168A EP2283933A2 EP 2283933 A2 EP2283933 A2 EP 2283933A2 EP 10184168 A EP10184168 A EP 10184168A EP 10184168 A EP10184168 A EP 10184168A EP 2283933 A2 EP2283933 A2 EP 2283933A2
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EP
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powder
curing
crosslinking
arrangement according
temperature
Prior art date
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Gerhard Brendel
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TGC Technologie- Beteiligungsgesellschaft mbH
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Publication date
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    • B05D3/065—After-treatment
    • B05D3/067—Curing or cross-linking the coating

Definitions

  • the present invention relates to a radiation device according to the preamble of claim 1, an arrangement for powder coating according to the preamble of claim 13, a powder application station according to the preamble of claim 23 and a method for powder coating according to the preamble of claim 25.
  • the powder coating or the powder coating has the advantage that various operations such as application of primers (primers), filling layers, etc., and associated intermediate processing steps such as grinding u. Like. Can be dispensed with and also an extremely attractive and smooth, can be provided with many effects surface can be created.
  • powder coating requires high temperatures for melting and curing or crosslinking of the powder. Usually, temperatures of over 120 ° C up to 200 ° C must be achieved. However, these temperatures are too high for temperature-sensitive substrates, such as wood-based materials or wood fiber (MDF), as they can lead to evaporation of moisture in the wood and thus cause cracking.
  • MDF wood fiber
  • a radiation device is provided with energy, in particular heat radiators, preferably short-wave infrared (IR) radiators or ultraviolet (UV) radiators, in which the energy radiators are arranged on a support and together are movable with the carrier or per se and / or arranged in a kind of circular or annular shape.
  • IR infrared
  • UV ultraviolet
  • the radiators can be arranged in a circle or in a circle, since this shape also ensures a uniform, in particular repeated, but not too long exposure to radiation for substrates of various shapes, but in particular plate-shaped substrates which are moved past the radiators.
  • the radiators are arranged so that they project beyond the substrate in at least one direction in order to reach all surfaces of the substrate with the radiation.
  • the radiators are preferably also arranged adjustable on the support in such a way that they can be aligned with the object to be irradiated with its main beam direction.
  • mounting elements have proven that on a support base structure, for. B. in ring, plate or disc shape are arranged pivotably and preferably about an axis which lies in the plane of the support base structure, so that the fixed to the mounting elements radiator can be swung out of the carrier ground plane and the main radiation direction of the radiator different from the normal the carrier basic level becomes.
  • the mobility of the carrier or the beam according to the invention parallel to the transport direction of the substrates or objects to be coated in parallel takes place at or in the plane in which substantially the one or more radiators are arranged.
  • the short-wave or medium-wave infrared emitters which are preferably used for the purpose of use may be designed in particular as linear emitters in segmented arrangement or as annular or circular emitters. Accordingly, only one radiator for a one-sided irradiation or two or more radiators for one- and two-sided irradiation can be provided on the radiation device. Preference is given to simultaneous two-sided irradiation, in which in each case a carrier base structure with the radiator arranged thereon or the radiators are arranged opposite to one another and enclose between them the transport path for the object to be coated.
  • the distance between the two opposing support base structures with the radiators arranged thereon can also be changed so as to be able to adjust the radiation power introduced into the surface by changing the distance.
  • UV emitters In addition to the already mentioned infrared heaters all other possible energy emitters, especially UV emitters can be placed on your radiation device.
  • An arrangement according to the invention for powder coating of temperature-sensitive materials with the radiation device described above comprises according to a further aspect an upstream powder application station and a downstream area for curing or crosslinking the powder, preferably a furnace and in particular a circulating air oven.
  • the radiation device according to the invention also in the downstream curing and crosslinking range, especially in UV-curing coating systems.
  • a corresponding arrangement comprises, for example, one or more radiation devices with IR radiators between the powder application station and the curing or crosslinking region and one or more radiation devices with UV radiators in or after the curing or crosslinking region.
  • a combination of different energy sources is possible.
  • the powder application station in which preferably the powder to be coated is deposited on the substrate by electrostatic spraying, has according to the invention so-called diverting elements which serve to dissipate charge and to smooth the field line course on the object to be coated, so that at the edges of the object, to which it usually comes to field concentrations, no accumulation of the powder to be coated takes place.
  • the diverting elements are arranged so that between you and an opposing spraying device, the object is arranged during powder application, so the diverter is from the perspective of the spraying device or powder applicator behind the object to be coated.
  • the diverting elements are preferably designed in the form of perforated plates, lamella curtains, protective plates or grid structures.
  • a device is preferably provided with which the diverting elements can be cleaned in a simple manner, for example by shaking off the powder.
  • the suspension or storage of the substrates to be coated in the powder application station via holding element, in particular hooks, which are on the one hand electrically conductive for the discharge of charge, but on the other hand in areas where they are not in direct contact with the substrates isolated, to avoid field line concentrations and accumulations of powder.
  • the area provided in the arrangement according to the invention for powder coating of temperature-sensitive substrates for curing and crosslinking of the powder adjoins advantageously directly to the radiation device in order to suffer no heat loss between the melting of the powder and the subsequent temperature treatment during curing and crosslinking.
  • the radiation device can also be integrated in the input area for the curing / crosslinking area.
  • the curing / crosslinking area is formed by a convection oven at the air duct can be made either from top to bottom, from bottom to top, both from bottom to top and from top to bottom with lateral routing of the air and / or with alternating air flow from bottom to top.
  • the circulating air oven can be operated at a high air speed in the range of 1 to 5 m / s, preferably approximately 2 to 4 m / s, so that a large area of constant temperature is established especially over the entire substrate to be coated.
  • the oven is divided into several zones in which different temperatures can be set, so that when passing through the circulating oven, the substrate to be coated can pass through a temperature profile. This ensures that the temperature required for curing and crosslinking at the surface can be kept sufficiently high while the core temperature remains below a critical value.
  • the number of zones is arbitrary, with values ranging from 3 to 5 zones proven.
  • sensors in particular infrared sensors for measuring the surface temperature, can be provided which regulate the temperature to the desired value via a control based on the measured values.
  • the radiation device according to the invention can also be used at this point of the arrangement, for example, for the post-curing of UV-curing coating systems with UV lamps.
  • a climate chamber in which the substrates to be coated are stored until the processing can be started.
  • the reason for this is that the wood-based materials and in particular MDF boards have a certain moisture, but should not exceed or fall below, in the range of greater than or equal to 5, preferably more than 8, in particular 5 to 15 wt -.% Moisture lies.
  • a Beflammungsstation be provided in which the surface is flamed to remove excess wood fibers and to compact the surface area by the flame.
  • a plasma treatment device may also be provided.
  • a primer in particular a biodegradable primer, which constitutes an air-tight or vapor-tight barrier layer for the moisture contained in the material and, moreover, the pores in the surface of the workpiece closes.
  • the primer is applied by water vapor-assisted spraying, as described in the German patent application DE 10 2004 012 889 is described, which is included here in full in the application.
  • water-soluble primers can be applied very smoothly with very good surface properties by the water vapor-assisted spraying, with the additional advantage that the Primer dries very quickly and can be further processed immediately, so that a continuous system for coating temperature-sensitive materials can be realized.
  • Fig. 1 a plant according to the invention for powder coating of MDF boards
  • Fig. 2a, 2b a side view and a transverse view of a radiation device according to the invention, which in the arrangement in Fig. 1 is used; and in
  • Fig. 3 a temperature-time diagram for one in the plant of Fig. 1 treated MDF board, during the irradiation by the radiation device and the passage through the convection oven.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of the structure of a plant according to the invention for powder coating of MDF boards 8, as they are used in the furniture industry.
  • the plant has a total of six processing stations I to 6, which passes through the MDF plate 8 by means of a transport device 7.
  • the transport device 7 is realized by a rail arrangement, are received in the brackets 10, to which the MDF board 8 can be mounted.
  • the MDF board 8 is processed by means of a grinder 9 on the surfaces so that a smooth clean surface is formed.
  • the MDF plate is flamed in the processing station 2 by means of a gas burner 38 shown schematically on the surface to remove any remaining after the grinding process wood fibers and to densify the surface by the action of flame.
  • a plasma treatment plant (not shown) may be provided after or instead of the processing station 2 with the flame treatment, the surface also being densified by the action of plasma on the surface.
  • a painting installation with a spray booth 11 and an injection unit 14 is shown, through which a primer is applied to the surface of the MDF panel 8 by means of water vapor-assisted painting.
  • the primer serves to seal the surface gas-tight and fill the pores in the surface of the MDF board 8, as in the patent application of Patrick Oliver Ott relating to a method for pretreating surfaces of wood and / or wood fiber composite blanks for subsequent powder - or film coating is described.
  • a water-soluble primer which may be a commercial primer, is used, as it is in the context of a water vapor-assisted process, as in the patent application DE 10 2004 012 889 described, leads to particularly smooth and dense surface layers.
  • a steam generating device 12 is provided in addition to the paint supply device 13 in the painting of the processing station 3.
  • the powder is applied, the powder application station 4 also a housing 17 and corresponding means for an electrostatic powder application, such as spray guns 16, powder reservoir 15, feed lines 20 u.
  • an electrostatic powder application such as spray guns 16, powder reservoir 15, feed lines 20 u.
  • a discharge element 18 is additionally provided in the powder application station 4, opposite to each powder applicator 16, which is earthed via the line 19 and serves to dissipate excess charge and to smooth the field line pattern on the object 8 to be coated, in order to increase powder application at the edges. where field concentrations can form, to avoid.
  • Fig. 1 is in the powder application station 4 for each side of the MDF board 8, a powder applicator 16 is provided in the form of a spray gun 16, 16 opposite to the spray guns 16 discharge elements 18 are arranged.
  • a powder applicator 16 is provided in the form of a spray gun 16, 16 opposite to the spray guns 16 discharge elements 18 are arranged.
  • FIG. 1 shown embodiment, only one Ableitelement 1 8 can be seen. while the other is obscured by the MDF board 8.
  • the second powder application spray gun 16 is not shown, since it is covered by the discharge element 18. Only the supply line 20 can be seen.
  • the discharge element 18 is formed in the embodiment shown as a lattice-shaped structure in which the bars are formed as flat bars with a depth of a few centimeters (4 to 6 cm) and a thickness of about 0.5 to 1 cm.
  • the diverter 18 further embodiments are conceivable, such as slat curtains, perforated plates, slotted plates u.
  • a device is provided with which the diverting elements 18 can be cleaned from time to time, for example by appropriate shaking u, the like.
  • the MDF plate 8 is transferred by the transport device 7 with the applied powder in the processing station 5, in which a radiation device 21 according to the invention is provided with short-wave infrared radiators to the powder located on the surface of the MDF plate 8 by a very fast and short Melt up heating up.
  • the radiation device 21 is in a larger representation in the Fig. 2a and 2b only part of the radiation device without the drive 22 (see FIG Fig. 1 ) is shown.
  • the radiation device 21 on a turnstile 29 as a support for the infrared lamps 35.
  • the turnstile 29 is about the axis 39, which is located in the center of the hub 29, rotatable or pivotable, as indicated by the arrows 32.
  • a ring 46 is provided, which is designed as a polygon.
  • the polygon ring 46 has in the embodiment shown ten linear sections on which the infrared lamps 35 are arranged.
  • Mounting plates 33 are provided on the polygon ring 46 or the individual linear sections, which are arranged around an axis of rotation 47 inclined to the polygon ring 46 and the turnstile 29 and out of the plane that the turnstile 29 and the polygon ring 46th spans.
  • the mounting plates 33 at an acute angle to the normal of the plane of the turnstile 29 and the polygon ring 46, which is perpendicular to the transport plane, which is given by the MDF board 8 and spanned by the transport direction 36 and the vertical 37 thereto is.
  • the mounting plates 33 are arranged pivotable about the axis of rotation 47 so that the angle of inclination and the direction of emission of the mounted on the mounting plates 33 infrared lamps is adjustable.
  • the polygon ring 46 projects with the infrared lamps 35 disposed thereon in the vertical direction to be treated MDF boards, so that by the inclined arrangement of the infrared lamps on the mounting plates 33 Einstrahlschkeit the infrared lamps on the top and bottom the suspended MDF panels 8 consists.
  • the carrier 29, 46, 47 because of the ability to pivot or swivel the carrier 29, 46, 47, the possibility exists of swinging the carrier back and forth Turnstile 29 about the axis 39 to ensure a circumferentially around the carrier uniform irradiation for the passing through the blasting unit 21 object 8, a homogeneous powder coating is achieved in all areas of the MDF board 8, especially on the top, bottom and end sides the MDF plate 8.
  • the polygonal arrangement or circular or annular arrangement of the radiators causes an easy way to uniformly irradiate differently shaped objects and in particular plates.
  • the transport device is shown in greater detail, wherein the brackets 10 are arranged on movable carriage 30, which move in a rail assembly 31 of a substantially closed hollow profile.
  • the mounts are conductive in the contact area with the MDF plates and otherwise insulating to ensure discharge of charge and otherwise to avoid field line concentrations.
  • the MDF board 8 After passing through the radiation device with the short-wave infrared emitters, the MDF board 8 thus processed enters directly into a convection oven 6 as the sixth processing station (see Fig. 1 ), in which in several zones, for example, three zones corresponding heated circulating air, for example, through inlet openings 24 from bottom to top (see arrow 27) is guided to the suction devices 25.
  • the speed of the circulating air very high, for example in the range from 1 to 5 m / s, preferably 2 m / s, so that over a long distance a constant temperature profile can be set.
  • infrared sensors 26 can be used in the housing 23 of the circulating air oven 6, which measure the surface temperature of the MDF plate 8 and thus can control the temperature control of the circulating air oven 6.
  • Fig. 3 This is in the diagram of Fig. 3 shown in which the temperature is plotted against time.
  • the horizontal line 45 indicates, for example, the desired maximum core temperature for the MDF board 8.
  • the other curves indicate the ambient temperature near the MDF board (curve 40), the surface temperatures on the MDF board (curves 41 and 42), and the core temperatures in the MDF board (curves 43 and 44) as the radiation tool passes through 21 and the convection oven 6 at.
  • the radiation device 21 As can be seen from the diagram, very rapid heating of the surface and of the powder adhering thereto is achieved by the radiation device 21 and the heating with the short-wave infrared emitters 35, while the core temperature of the MDF plate 8 increases only much more slowly. Even after brief irradiation in the range of a few seconds to one or two minutes, the ambient temperature in the vicinity of the plate can reach values of 145 ° C to 160 ° C. The surface temperature at the plate reaches in the embodiment shown values of 130 ° C to 140 ° C.
  • the surface temperature of the MDF plate 8 is kept almost constant by the hot circulating air while the core temperature continues to rise slowly (curves 43 and 44).
  • the temperature in the rear zones is gradually reduced as the MDF plate 8 passes through the circulating air oven 6, so that the surface temperature is kept as high as possible fast Curing and crosslinking of the powder to achieve while the core temperature is kept below the critical temperature.
  • the inventive method as has been illustrated in the embodiment, very uniform powder coatings can be produced on MDF boards, without causing damage to the MDF board.
  • MDF boards should preferably have a residual moisture content of more than 5, in particular more than 8, preferably up to 15,% by weight, which can be achieved, for example, by storage in climatic chambers or the like.
  • the resistance in this case has a value of about 10 11 ⁇ .
  • the MDF boards have a density of about 800 kg / m 3 +/- 20 kg / m 3 .
  • the conductivity can be achieved for example by appropriate additives or by conductive primer coatings.
  • Essential in the arrangement and in the method is that by the special geometry of the radiation device (21) or the corresponding operation a uniform, sufficient, but short exposure to radiation on the surface of the substrate to be coated (8) is possible without the core temperature of the substrate rises above a critical value.
  • the arrangement for powder coating are preferably a grinding station (1), a Beflammstation (2), a coating station (3), a powder application station (4), a radiation device (5), a curing / crosslinking area (6) and / or a Nachhärte Colour provided, which can preferably be passed through continuously.
  • the radiation device (21) is characterized by the fact that the radiators are arranged in a ring or circular or movable, while at the powder application station (4) discharge elements are provided which serve to smooth the electric field at the surface of the substrates and thus Powder concentrations at edges u. Like. avoids.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Strahlungsgerät (21), eine Pulverauftragsstation (4) sowie eine damit aufgebaute Anordnung zum Pulverbeschichten von temperatursensiblen Materialien, wie Holzwerkstoffen und MDF-Platten (8) sowie ein Verfahren hierzu. Wesentlich bei der Anordnung und bei dem Verfahren ist es, dass durch die spezielle Geometrie des Strahlungsgeräts (21) bzw. der entsprechenden Arbeitsweise eine gleichmäßige ausreichende, aber kurze Strahlungseinwirkung auf die Oberfläche des zu beschichtenden Substrats (8) ermöglich wird, ohne dass die Kerntemperatur des Substrats über einen kritischen Wert ansteigt. Bei der Anordnung ist hierzu eine Schleifstation (1), eine Beflammstation (2), eine Lackierstation (3), eine Pulverauftragsstation (4), ein Strahlungsgerät (5) und ein Aushärte/Vernetzungsbereich (6) vorgesehen, die vorzugsweise kontinuierlich durchlaufen werden können. Das Strahlungsgerät (21) zeichnet sich hierbei dadurch aus, dass die Strahler ring- oder kreisförmig bzw. bewegbar angeordnet sind, während bei der Pulverauftragsstation (4) Ableitelemente vorgesehen sind, die zu einer Glättung des elektrischen Feldes an der Oberfläche der Substrate dienen und somit Pulverkonzentrationen an Kanten u. dgl. vermeidet.

Description

    Beschreibung
  • Strahlungsgerät sowie Pulverauftragsstation und Anordnung zur Beschichtung von temperatursensiblen Materialien und Verfahren hierzu
    • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Strahlungsgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Anordnung zu Pulverbeschichtung nach dem Oberbegriffs des Anspruchs 13, eine Pulverauftragsstation nach dem Oberbegriff des Anspruchs 23 sowie ein Verfahren zum Pulverbeschichten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 25.
    • Stand der Technik
  • In der Möbelindustrie gibt es seit einiger Zeit Bestrebungen Holzwerkstoffe und insbesondere Holzfaserwerkstoffe wie MDF- (Medium-Density-Fibre) Elemente statt zu lackieren mit Pulver zu beschichten bzw. Pulverlack aufzubringen. Gegenüber dem Nasslackverfahren hat die Pulverbeschichtung bzw. der Pulverlack den Vorteil, dass vielfältige Arbeitsschritte wie Aufbringung von Primern (Grundierungen), Füllschichten usw. und dazugehörige Zwischenbearbeitungsschritte wie Schleifen u. dgl. entfallen können und zudem eine äußerst attraktive und glatte, mit vielen Effekten versehbare Oberfläche geschaffen werden kann.
  • Allerdings bedarf es bei der Pulverbeschichtung hoher Temperaturen für das Aufschmelzen und Aushärten bzw. Vernetzen des Pulvers. Üblicherweise müssen Temperaturen von über 120 °C bis zu 200 °C erreicht werden. Diese Temperaturen sind jedoch für temperatursensible Substrate, wie Holzwerkstoffe oder Holzfaserstoffe (MDF-Platten) zu hoch, da sie zu einem Verdampfen der in dem Holz befindlichen Feuchtigkeit führen und so Rissbildung verursachen können.
  • Aus diesem Grund hat es bereits Versuche gegeben, mittels Strahlungsquellen und entsprechenden Ofenbehandlungen auf MDF-Platten oder Holzwerkstoffen aufgebrachte Pulver aufzuschmelzen und auszuhärten bzw. zu vernetzen.
  • Allerdings hat sich hierbei gezeigt, dass entweder weiterhin die Temperaturbelastung des temperaturempfindlichen Substrats zu hoch war oder in Problembereichen, wie z. B. an den Kanten, keine ausreichend homogene Beschichtung erzielbar war.
    • Offenbarung der Erfindung Technische Aufgabe
  • Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung Vorrichtungen bzw. ein Verfahren bereitzustellen, mit dem eine insgesamt homogene Pulverbeschichtung von temperaturempfindlichen Substraten, wie insbesondere MDF-Platten oder sonstigen Holzwerkstoffen möglich ist, wobei insbesondere ein einfacher und effizienter Arbeitsablauf sowie eine einfache Herstellbarkeit der Vorrichtungen angestrebt wird.
    • Technische Lösung
  • Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Strahlungsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 4, einer Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 13, einer Pulverauftragsstation mit den Merkmalen des Anspruchs 23 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 25. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass bei einer Pulverlackierung bzw. - beschichtung von temperaturempfindlichen Substraten, wie beispielsweise Holzwerkstoffen oder insbesondere MDF-Platten eine schnelle Aufheizung der Oberfläche und zwar in allen Bereichen gewährleistet werden muss, wobei die Kerntemperatur des Substrats nicht über kritische Werte ansteigen darf. Außerdem muss eine ausreichend lange Zeit für die Aushärtung bzw. Vernetzung des Pulvers gewährleistet werden. Um diesen Anforderungen zu genügen, wird nach einem ersten Aspekt der Erfindung ein Strahlungsgerät mit Energie-, insbesondere Wärmestrahlern, vorzugsweise kurzwelligen Infrarot- (IR) Strahlern oder Ultraviolett(UV)-Strahlern bereitgestellt, bei dem die Energiestrahler auf einem Träger angeordnet sind und zusammen mit dem Träger oder für sich genommen bewegbar sind und/oder in einer Art Kreis- oder Ringform angeordnet sind. Diese Maßnahmen bewirken, dass bei einem an dem Strahlungsgerät vorbei zu transportierenden Objekt, an dem das Pulver anhaftet, eine gleichmäßige Strahlungsleistung beaufschlagt werden kann, ohne dass es zu einer Überhitzung kommt.
  • Dies wird bei der beweglichen Ausführungsform der Strahler bzw. des Trägers insbesondere dadurch erreicht, dass die Bewegung so ausgeführt wird, dass die Trägergrundstruktur mit den Strahlern bzw. die Strahler selbst hin- und herbewegt werden und zwar entweder linear oder in einer Dreh- oder Schwenkbewegung parallel zur Objektransportrichtung, so dass die Strahlungseinwirkung an einem Ort zeitlich nur sehr begrenzt stattfindet, gleichwohl aber für das zu beschichtende Objekt/Substrat flächendeckend.
  • Alternativ oder in Kombination dazu können die Strahler kreis- oder ringförmig angeordnet sein, da auch diese Form für vielfältig geformte Substrate, insbesondere jedoch plattenförmige Substrate, die an den Strahlern vorbei bewegt werden, eine gleichmäßige, insbesondere wiederholte, aber nicht zu lange Strahlungseinwirkung gewährleistet.
  • Vorzugsweise sind die Strahler so angeordnet, dass sie das Substrat zumindest in einer Richtung überragen, um sämtliche Flächen des Substrats mit der Strahlung zu erreichen.
  • Zu diesem Zweck sind die Strahler vorzugsweise auch an dem Träger in der Weise justierbar angeordnet, dass sie auf das zu bestrahlende Objekt mit ihrer Hauptstrahlrichtung ausgerichtet werden können. Hierzu haben sich Montageelemente bewährt, die an einer Trägergrundstruktur, z. B. in Ring-, Platten- oder Scheibenform verschwenkbar angeordnet sind und zwar vorzugsweise um eine Achse, die in der Ebene der Trägergrundstruktur liegt, so dass die an den Montageelementen befestigten Strahler aus der Trägergrundstrukturebene herausgeschwenkt werden können und die Hauptstrahlungsrichtung der Strahler unterschiedlich zur Normalen der Trägergrundstrukturebene wird.
  • Im übrigen ist jedoch klar, dass zusätzlich zur Verschwenkbarkeit der Strahler aus der Ebene der Trägergrundstruktur heraus zur Anpassung an die zu beschichtende Substratgeometrie die erfindungsgemäße Bewegbarkeit des Trägers bzw. der Strah1er parallel zur Transportrichtung der zu beschichtenden Substrate bzw. Objekte parallel zu oder in der Ebene erfolgt, in der im Wesentlichen der oder die Strahler angeordnet sind.
  • Die vorzugsweise zur Verwendung kommenden kurzwelligen oder mittelwelligen Infrarotstrahler können insbesondere als lineare Strahler in segmentweiser Anordnung oder als ring- oder kreisförmige Strahler ausgebildet sein. Entsprechend können an dem Strahlungsgerät nur ein Strahler für eine einseitige Bestrahlung oder zwei oder mehr Strahler bei ein- und zweiseitiger Bestrahlung vorgesehen sein. Bevorzugt ist eine gleichzeitige zweiseitige Bestrahlung, bei der jeweils eine Trägergrundstruktur mit dem darauf angeordneten Strahler bzw. den Strahlern gegenüberliegend zueinander angeordnet sind und zwischen sich den Transportpfad für das zu beschichtende Objekt einschließen.
  • Vorzugsweise kann auch der Abstand der zwei gegenüber liegenden Trägergrundstrukturen mit den darauf angeordneten Strahlern verändert werden, um so die in die Oberfläche eingebrachte Strahlungsleistung durch Abstandsveränderung einstellen zu können.
  • Neben den bereits angesprochenen Infrarotstrahlern können an dein Strahlungsgerät alle möglichen anderen Energiestrahler, insbesondere auch UV-Strahler angeordnet werden.
  • Eine erfindungsgemäße Anordnung zum Pulverbeschichten von temperatursensiblen Materialien mit dem oben beschriebenen Strahlungsgerät umfasst nach einem weiteren Aspekt eine vorgeschaltete Pulverauftragsstation und einen nachgeschalteten Bereich zum Aushärten oder Vernetzen des Pulvers, vorzugsweise einen Ofen und insbesondere einen Umluftofen. Insbesondere ist es auch möglich das erfindungsgemäße Strahlungsgerät auch im nachgeschalteten Aushärte- und Vernetzungsbereich einzusetzen, insbesondere bei UV-aushärtenden Lacksystemen. In diesem Fall umfasst eine entsprechende Anordnung beispielsweise ein oder mehrere Strahlungsgeräte mit IR-Strahlern zwischen Pulverauftragsstation und Aushärte- bzw. Vernetzungsbereich und ein oder mehrere Strahlungsgeräte mit UV-Strahlern im oder nach dem Aushärte- bzw. Vernetzungsbereich. Auch eine Kombination unterschiedlicher Energiestrahler ist möglich.
  • Die Pulverauftragsstation, bei der vorzugsweise durch elektrostatisches Spritzen das zu beschichtende Pulver auf dem Substrat abgeschieden wird, weist erfindungsgemäß sog. Ableitelemente auf, die dazu dienen, Ladung abzuleiten und den Feldlinienverlauf am zu beschichtenden Objekt zu glätten, so dass an den Kanten des Objekts, an den es üblicherweise zu Feldkonzentrationen kommt, keine Anhäufung des zu beschichtenden Pulvers erfolgt.
  • Vorzugsweise sind die Ableitelemente so angeordnet, dass zwischen Ihnen und einer gegenüberliegenden Spritzeinrichtung das Objekt beim Pulverauftrag angeordnet ist, also sich das Ableitelement aus der Sicht der Spritzeinrichtung bzw. Pulverauftragseinrichtung hinter dem zu beschichtenden Objekt befindet.
  • Die Ableitelemente sind vorzugsweise in der Form von Lochblechen, Lamellenvorhängen, Schutzblechen oder Gitterstrukturen ausgebildet.
  • Da sich auf den Ableitelementen Pulver ansammelt, ist vorzugsweise eine Einrichtung vorgesehen, mit der die Ableitelemente in einfacher Weise gereinigt werden können, beispielsweise durch Abschütteln des Pulvers.
  • Die Aufhängung bzw. Lagerung der zu beschichtenden Substrate in der Pulverauftragsstation erfolgt über Halteelement, insbesondere Haken, die einerseits elektrisch leitfähig zur Ableitung von Ladung ausgebildet sind, aber andererseits in Bereichen, in denen sie nicht im unmittelbaren Kontakt mit den Substraten stehen, isoliert sind, um Feldlinienkonzentrationen und Pulveranhäufungen zu vermeiden.
  • Der bei der erfindungsgemäßen Anordnung zum Pulverbeschichten von temperatursensiblen Substraten vorgesehene Bereich zum Aushärten und Vernetzen des Pulvers, schließt sich in vorteilhafter Weise unmittelbar an das Strahlungsgerät an, um zwischen dem Aufschmelzen des Pulvers und der nachfolgenden Temperaturbehandlung beim Aushärten und Vernetzen keine Wärmeverluste zu erleiden. Vorzugsweise kann das Strahlungsgerät auch in den Eingangsbereich für den Aushärte/Vernetzungsbereich integriert sein.
  • Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird der Aushärte-/Vernetzungsbereich durch einen Umluftofen gebildet, bei dem die Luftführung entweder von oben nach unten, von unten nach oben, sowohl von unten nach oben als auch von oben nach unten mit seitlicher Wegführung der Luft und/oder mit abwechselnder Luftführung von unten nach oben ausgeführt sein kann.
  • Da durch das Aufschmelzen des Pulvers im Strahlungsgerät bereits eine ausreichende Haftwirkung des aufgeschmolzenen Pulvers auf dem Substrat vorliegt, kann der Umluftofen mit einer hohen Luftgeschwindigkeit im Bereich von 1 bis 5 m/s vorzugsweise ca. 2 bis 4 m/s betrieben werden, so dass sich ein großer Bereich mit konstanter Temperatur insbesondere über das gesamte zu beschichtende Substrat einstellt.
  • Vorzugsweise ist der Ofen in mehrere Zonen unterteilt, in denen verschiedene Temperaturen eingestellt werden können, so dass beim Durchlaufen des Umluftofens das zu beschichtende Substrat ein Temperaturprofil durchlaufen kann. Dies gewährleistet, dass die für die Aushärtung und Vernetzung notwendige Temperatur an der Oberfläche ausreichend hoch gehalten werden kann, während die Kerntemperatur unter einem kritischen Wert bleibt.
  • Die Anzahl der Zonen ist beliebig, wobei sich Werte im Bereich von 3 bis 5 Zonen bewährt haben.
  • Zur Temperaturregelung im Umluftofen oder in anderen Temperatureinrichtungen für die Aushärtung und Vernetzung des Pulvers können Sensoren, insbesondere Infrarotsensoren zur Messung der Oberflächentemperatur vorgesehen sein, die über eine Steuerung ausgehend von den gemessenen Werten die Temperatur auf den gewünschten Wert einregeln.
  • Alternativ zum Umluftofen oder anderen Einrichtungen zur Aushärtung bzw. Vernetzung oder in Kombination damit als Nachhärteeinrichtung kann das erfindungsgemäße Strahlungsgerät auch an dieser Stelle der Anordnung eingesetzt werden, beispielsweise zur Nachhärtung von UV-aushärtenden Lacksystemen mit UV-Strahlern.
  • Bevor das Pulver auf das zu beschichtende Substrat aufgetragen wird, wozu neben dem bisher erwähnten elektrostatischen Spritzen auch andere bekannte Verfahren eingesetzt werden können, ist es vorteilhaft das Material in entsprechender Weise vorzubehandeln. Entsprechend sind bei einer erfindungsgemäßen Anlage zum Pulverbeschichten von temperatursensiblen Materialien, wie MDF-Platten, entsprechende Behandlungsstationen vorgesehen.
  • Zunächst kann eine Klimakammer vorgesehen sein, in der die zu beschichtenden Substrate so lange aufbewahrt werden, bis mit der Bearbeitung begonnen werden kann. Der Grund hierfür liegt darin, dass die Holzwerkstoffe und insbesondere MDF-Platten eine bestimmte Feuchtigkeit aufweisen, aber nicht über- oder insbesondere unterschreiten sollten, die im Bereich von größer gleich 5, vorzugsweise mehr als 8, insbesondere 5 bis 15 Gew. -% Feuchte liegt. Eine Mindestfeuchte ist notwendig, um eine ausreichende Leitfähigkeit (Widerstand R = ca. 10 Ω) zu gewährleisten, wobei andererseits durch Vermeidung von zu großer Feuchtigkeit dem Problem der Rissbildung entgegen gewirkt werden kann.
  • Ferner ist es vorteilhaft, die Holz- bzw. MDF-Werkstoffe zu Beginn zu schleifen, um eine glatte Oberfläche zu erzielen.
  • Anschließend kann eine Beflammungsstation vorgesehen sein, in der die Oberfläche beflammt wird, um überstehende Holzfasern zu entfernen und den Oberflächenbereich durch die Flammeinwirkung zu verdichten.
  • Zu diesem Zweck kann alternativ oder zusätzlich auch eine Plasmabehandlungseinrichtung vorgesehen sein.
  • Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die MDF-Platten oder Holzwerkstoffe mit einem Primer, insbesondere einem biologisch abbaubaren Primer zu versehen, welcher eine luft- bzw. dampfdichte Sperrschicht für die in dem Werkstoff enthaltene Feuchtigkeit darstellt und darüber hinaus die Poren in der Oberfläche des Werkstückes verschließt.
  • Vorzugsweise wird der Primer durch Wasserdampf unterstütztes Spritzen aufgebracht, wie es in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2004 012 889 beschrieben ist, welche hier vollumfänglich in die Anmeldung mit aufgenommen wird.
  • Durch das Wasserdampf unterstütze Spritzen können insbesondere wasserlösliche Primer sehr glatt mit sehr guten Oberflächeneigenschaften aufgebracht werden, wobei zusätzlich der Vorteil darin besteht, dass der Primer sehr schnell trocknet und unmittelbar weiter verarbeitet werden kann, so dass eine kontinuierliche Anlage zum Beschichten von temperatursensiblen Materialien verwirklicht werden kann.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels deutlich. Die beigefügten Zeichnungen zeigen hierbei in rein schematischer Weise in
  • Fig. 1 eine erfindungsgemäße Anlage zur Pulverbeschichtung von MDF-Platten;
  • Fig. 2a, 2b eine Seitenansicht und eine Queransicht eines erfindungsgemäßen Strahlungsgeräts, welches in der Anordnung in Fig. 1 eingesetzt ist; und in
  • Fig. 3 ein Temperatur-Zeit-Diagramm für eine in der Anlage der Fig. 1 behandelte MDF-Platte, während der Bestrahlung durch das Strahlungsgerät und dem Durchgang durch den Umluftofen.
    • Beste Ausführungsform der Erfindung
  • Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung den Aufbau einer erfindungsgemäßen Anlage zur Pulverbeschichtung von MDF-Platten 8, wie sie in der Möbelindustrie Verwendung finden.
  • Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Anlage insgesamt sechs Bearbeitungsstationen I bis 6 auf, die die MDF-Platte 8 mittels einer Transporteinrichtung 7 durchläuft. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Transporteinrichtung 7 durch eine Schienenanordnung realisiert, in der Halterungen 10 aufgenommen sind, an welchen die MDF-Platte 8 eingehängt werden kann.
  • In der ersten Bearbeitungsstation 1 wird die MDF-Platte 8 mittels eines Schleifgeräts 9 an den Oberflächen so bearbeitet, dass eine glatte saubere Oberfläche entsteht.
  • Anschließend wird die MDF-Platte in der Bearbeitungsstation 2 mittels eines schematisch dargestellten Gasbrenners 38 an der Oberfläche beflammt, um evtl. nach dem Schleifprozess verbliebene Holzfasern zu entfernen und die Oberfläche durch die Flammeneinwirkung zu verdichten.
  • Alternativ oder zusätzlich kann nach oder anstelle der Bearbeitungsstation 2 mit dem Beflammen eine Plasmabehandlungsanlage (nicht gezeigt) vorgesehen werden, wobei durch die Plasmaeinwirkung auf die Oberfläche ebenfalls eine Verdichtung der Oberfläche erfolgt.
  • In der Bearbeitungsstation 3 ist eine Lackieranlage mit einer Spritzkabine 11 und einer Spritzeinrichtung 14 gezeigt, durch welche mittels Wasserdampf unterstütztem Lackieren ein Primer auf die Oberfläche der MDF-Platte 8 aufgebracht wird. Der Primer dient dazu, die Oberfläche gasdicht zu verschließen und die Poren in der Oberfläche der MDF-Platte 8 zu füllen, wie dies in der Patentanmeldung von Patrick Oliver Ott bezüglich eines Verfahrens zum Vorbehandeln von Oberflächen von Holz- und/oder Holzfaserverbundrohlingen zum anschließenden Pulver- oder Folienbeschichten beschrieben ist.
  • Vorzugsweise wird ein wasserlöslicher Primer, welcher ein handelsüblicher Primer sein kann, verwendet, da dies in Zusammenhang mit einem Wasserdampf unterstützten Verfahren, wie in der Patentanmeldung DE 10 2004 012 889 beschrieben, zu besonders glatten und dichten Oberflächenschichten führt. Zu diesem Zweck ist in der Lackieranlage der Bearbeitungsstation 3 eine Wasserdampferzeugungseinrichtung 12 zusätzlich zur Lackversorgungseinrichtung 13 vorgesehen.
  • Durch das Wasserdampf unterstütze Lackieren besteht ferner der Vorteil, dass die mit Primer versehene MDF-Platte 8 unmittelbar nach dem Lackieren in einem kontinuierlichen Prozess in die nächste Bearbeitungsstation überführt werden kann, da durch die hohe Temperatur des Wasserdampfs eine sehr schnelle Trocknung erfolgt. Erforderlichenfalls kann hier in der Anordnung eine nicht dargestellte Pufferstation eingebaut werden, um für die MDF-Platten 8 eine gewisse Trocknungszeit zu realisieren.
  • In der Bearbeitungsstation 4 erfolgt der Pulverauftrag, wobei die Pulverauftragsstation 4 ebenfalls ein Gehäuse 17 sowie entsprechende Einrichtungen für eine elektrostatische Pulverapplikation, wie Spitzpistolen 16, Pulvervorratsbehälter 15, Zuführleitungen 20 u. dgl. aufweist.
  • Erfindungsgemäß ist in der Pulverauftragsstation 4 noch zusätzlich gegenüberliegend zu jedem Pulverauftragsmittel 16 ein Ableitelement 18 vorgesehen, welches über die Leitung 19 geerdet ist und dazu dient überschüssige Ladung abzuleiten und den Feldlinienverlauf an dem zu beschichtenden Objekt 8 zu glätten, um erhöhten Pulverauftrag an den Kanten, an denen sich Feldkonzentrationen ausbilden können, zu vermeiden.
  • In dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist in der Pulverauftragsstation 4 für jede Seite der MDF-Platte 8 ein Pulverauftragsmittel 16 in Form einer Spritzpistole 16 vorgesehen, wobei gegenüberliegend zu den Spritzpistolen 16 Ableitelemente 18 angeordnet sind. Im in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist jedoch lediglich ein Ableitelement 1 8 zu sehen. während das andere von der MDF-Platte 8 verdeckt ist. Auch die zweite Pulverauftragsspritzpistole 16 ist nicht dargestellt, da sie durch das Ableitelement 18 verdeckt ist. Lediglich die Zuführleitung 20 ist zu sehen.
  • Wie ferner in der Fig. 1 zu sehen ist, ist das Ableitelement 18 bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel als gitterförmige Struktur ausgebildet, bei der die Gitterstäbe als Flachstege mit einer Tiefe von einigen Zentimetern (4 bis 6 cm) und einer Dicke von ca. 0,5 bis 1 cm ausgebildet sind. Neben dieser Ausführungsform des Ableitelements 18 sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, wie beispielsweise Lamellenvorhänge, Lochbleche, Schlitzbleche u. dgl.. Da sich auf den Ableitelementen 18 mit der Zeit selbst eine gewisse Pulverabscheidung bilden wird, ist es vorteilhaft, wenn eine Vorrichtung vorgesehen ist, mit der die Ableitelemente 18 von Zeit zu Zeit gereinigt werden können, beispielsweise durch entsprechendes Rütteln u, dgl..
  • Die MDF-Platte 8 wird durch die Transporteinrichtung 7 mit dem aufgebrachten Pulver in die Bearbeitungsstation 5 überführt, in der ein erfindungsgemäßes Strahlungsgerät 21 mit kurzwelligen Infrarotstrahlern vorgesehen ist, um das auf der Oberfläche der MDF-Platte 8 befindliche Pulver durch eine sehr schnelle und kurze Aufheizung aufzuschmelzen.
  • Das Strahlungsgerät 21 ist in größerer Darstellung in den Fig. 2a und 2b dargestellt, wobei hier lediglich ein Teil des Strahlungsgeräts ohne den Antrieb 22 (siehe Fig. 1) gezeigt ist.
  • Wie die Fig. 2a und 2b zeigen, weist das Strahlungsgerät 21 ein Drehkreuz 29 als Träger für die Infrarotlampen 35 auf. Das Drehkreuz 29 ist um die Achse 39, die sich im Mittelpunkt des Drehkreuzes 29 befindet, dreh- bzw. schwenkbar, wie die Pfeile 32 andeuten.
  • An dem Drehkreuz 29 ist ein Ring 46 vorgesehen, der als Polygon ausgeführt ist. Der Polygonring 46 weist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zehn Linearabschnitte auf, an denen die Infrarotlampen 35 angeordnet sind.
  • Wie insbesondere in Fig. 2b zu sehen ist, sind an dem Polygonring 46 bzw. den einzelnen Linearabschnitten Montagebleche 33 vorgesehen, die um eine Drehachse 47 geneigt zum Polygonring 46 bzw. zum Drehkreuz 29 angeordnet sind und zwar aus der Ebene heraus, die das Drehkreuz 29 bzw. der Polygonring 46 aufspannt.
  • Insofern weisen die Montagebleche 33 einen spitzen Winkel zur Normalen der Ebene des Drehkreuzes 29 bzw. des Polygonrings 46 auf, welche sich senkrecht zur Transportebene befindet, die durch die MDF-Platte 8 gegeben ist bzw. durch die Transportrichtung 36 und die Vertikale 37 hierzu aufgespannt ist.
  • Wie durch den Doppelpfeil 34 angedeutet ist, sind die Montagebleche 33 um die Drehachse 47 verschwenkbar angeordnet, so dass der Neigungswinkel und die Abstrahlrichtung der an den Montageblechen 33 angeordneten Infrarot-Lampen einstellbar ist.
  • Wie sich ebenfalls deutlich aus der Fig. 2b ergibt, überragt der Polygonring 46 mit den daran angeordneten Infrarot-Lampen 35 in vertikaler Richtung die zu behandelnden MDF-Platten, so dass durch die geneigte Anordnung der Infrarot-Lampen an den Montageblechen 33 eine Einstrahlmöglichkeit der Infrarot-Lampen auf die Oberseite und die Unterseite der aufgehängten MDF-Platten 8 besteht.
  • Da ferner durch die Dreh- bzw. Verschwenkbarkeit des Trägers 29, 46, 47 die Möglichkeit gegeben ist, durch Hin- und Herschwenken des Drehkreuzes 29 um die Achse 39 eine umlaufend um den Träger gleichmäßige Bestrahlung für das durch das Strahlgerät 21 hindurchlaufende Objekt 8 zu gewährleisten, wird eine homogene Pulverbeschichtung in allen Bereich der MDF-Platte 8 erreicht, insbesondere auch an den Ober-, Unter- und Stirnseiten der MDF-Platte 8. Durch die Bewegung des Trägers bzw. der Strahler 35 wird vermieden, dass sich die Lücken zwischen den Strahlern negativ auswirken. Die Polygonanordnung bzw. kreis- oder ringförmige Anordnung der Strahler bewirkt eine einfache Möglichkeit unterschiedlich geformte Objekte und insbesondere Platten gleichmäßig zu bestrahlen.
  • In den Fig. 2a und 2b ist ferner die Transporteinrichtung in größerem Detail dargestellt, wobei die Halterungen 10 an verfahrbaren Schlitten 30 angeordnet sind, die sich in einer Schienenanordnung 31 aus einem weitgehend geschlossenen Hohlprofil bewegen. Die Halterungen sind im Kontaktbereich mit den MDF-Platten leitend und im übrigen isolierend ausgebildet, um eine Ableitung von Ladung zu gewährleisten und Feldlinienkonzentrationen im übrigen zu vermeiden.
  • Nach Durchlaufen des Strahlungsgeräts mit den kurzwelligen Infrarot-Strahlern tritt die so bearbeitete MDF-Platte 8 unmittelbar in einen Umluftofen 6 als sechste Bearbeitungsstation ein (siehe Fig. 1), in dem in mehreren Zonen, beispielsweise drei Zonen entsprechend aufgeheizte Umluft beispielsweise durch Eintrittsöffnungen 24 von unten nach oben (siehe Pfeil 27) zu den Ansaugeinrichtungen 25 geführt wird.
  • Da das Pulver durch die vorgeschaltete Behandlung im Strahlungsgerät 21 fest an der Oberfläche der MDF-Platte 8 haftet, ist es möglich, die Geschwindigkeit der Umluft sehr hoch einzustellen, beispielsweise im Bereich von 1 bis 5 m/s, vorzugsweise 2 m/s, so dass über eine große Wegstrecke ein konstantes Temperaturprofil eingestellt werden kann.
  • Zur Regelung der Temperatur können in dem Gehäuse 23 des Umluftofens 6 Infrarotsensoren 26 eingesetzt werden, die die Oberflächentemperatur der MDF-Platte 8 messen und damit die Temperaturregelung des Umluftofens 6 steuern können.
  • Durch das Vorsehen unterschiedlicher Temperaturzonen im Umluftofen 6 entlang der Transportrichtung 28, ist es möglich die Oberflächentemperatur konstant auf einem hohen Wert zur schnellen Vernetzung und Aushärtung des Pulvers zu halten, wobei gleichzeitig die Kerntemperatur der MDF-Platte 8 unter einer kritischen Temperatur gehalten werden kann.
  • Dies ist im Diagramm der Fig. 3 dargestellt, bei dem die Temperatur gegenüber der Zeit aufgetragen ist. Die horizontale Linie 45 zeigt dabei beispielsweise die anzustrebende maximale Kerntemperatur für die MDF-Platte 8 an. Die weiteren Kurven geben die Umgebungstemperatur in der Nähe der MDF-Platte (Kurve 40), die Oberflächentemperaturen an der MDF-Platte (Kurven 41 und 42) sowie die Kerntemperaturen in der MDF-Platte (Kurven 43 und 44) während des Durchlaufens des Strahlungsgeräts 21 und des Umluftofens 6 an.
  • Wie dem Diagramm zu entnehmen ist, wird durch das Strahlungsgerät 21 und die Beheizung mit den kurzwelligen Infrarot-Strahlern 35 eine sehr schnelle Aufheizung der Oberfläche und des daran anhaftenden Pulvers realisiert, während die Kerntemperatur der MDF-Platte 8 nur sehr viel langsamer ansteigt. Schon nach der kurzzeitigen Bestrahlung im Bereich von wenigen Sekunden bis zu ein, zwei Minuten kann dabei die Umgebungstemperatur in der Nähe der Platte Werte von 145 °C bis 160 °C erreichen. Die Oberflächentemperatur an der Platte erreicht in dem gezeigten Ausführungsbeispiel Werte von 130 °C bis 140 °C.
  • Unmittelbar nach der Bestrahlung oder wenn die Bestrahlungseinrichtung am Eingang des Umluftofen integriert ist, direkt danach wird durch die heiße Umluft die Oberflächentemperatur der MDF-Platte 8 nahezu konstant gehalten, während die Kerntemperatur weiterhin langsam ansteigt (Kurven 43 und 44). Um zu vermeiden, dass die Kerntemperatur über die durch die Linie 45 angegeben Maximaltemperatur ansteigt, wird beim weiteren Durchlaufen der MDF-Platte 8 durch den Umluftofen 6 die Temperatur in den hinteren Zonen stufenweise gesenkt, so dass die Oberflächentemperatur möglichst hoch gehalten wird, um ein schnelles Aushärten und Vernetzen des Pulvers zu erreichen, während die Kerntemperatur unter der kritischen Temperatur gehalten wird.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren, wie es in dem Ausführungsbeispiel dargestellt worden ist, können sehr gleichmäßige Pulverbeschichtungen auf MDF-Platten erzeugt werden, ohne dass es zu einer Schädigung der MDF-Platte kommt. Dies gilt nicht nur für Holzfaserwerkstoffe, wie MDF-Platten, die hier exemplarisch dargestellt worden sind, sondern ganz allgemein bezüglich temperaturempfindlicher Substrate, insbesondere Holzwerkstoffe im allgemeinen.
  • Bei diesen Substraten ist lediglich darauf zu achten, dass eine Mindestleitfähigkeit gegeben ist, um die elektrostatische Pulverbeaufschlagung durchführen zu können. MDF-Platten sollen hierzu vorzugsweise einen Restfeuchtegehalt von mehr als 5. insbesondere mehr als 8, vorzugsweise bis 15 Gew.% aufweisen, der beispielsweise durch Lagerung in Klimakammern o. dgl. erreicht werden kann. Der Widerstand weist hierbei einen Wert von ca. 1011Ω auf. Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die MDF-Platten eine Dichte von ca. 800 kg/m3 +/- 20 kg/m3 besitzen.
  • Für andere Werkstoffe kann die Leitfähigkeit beispielsweise durch entsprechende Zusatzstoffe oder durch leitfähige Primerbeschichtungen erzielt werden.
  • Anstelle der in dem Ausführungsbeispiel beschriebenen kurzwelligen Infrarot-Strahler können auch andere Energie- oder Wärmestrahlungsgeräte, insbesondere auch mittelwellige Infrarot-Strahler o. dgl. verwendet werden. Gleiches gilt für den Ofen nach dem Strahlungsgerät, bei dem neben dem vorzugsweise verwendeten Umluftofen auch andere Öfen zum Einsatz kommen können, die dieselben Ergebnisse liefern. Auch andere Arten der Aushärtung oder Vernetzung alternativ oder zusätzlich sind hier vorstellbar, wie die Aushärtung mittels UV-Strahlung. Hierzu können dann in vorteilhafter Weise wiederum die erfindungsgemäßen Strahlungsgeräte eingesetzt werden.
  • Ferner ist es auch denkbar die Pulverauftragung nicht durch elektrostatisches Spritzen sondern durch andere bekannte Pulverauftragsverfahren durchzuführen.
  • Wesentlich bei der Anordnung und bei dem Verfahren ist, dass durch die spezielle Geometrie des Strahlungsgeräts (21) bzw. der entsprechenden Arbeitsweise eine gleichmäßige, ausreichende, aber kurze Strahlungseinwirkung auf die Oberfläche des zu beschichtenden Substrats (8) ermöglich wird, ohne dass die Kerntemperatur des Substrats über einen kritischen Wert ansteigt.
  • Bei der Anordnung zum Pulverbeschichten sind vorzugsweise eine Schleifstation (1), eine Beflammstation (2), eine Lackierstation (3), eine Pulverauftragsstation (4), ein Strahlungsgerät (5), ein Aushärte- /Vernetzungsbereich (6) und/oder eine Nachhärtebereich vorgesehen, die vorzugsweise kontinuierlich durchlaufen werden können. Das Strahlungsgerät (21) zeichnet sich hierbei dadurch aus, dass die Strahler ring- oder kreisförmig bzw. bewegbar angeordnet sind, während bei der Pulverauftragsstation (4) Ableitelemente vorgesehen sind, die zu einer Glättung des elektrischen Feldes an der Oberfläche der Substrate dienen und somit Pulverkonzentrationen an Kanten u. dgl. vermeidet.

Claims (15)

  1. Anordnung zum Pulverbeschichten von Objekten, insbesondere platten- oder scheibenförmigen Objekten, vorzugsweise MDF-Platten,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein Strahlungsgerät für das Bestrahlen von Oberflächen, insbesondere schnelles Beheizen von Oberflächen von insbesondere am Strahlungsgerät vorbei bewegten Objekten (8), insbesondere MDF-Elementen angeordnet ist, das mindestens einen, vorzugsweise mehrere Energiestrahler (35), vorzugsweise Wärmestrahler, welche(r) auf mindestens einem Träger angeordnet sind (ist), umfasst, wobei der/die Träger (29, 33, 46) oder der/die Energiestrahler (35) im Wesentlichen eine Ebene definieren und wobei der/die Träger und/oder der/die Strahler in der Ebene oder parallel dazu bewegbar ausgebildet ist/sind,
    eine Pulverauftragsstation (4) und einen Bereich (6) zum Aushärten oder Vernetzen des Pulvers, insbesondere einen Ofen, vorzugsweise einen Umluftofen, wobei das Strahlungsgerät (21) zwischen Pulverauftragsstation und Aushärte/Vernetzungsbereich und/oder im Aushärte/Vernetzungsbereich, insbesondere Nachhärtebereich angeordnet ist.
  2. Anordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Strahlungsgerät (21) unmittelbar am Eingangsbereich des Aushärte/Vernetzungsbereich (6) angeordnet oder in diesen integriert ist.
  3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Transporteinrichtung (7) zum vollautomatischen Transport der zu beschichtenden Objekte durch zumindest Teile der Anordnung vorgesehen ist.
  4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine oder mehrere Oberflächenbearbeitungsstationen (1 bis 3) vorgesehen sind, die insbesondere Schleifeinrichtungen, Plasmabehandlungsanlagen, Beflammungseinrichtungen, Lackieranlagen und dgl. umfassen.
  5. Anordnung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Lackieranlage (3) eine Einrichtung zum wasserdampfunterstützten Auftragen oder Spritzen von insbesondere wasserlöslichen Primern ist.
  6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Aushärte/Vernetzungsbereich (6) mehrere Zonen aufweist, in denen unterschiedliche Aushärte/Vernetzungsbedingungen realisierbar sind, insbesondere unterschiedliche Temperaturbereiche.
  7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Umluftofen (6) so gestaltet ist, dass eine hohe Luftgeschwindigkeit von 1 bis 5 m/s, insbesondere 2 bis 4 m/s einstellbar ist.
  8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Luftführung im Umluftofen (6) so gestaltet ist, dass die Luft von oben nach unten, von unten nach oben, sowohl von unten nach oben als auch von oben nach unten mit seitlicher Wegführung oder/und abwechselnd von unten und oben geführt werden kann.
  9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein oder mehrere Sensoren (26) zur Erfassung der Temperaturen, insbesondere Infrarotsensoren zur Erfassung der Oberflächentemperatur vorgesehen sind, mittels deren Werte die Temperatur über eine Steuerung geregelt wird.
  10. Pulverauftragsstation für das Aufbringen von Pulvern auf Objekten zur Pulverbeschichtung, insbesondere für eine Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Gehäuse (17), einer insbesondere durch das Gehäuse verfahrbaren Halteeinrichtung für die zu beschichtenden Objekte und einem oder mehreren Pulverauftragsmitteln, insbesondere Spritzeinrichtungen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    weiterhin ein oder mehrere Ableitelemente (18) zur Ableitung von Ladung und Glättung des elektrischen Feldverlaufs am zu beschichtenden Objekt vorgesehen ist, welche(s) gegenüberliegend zu dem oder den Pulverauftragsmitteln (16) angeordnet ist, wobei der Transportweg der Halteeinrichtung und somit das zu beschichtende Objekt zwischen Ableitelement(en) und Pulverauftragsmittel(n) angeordnet ist.
  11. Pulverauftragsstation nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Ableitelement (18) als Lochblech, als Gitterstruktur, als Schlitzblech mit einer Mehrzahl parallel angeordneter Schlitze oder mit einer Mehrzahl nebeneinander angeordneter Lamellen ausgebildet ist.
  12. Verfahren zur Pulverbeschichtung von Objekten, insbesondere Holz- oder MDF-Elementen. vorzugsweise unter Einsatz der Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Pulver elektrostatisch aufgebracht wird, anschließend durch eine Strahlungsheizung (21) aufgeschmolzen und nachfolgend ausgehärtet oder vernetzt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    vor der Pulveraufbringung die Oberfläche in der Reihenfolge der Aufzählung bearbeitet wird, durch Schleifen und/oder Plasmabehandlung und/oder Beflammen und/oder Lackieren mit einem Primer, vorzugsweise durch wasserdampfunterstütztes Spritzen.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Oberflächentemperatur beim Bestrahlen des Pulvers größer 110°C, insbesondere größer 140 °C vorzugsweise im Bereich von 140°C bis 160°C ist und die Kerntemperatur unterhalb 90°C bleibt.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    während des Aushärtens bzw. Vernetzens die Oberflächentemperatur oberhalb 110°C, vorzugsweise im Bereich von 115°C bis 130°C gehalten wird, insbesondere für eine bestimmte Zeit nahezu konstant gehalten und/oder stufenweise abgesenkt wird und/oder während des Aushärtens bzw. Vernetzens die Kerntemperatur unterhalb 90°C, vorzugsweise im Bereich von 70°C bis 90°C gehalten wird.
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