DE1646082A1

DE1646082A1 - Verfahren zur Aufbringung von festen Harzteilchen unter elektrostatischem Haften auf im wesentlichen unerwaermten Teilen sowie Harzpulver hierfuer

Info

Publication number: DE1646082A1
Application number: DE1967R0045903
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Ransburg Corp
Current assignee: Ransburg Corp
Priority date: 1966-04-28
Filing date: 1967-04-28
Publication date: 1972-04-27
Also published as: BE697664A; NL137205C; DE1646082B2; US3501328A; GB1189701A; SE331808B; CH468260A; DK118936B; NL6706078A

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF

PATENTANWÄLTE 8 MÜNCHEN 2. HlLBLESTfcASSE 2O I 64 0Uö2

Df. Barg Dipl.-Ing. Stapf, 8 Mönchen 2, Hllblesfraee 20

14., NOV. 1989

Unser Zeichen Vl/ΚΤ 16 171 Oalum "

P 16 46 082.5-43
Neue unterlagen

Anwaltsakten Nr. 16 171

Eansburg Electro Coating Corp. Jndianapolis, Jndiana/USA

Verfahren zur Aufbringung von festen Harzteilchen unter elektrostatischem Haften auf im wesentlichen unerwärmten Teilen, sowie Harzpulver hierfür.

Die vorliegende Erfindung betrifft die Anlagerung von harzigen Pulvern unter elektroetatischem Haften auf im wesentlichen unerwärmten Teilen und insbesondere auf Metallteilen mit großen Abmessungen. Die Erfindung ist ins*

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. besonders zur elektrostatischen Aufbringung von Polymerteilchen mit niedriger Dielektrizitätskonstante, beispielsweise von Polyvinylchlorid, Polyäthylen und Polypropylen, auf große Metallteile aus Gußeisen oder Gußstahl wie etwa Rohre, Feuerlöschhydranten, Beleuchtungsmasten, Träger und dergl. geeignet.

Bei der modernen Industrie wachet das Interesse an Pulverauftragverfahren, da durch diese Technik dicke Schichten aus verhältnismäßig wenig aufwendigen Harzen zum Schutz gegen Korrosion und Verwitterung geschaffen werden können. Obwohl das Auftragen von Pulver seit einiger Zeit bekannt ist, hat dieses Verfahren bis vor wenigen Jahren keine Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Damals wurden hitzeerweichbare Harzpulver (häufig in Form einer Wirbelschicht) mit vorbeheizten Gegenständen (die gewöhnlich in die Wirbelschicht eingesetzt waren) in Berührung gebracht, so daß die Wärme des Gegenstandes das Harzpulver weich machte und dieses an dem Gegenstand anhaften ließ.

Die Verwendung von vorgewärmten Gegenständen ließ viel zu wünschen übrig, da eine genaue Steuerung der Auftragtemperatur nicht möglich ist. In der Tat ändert sich die Temperatur stark über der Dicke des abgeschiedenen Auftrags, wobei sie in der Nähe des vorgewärmten Gegenstandes viel höher ist. Dies ist besonders störend, wenn Harze mit kritischen

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Fließeigenschaften verwendet werden, wie etwa Polyvinyl-Chlorid, Polyäthylen und Polypropylen, oder wenn warmhärten de Systeme verwendet werden, bei denen das Härten eine Steuerung der Zeitdauer bei der Harttemperatur erfordert, wie dies etwa bei Epoxiharz-Epoxihättungsmittel-Koinbinationen der Fall ist. Selbst dann, wenn die Hauptmenge des aufgebrachten Harzpulvers geeignet fließt oder geeignet här tet, können Schwierigkeiten auftreten. Dies ist etwa der Fall, wenn ein übermäßiger Anteil des pulverförmigen Harzes durch Wärme auf einem vorgewärmten Untergrund anhaftet, das überschüssige pulverförmige Harz jedoch nicht in geeigneter Weise fließt und eine rauhe Oberfläche anstelle einer gewünscnten glatten Oberfläche liefert.

Wenn das Haften an dem Untergrund durch Schmelzen des in direkter Berührung mit dem vorgewärmten Untergrund befindlichen pulverförmigen Harzes erreicht wird, kann fast jedes durch Wärme weichzumachende pulverförmige Harz verwendet v/erden. Die weitverbreitete Anwendbarkeit kann jedoch nicht aufrechterhalten werden, wenn versucht wird, die der Verwendung eines vorgewärmten Untergrundes anhaftenden Nachteile dadurch zu überwinden, daß andere Techniken zum Erlangen des gewünschten zeitweiligen Anhaftens der Pulverschicht an dem Untergrund angewendet werden, bis durch darauffolgend angewendete Wärme die Harzteilchen koalesziert werden, was sie eine dauerhaft anhaftende Schicht bilden läßt.

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BAD ORIGINAL

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Somit umfaßt die Aufgabe der Erfindung die Anlagerung und das Anhaften von Harzpulvern auf im wesentlichen anerwärmten Werkstücken. Dabei soll diese Anlagerung des Harzpulvers an dem Werkstück durch elektrostatische Kräfte während der Zeitdauer aufrecht erhalten werden, bis das Werkstück mit dem an ihm haftenden Pulver einer Erwärmung von außen unterworfen werden kann, die die Harzteileiieii weich werden läßt, zusammenfließen läßt und eine anhaftende Schicht bilden läßt. Auf diese Weise wird eine genaue Steuerung der Schichttemperatur möglich, wodurch die Fließ- und Härteeigenschaften der Schichten genau gesteuert werden können.

Die Aufgabe nach der Erfindung ist keine neue Aufgabe, da es bereits versucht wurde, elektrostatische Kräfte l*ei der Anlagerung von Harzteilchen zu verwenden. Dabei traten jedoch viele Schwierigkeiten auf. Die HauptSchwierigkeit besteht darin, zwei sich augenscheinlich widersprechende Ergebnisse zu erlangen.

Zum einen müßen die elektrostatisch geladenen TeileJien. fortbewegt und an der Antikathode angelagert werden· Dazu. ist es erforderlich, daß die 'i'eilchen hohe Leitfähigkeit besitzen, damit sie sich stark aufladen können und dann diese Ladung an die Antikathode abgeben können, damit

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der Aufbau von elektrostatischen Kräften auf der Antikathode vermieden wird, durch den weitere geladene Teilchen abgestoßen wurden und ihre Anlagerung verhindert würde. Gleichzeitig ist es wesentlich, daß das angelagerte Teilchen an der Antikathode haften bleibt. Dazu muß das Teilchen niedrige elektrische Leitfähigkeit besitzen, damit es nach Anlagerung eine ausreichende ladung behält, um -eine fortdauernde elektrostatische Verbindung mit der Antikathode aufrecht zu erhalten.

In der Technik wurden früher Harzteilchen mit gleichförmigen Eigenschaften verwendet, und es wurden jene Harzteilchen für die Verwendung ausgewählt, die einen Kompromiß hinsichtlich der Eigenschaften darstellten. Es wurde z.B. auf eine der unvereinbaren Eigenschaften zugunsten der anderen verzichtet, und es wurde ein möglichst guter Kompromiß angestrebt.

Die vorliegende Erfindung versucht durch Verwendung von Harzteilchen mit einem bestimmten Aufbau, mit einem Kern niedriger leitfähigkeit und einer Oberfläche mittlerer Leitfähigkeit zu erreichen, daß die Harzteilchen leicht geladen werden, entsprechend ihre Ladung auf dem Weg zur Antikathode bewahren, sich auf der Antikathode gut anlagern und rasch den Großteil ihrer Ladung abgeben, damit

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nicht die Ablagerring von weiteren Teilchen verhindert wird, Dabei behalten die Teilchen gleichzeitig ausreichend Ladung, um an der Antikathode während einer Zeitdauer haften zu bleiben und den geringfügigen Erschütterungen zu widerstehen, wie sie auftreten, wenn das mit Harzpulver beschichtete Erzeugnis in eine Zone gebracht wird, in der es der zum Koaleszieren der Harzteilchen miteinander und an das Werkstück erforderlichen Wärme ausgesetzt werden kann.

Ohne daß eine Bindung an eine bestimmte Theorie der Wirkungsweise erfolgen soll, scheint es doch, daß die isolierenden Teilchen, die gemäß Erfindung angelagert werden, einen Aufbau besitzen, bei dem sich nahe der Oberfläche des isolierenden Teilchens eine Zone erhöhter Leitfähigkeit befindet, wobei das Innere der Teilchen einen Kern mit geringerer Leitfähigkeit bildet. Wenn Teilchen mit diesem Aufbau geladen werden, wird die Ladung aufgenommen und bleibt auf der leitenden Oberfläche der Teilchen. Diese Oberflächenladung induziert eine Konzentration von entgegengesetzten Ladungen im Mittelbereich innerhalb des Kerns des Teilchens. An die Außenfläche des Kerns werden sehr hohe Ladungspotentiale in der Größenordnung von 10 KV oder mehr angelegt, damit die Teilchen zu der Anti- * kathode transportiert werden können. Die induzierte entgegengesetzte Ladung ist deshalb tief innerhalb des Kerns

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des Teilchens konzentriert. Zwischen der induzierten Ladung in dem isolierenden Kern und der leitenden Außenfläche des Teilchens befindet sich ein isolierender Kern, der durch das begrenzte Bindringen des die Leitfähigkeit erhöhenden Mittels in das Teilchen aufgebaut wird.

Wenn das Teilchen angelagert wird, wird die auf die äußere leitende Oberfläche aufgebrachte Ladung zum Transportieren sofort abgegeben, wodurch diese elektrostatische Ladung abgeführt wird und weitere Teilchen angelagert werden. Gleichzeitig muß die induzierte Ladung im Inneren des Teilchens durch den isolierenden Kern abfließen, bevor diese Ladung verloren geht. Auf diese Weise behält jedes Teilchen eine das Anhaften fördernde Ladung, durch die die angelagerten Teilchen weiterhin an den Untergrund angezogen werden, an dem sie angelagert sind.

Gemäß Erfindung werden die modifizierten verwendeten isolierenden Teilchen dadurch erhalten, daß auf der Oberfläche der Harzteilchen eine Schicht mittlerer Leitfähigkeit ausgebildet wird. Eine derartige Schicht kann auf verschiedene i/eise ausgebildet werden. Sie kann z.B. durch Aufbringen eines Mittels mittlerer Leitfähigkeit auf die Oberfläche der Harzteilchen ausgebildet werden, oder durch Tränken der Teilchen mit einem geringen Vernal tnissnteil eines die Leitfähigkeit erhöhenden iiiittels.

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Dies kann besonders wirksam dadurch ausgeführt werden, daß Weichmacher mit einer gegebenen elektrischen Leitfähigkeit verwendet werden, und diese Weichmacher von der Oberfläche der Harzteilchen absorbiert werden, wodurch eine solvatisierte Oberflächenschicht mit der erforderlichen mittleren Leitfähigkeit geschaffen wird. Auf diese Weise kann die Veränderung der Harzteilchen dauerhaft, gänzlich widerspruchslos mit den gewünschten Harzeigenschaften und ohne Störung der frei fließenden bestimmten Art des verwendeten Harzes ausgeführt werden. Materialien, die eine ständige Dipolwirkung zeigen, wie etwalineare Polyester von Äthylenglykol und Dimethylterephthalat mit hohem Molekulargewicht sind zur Verlängerung der nach der Erfindung erreichten Restladung nützlich.

Was die Anwendung von Weichmachern betrifft, so gibt es zahlreiche Arten von Weichmachern, wobei die Erfindung in weitem Maße unabhängig von ihrer besonderen chemischen Art ist. Andererseits muß der gewählte Weichmacher eine bei dem flüssigen Weichmacher für sich gemessene Gleichstromleitfähigkeit bei 100 KV von 0,5 bis 20 Mikroampere besitzen und vorzugsweise von 2-15 Mikroampere besitzen.

Die Gleichstromleitfähigkeit wird gemessen, indem eine

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Säule von flüssigem Weichmacher mit einem Durchmesser von 9,5 mm und einer länge von 305 mm einen G-leichstrompotential von 100 KV ausgesetzt wird, wobei Messing-

2 elektroden mit einer Oberfläche von 0,71 cm verwendet werden. Die Leitfähigkeit der Flüssigkeit wird durch Beobachtung des Stroms in Mikroampere gemessen, der durch die Flüssigkeitssäule fließt.

In den meisten Fällen ist der verwendete Weichmacher flüssig, so daß die Leitfähigkeit direkt·gemessen werden kann» Andererseits sind einige geeignete Weichmacher fest, und diese können erwärmt werden, um sie zu verflüssigen, wobei die Leitfähigkeit bei der für die Verflüssigung erhöhten Temperatur gemessen wird«

Es ist von Interesse festzustellen, daß die Gleichstromleitfähigkeit ein Maß der Beweglichkeit eines geladenen Teilchens ist. Dementsprechend dringen Weichmacher mit übermäßiger Gleichstromleitfähigkeit unzulässig in das isolierende Teilchen ein, und als Ergebnis wird nicht die geeignete Kombination aus einer leitenden Oberfläche und einem isolierenden Kern erhalten. Dafür reicht der Leitfähigkeit sbereich zu weit in das Teilchen, sogar wenn sehr geringe Verhältnisanteile von übermäßig leitendem

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Weichmachern verwendet werden. Weiter verliert das Teilchen demzufolge, wenn es den Untergrund berührt, im wesentlichen vollständig seine Ladung, und es verbleibt keine Restladung, um das gewünschte Haften aufrechtzuerhalten. Ein bestimmtes Harz wird leicht dadurch zusammengestellt, daß pulverförmiges Harz und flüssiger Weichmacher vor-

zugsweise mit einer geringen Menge Wasser vermischt werden, indem die Pulvermischung auf einem Heizkörper auf eine Zwischentemperatur erwärmt wird, die die Absorption des flüssigen Weichmachers in die Oberfläche des pulverförmigen Harzes begünstigt, aber nicht in einem solchen Maße begünstigt, daß die Harzteilchen miteinander koaleszieren oder zusammenbacken. Hauptsächlich sollte der Erweichungspunkt des Harzes nicht erreicht werden. Bevorzugte Temperaturen liegen im Bereich von 49°0 bis 107⁰O und insbesondere im Bereich von 60 C bis 88 C. Wenn die geeignete Temperatur erreicht ist, wird die mechanische Durcharbeitung fortgesetzt, bis die Flüssigkeit gleichmäßig in der Pulvermischung verteilt ist und nicht mehr als eigener Bestandteil erkennbar ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die Pulvermischung aus der Heizquelle entfernt und gekühlt, und zwar vorzugsweise durch Ausbreiten der Mischung auf eine ebene Oberfläche. Es kann nun, falls dies gewünscht ist, eine geringe Menge Trocknungsmittel hinzugefügt werden, und die Mischung wird bewegt, bis das Pulver

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frei fließfähig wird. Das Trocknungsmittel besteht normalerweise aus frischhergestellten und noch nicht mit Weichmacher versetzten Harzteilchen, die zur Aufnahme irgendwelcher Hestoberflachenweichmacher dienen. Das endgültige Pulverprodukt kann durch ein Sieb oder durch ein Stück Gaze gesiebt werden, um etwaig auftretende Klumpen zu entfernen. Das Produkt kann, falls dies gewünscht ist, weiter zur Auswahl von Teilchen gleichmäßiger Größe gesiebt werden, die für eine Wirbelschicht besser geeignet sind.

Das Verhältnis von Weichmacher zu Harzteilchen kann in beträchtlichem Ausmaß verändert werden, während wenigstens noch in einigem Ausmaß die durch die Erfindung beabsichtigte Verbesserung erreicht wird. Im allgemeinen und bezogen auf das Gewicht des pulverförmigen Harzes, das modifiziert wird, sollten wenigstens 10 Gewichtsprozente Weichmacher, vorzugsweise aber wenigstens 2Qfo Weichmacher ver- --( wendet werden. Es können bis zu 45 Gewichtsprozente Weichmacher zugelassen werden, aber vorzugsweise überschreitet der Gehalt von Weichmacher nicht 40$. Der günstigste Anteil von Weichmacher liegt zwischen 25 und 35 Gewichtsprozenten. Ein übermäßiger Anteil von Weichmacher ist zu vermeiden, da bei vollständiger Absorption solcher größeren Verhältnisanteile von dem Harzteilchen

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das Teilchen übermäßig von dem Weichmacher durchsetzt wird, und die in dem Kern induzierte Ladung zu rasch abfließt.

Die Gegenwart einer geringen Wassermenge unterstützt das gleichmäßige Eindringen des Weichmachers in die Harzteilchen. Es scheint so, daß diese geringe Menge von Feuchtigkeit eine feuchte Atmosphäre ergibt, die das Weichwerden der Oberfläche der Harzteilchen unterstützt. Ein Gewichtsprozent Wasser vom Gewicht der Harzteilchen, die modifiziert werden, bildet einen bevorzugten Wassergehalt. Andererseits kann Wasser gänzlich fehlen oder es kann ein Wassergehalt bis etwa 5fo oder höher zugelassen werden. Der Wassergehalt beträgt jedoch vorzugsweise weniger als 3 Gewichtsprozente freies Wasser in der Mischung.

Die Anwendung eines Trocknungsmittels als Nachbehandlung steht gänzlich frei, da die Punktion dieses Bestandteils einfach der Unterstützung der Erzeugung einer frei •fließenden Teilchenmasse dient. Soweit die Erfindung betroffen ist, ist die Verwendung von nichtklebrigen, fein zerteilten, isolierenden Teilchen aus Harz erforderlich, auf die eine Schicht mi~-lerer Leitfähigkeit aufgebracht wurde, und die zur Schaffung dieser Teilchen verwendete
Technik ist von zwei "'angiger Bedeutung.

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Das elektrostatische Aufbringen von -fulverschichten auf Werkstücke ist bekannt, und es sind zahlreiche Veröffentlichungen vorhanden, die Ausstattungen verschiedener Arten erörtern, die für diesen Zweck verwendet werden können. Die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung ausgeführte Erläuterung hob den elektrostatischen Transport hervor, wobei eine Wirbelschichttechnik zum elektrostatischen Aufladen des pulverförmigen Harzes verwendet wird, und die in dieser Hinsicht verwendete Ausrüstung wird in der Anmeldung im einzelnen beschriebene Selbstverständlich ist andererseits die besondere Einrichtung, die zur elektrostatischen Aufladung des pulverförmigen Harzes oder zum Anordnen der geladenen Harzteilchen in allgemeiner Hähe des geerdeten Werkstücks nicht von Wichtigkeit für die Erfindung, solange die Harzteilchen elektrostatisch geladen und in allgemeiner Hähe des Werkstücks angeordnet werden, und das Werkstück geerdet oder auf andere Y/eise auf einer entgegengesetzten Polarität bezüglich der elektrostatischen Ladung der Harzteilchen gehalten ist. Normalerweise werden die Harzteilchen mit einer negativen elektrostatischen Ladung geladen, und das Werkstück wird geerdet. Die Erfindung ist jedoch in dieser Hinsicht nicht beschränkt .

Der für die elektrostatische Aufbringung von Harzpulver verwendete Aufbau, ist in der beigefügten Zeichnung ge-

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,zeigt, die auch eine graphische Darstellung einiger da-

durch erreichter Ergebnisse zeigt.

Pig. 1 der Zeichnung zeigt eine perspektivische Ansicht einer für die Erfindung nützlichen Konstruktion, bei der ^eile der Deutlichkeit wegen weggebrochen sind, und sie zeigt die elektrostatische Aufbringung von Harzteilchen auf ein Werkstück unter Verwendung einer Wirbelschicht.

!•ig. 2 zeigt eine Kurvendarstellung, in der die Anlagerung von pulverförmigem Harz an einem Werkstück bei verschiedenen Ladungsgrößen verglichen wird, und sie schafft einen Vergleich zwischen Harzteilchen, die durch Weichmacher modifiziert wurden, der gemäß Erfindung gewählt v/urde, wobei die gleichen Harzteilchen durch einen geringfügig anderen Weichmacher verändert wurden, der nicht gemäß Erfindung gewählt wurde.

Ea wird nun auf Pig. 1 bezug genommen. Das so modifizierte

Harzpulver, das eine Oberflächenschicht mittlerer Leitfähigkeit besitzt, ist zu einer Wirbelschicht ausgebildet, · und es wird in der Wirbelschicht elektrostatisch geladen. Die Wirbelschicht wird dadurch gebildet, daß das modifizierte Pulver in einen oben offenen Behälter IO eingebracht

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wird. Der Behälter 10 ist aus 13 mm starkem Sperrholz hergestellt, wobei jede der vier Seiten die Abmessungen 200 mm (—j χ j—| 356 mm besitzt. Die Unterseite 12 des Behälters ist mit öffnungen versehen, damit eine Luftleitung 13 und eine zu Kathoden 15 führende elektrische Leitung 14- aufgenommen werden können· Etwa 76 mm über der Unterseite 12 ist ein poröses Stück Polyäthylen duroh einen Schlitz 16 angeordnet, der sich rund um den inneren Umfang des Behälters erstreckt. Das poröse Polyäthylen kann durch ein feinmaschiges Sieb gebildet werden. In dem Behälter 10 erstrecken sich vier Rundkopfsclirauben 18 durch die poröse Polyäthylenwand 17 in die Kathoden 15. Das pulverförmige Harz ruht auf der Viand 17 und wird in den Zustand der Wirbelschicht durch Luft gebracht, die durch die Wand 17 nach oben strömt und von der Luftleitung 13 zugeführt wird. Die bewegten Teilchen werden in der Sähe der geladenen Schraubenköpfe 18 durch diese elektrostatisch geladen.

In der Versuchskammer, die in der gezeigten Weise konstruiert wurde, wurde eine Metallwand 19 in dem Behälter 10 in einem Abstand von etwa 75 bis 90 mm über der Oberseite der Wirbelschicht mittels eines einstellbaren Halters 20 angebracht, der durch ein isolierendes Querstück 21 gebildet wird, das auf der Oberseite der Seitenwände 11 ruht. An dem Querstück ist eine in geeigneter Weise ein-

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stellbare, z.B. durch Einstellschrauben 24 einstellbare leitende Anodenstange 22 befestigt, die mittels eines Drahtes 23 geerdet ist. Die Wand 19 kann an der Anode durch einen Magneten 25 gehalten werden, der an ihrem unteren Ende befestigt ist .

Es ist ersichtlich, daß die Wirbelschicht der Deutlichkeit halber in Fig. 1 nicht gezeigt ist, aber selbstverständlich wird die Wirbelschicht oberhalb der Wand 17 eingerichtet, wobei sich ihre Überfläche etwa 75 mm unterhalb der Metallwand 19 befindet.

Damit keine äußere Verwirrung auftritt, kann die Luftzuführung durch eine Entfeuchtungskammer geführt werden, die ein Kieselgel-Exsiccator-Füllmittel enthält. Auf diese Weise kann die Feuchtigkeit von ihrem normalen Wert, der um 12$ schwankt, auf einen mehr konstanten Wert von etwa &fo herabgesetzt werden. Versuche haben jedoch ergeben, daß die Luftfeuchtigkeit bei der Erfindung keine bedeutsame Wirkung ausübt.

Zur Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Ausrüstung bei einem tatsächlichen Versuch wird die Wand 19 vorgewogen und in einer Entfernung von annähernd 75 mm oberhalb der Oberfläche der Wirbelschicht eingebracht, und die elektrische

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Ausrüstung wird angeschaltet, um die Schraubenköpfe 18 auf eine vorbestimmte Spannung zu laden. Die ladung wird für eine vorbestiinmte Zeitdauer, z.B. 5 Sekunden, aufrechterhalten. Der Strom wird dann abgeschaltet, und die Wand entfernt und wieder gewogen, um die Harzpulvermenge zu bestimmen, die niedergeschlagen und durch elektrostatische Kräfte festgehalten wurde. Ebenso aoll die Fähigkeit des Pulvers beobachtet werden, an der Wand anzuhaften, wenn ä die Wand bewegt oder leicht geschüttelt wird.

Die in Übereinstimmung mit der Erfindung erreichten Er- . gebnisse sind mit besonderer Deutlichkeit durch Verwendung von PhosphatWeichmachern dargestellt, die eine allgemeine Gruppe von Weichmachersubstanzen bilden. Zwei typische Phosphatweichmacher sind Tributyl- und Tricresylphosphat. Tributylphosphat hat eine Gleichstromleitfähigkeit von 240 Mikroampere bei 120 KV", und Tricresylphosphat besitzt eine Leitfähigkeit von 15 Mikroampere bei gleichen Bedingungen. Diese beiden verschiedenen Weichmacher wurden pulverfö'rmigem Polyvinylchloridharz zugefügt, das eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 300 Maschen/Zoll besitzt, wobei in jedem Pail 90 Gramm verwendet wurden. Zuerst wurde 3 Gramm destilliertes Wasser zu 300 Gramm Dispersion-Grad.Polyvinylchlorid mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 250 Maschen/Zoll hinzugefügt, und die Mischung wurde in einen Heizkörper eingebracht

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•und auf 60 erwärmt, während sie umgerührt wurde. Zu diesem Zeitpunkt wurden 90 Gramm des gewählten Weichmachers zugefügt und die Durcharbeitung verstärkt, ^enn eine durch ein in das durchgearbeitete Pulver eingesetztes Thermometer angezeigte Temperatur von 88 C erreicht wird, wird die Mischung aus dem Heizkörper entfernt und durch Ausbreiten auf einer ebenen Oberfläche gekühlt. Bs werden dann zusätzlich 5 Gramm unmodifiziertes Harzpulver zu dem gekühlten Pulver unter fortdauernder Durcharbeitung zugefügt, bis das Pulver frei fließt, und dann wird das Erzeugnis durch ein Sieb zur Entfernung von Klumpen gesiebt.

Durch Verwendung der durch Tributylphosphat modifizierten Harzteilchen und auch der durch Tricresylphosphat modifizierten Teilchen in der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung wurde die Pulvermenge, die an einer Stahlwand von der Dicke 24 und mit den Abmessungen 76 χ 122 mm anhaftet, für verschiedene vorbestimmte Spannungen bestimmt, wobei die Behandlungsdauer bei der vorbestimmten Spannung 5 see. beträgt. Die erlangten Ergebnisse sind graphisch in Fig. 2 dargestellt. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß sobald praktische Spannungen von etwa 20 KV verwendet werden, das mit Tricresylphosphat modifizierte Pulver eine Aufnahme von Pulver bewirkte, die fast unendlich größer als im Fall der Verwendung von Pulvern war, die durch Tributylphosphat

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modifiziert wurden. Wenn schließlich, die viel höhere Spannung von 50 KV verwendet wurde, wurde eine bedeutende Aufnahme von Pulverteiichen bewirkt, wenn durch Tributylphosphat modifiziertes Pulver verwendet wurde, aber es war noch nicht mit der Aufnahme zu vergleichen, die bei durch Tricresjrlphosphat modifiziertem Pulver bei 20 KV erreicht wurde„

Die Teilchengröße der Harzteilchen ist von zweitrangiger Bedeutung. Breit gesprochen können Teilchen in der Größenordnung von 100 bis 600 Maschen/Zoll Größe gemäß Erfindung verwendet werden, jedoch sind Pulverteilchen in der Größenordnung von 200 bis 400 Maschen/Zoll vorzuziehen. In gleicher Weise ist die Form der Teilchen von zweitrangiger Bedeutung, es ist aber vorzuziehen, daß die Teilchen im wesentlichen rund sind. Wie gut bekannt ist, neigen elektrische Ladungen dazu, sich an spitzen Stellen irgendeines Gegenstandes zu sammeln, und durch die Verwendung von \

runden Teilchen wird dieser Nachteil vermieden. Andererseits ist dieser Nachteil unerheblich und die Vorteile der Erfindung bleiben in einem bedeutenden Ausmaß erhalten.

Es wurde bezug auf die Verwendung von im wesentlichen unerwärmten Werkstücken genommen. In dieser Hinsicht wird unterstellt, daß solange das Werkstück sich unter einer

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■ ein Koaleszieren der auf dem Werkstück angelagerten Harzteilchen verursachenden Temperatur "befindet, es im wesentlichen unerwärmt ist. Es wird beobachtet, daß die elektrostatische Kraft zur Ablagerung von Harzteilchen auf einem erwärmten Werkstück verwendet werden kann, wobei das Anhaften durch Koaleszieren der Harzteilchen bewirkt wird» Dies macht jedoch eine Kontrolle der Dicke der Schicht durch die fühlbare Wärme des Werkstücks erforderlich, und eine genaue Steuerung der Temperatur der Schicht geht verloren. Andererseits kann ein Werkstück verwendet werden, das bis gerade unterhalb der Koaleszieren der Teilchen verursachenden Temperatur erwärmt wird, um das Erfordernis nach Erwärmung von außen auf ein Mindestmaß herabzusetzen, oder den für die Wärme, um in die Werkstückoberfläche von außen einzudringen, erforderlichen Temperaturgradienten auf ein Mindestmaß herabzusetzen.

Patentansprüche:

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Claims

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Patentansprüche

1. Verfahren zur Aufbringung von festen Harzteilchen unter elektrostatischem Haften auf im wesentlichen unerwärmten Teilen, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatisch geladenen Teilchen aus festem Harz in der allgemeinen Nähe der unerwärmten Teile gehalten werden, daß die Oberfläche

der Teile auf einer entgegengesetzt gerichteten Polarität " bezüglich der elektrostatischen Ladung der Harzteilchen gehalten wird, daß die Harzteilchen einen isolierenden Kern und eine Oberflächenschicht mittlerer Leitfähigkeit besitzen, wodurch die Harzteilchen leicht geladen werden, und dementsprechend ihre Ladung auf dem Weg zu den Teilen bewahren, den Hauptteil ihrer Ladung nach Anlagerung auf den Teilen rasch abgeben und gleichzeitig ausreichend Ladung behalten, um an den Teilen haften zu bleiben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Harzteilchen mit 10 - 4-5 Gewichtsprozenten eines Weichmachers beschichtet werden, damit die Teilchen eine bei 100 KV gemessene Gleichatromleitfähigkeit von 0,5 20 Mikroampere besitzen, wobei der Weichmacher in die Oberfläche der Harzteilchen absorbiert ist, um eine Schicht mittlerer Leitfähigkeit zu bilden.

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-3* Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ^ das Harz der Harzteilchen aus einer Gruppe ausgewählt wurde, die aus Polyäthylen, Polypropylen und Polyvinylchlorid besteht.

4· Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

der Weichmacher in etwa 25 bis 35 Gewichtsprozenten von _ dem Gewicht der Harzteilchen vorhanden ist, und daß der Weichmacher eine bei 100 KY gemessene Gleichstromleitfähigkeit von 2 bis 15 Mikroampere besitzt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geladenen Harzteilchen in einer Wirbelschicht gehalten werden, und daß die Teile dicht bei der Wirbelschicht und über ihrer oberen Oberfläche aufgehängt werden·

6. Harzpulver für den elektrostatischen Auftrag nach einem W der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Harzteilchen einen nicht leitenden Kern und eine Außenschicht mit mittlerer Leitfähigkeit besitzen.

7. Pulver nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz der Harzteilchen Polyäthylen, Polypropylen oder Polyvinylchlorid ist.

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8. Pulver nach Anspruch 6 oder 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht der Harzteilchen einen leitenden Weichmacher im Bereich von 10 bis 45, vorzugsweise 25 bis 35 Gew.^ der Harzteilchen, aufweist.

9. Pulver nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichmacher in der Außenschicht der Harzteilchen bei 100 KV eine spezifische Gleichstromleitfähigkeit von 2,15 . 10 /em

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bis 8,6 . 10 Siemens/cm, vorzugsweise 8,6 . 10 Siemens/cm bis 6,45 ο 10 Siemens/cm besitzt.

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