Title:
Verfahren zur Herstellung einer designhaften Oberfläche eines elektrisch leitfähigen Körpers
Kind Code:
A1


Abstract:

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung einer designhaften Oberfläche eines elektrisch leitfähigen Körpers, bei welchem eine Beschichtung der Oberfläche des Körpers mit einem Pulver durch ein Koronaverfahren erfolgt.
Ein Verfahren, bei welchem eine designhafte Oberfläche eines Körpers besonders einfach und schnell realisiert werden kann und eine breite Variationsvielfalt aufweist, wird auf der gereinigten Oberfläche des Körpers das Pulver mit einer Flüssigkeit versetzt und anschließend unter Temperatureinfluss ausgehärtet.




Inventors:
gleich Anmelder
Application Number:
DE102015015354A
Publication Date:
06/01/2017
Filing Date:
12/01/2015
Assignee:
Frei, Waldemar, 77933 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE1497236A1N/A1969-05-22



Foreign References:
EP20652182009-06-03
Attorney, Agent or Firm:
Raßler, Andrea, Dipl.-Phys., 79183, Waldkirch, DE
Claims:
1. Verfahren zur Herstellung einer designhaften Oberfläche eines elektrisch leitfähigen Körpers, bei welchem eine Beschichtung der Oberfläche des Körpers mit einem Pulver durch ein Koronaverfahren oder ein triboelektrisches Verfahren erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass auf der gereinigten Oberfläche des Körpers das Pulver mit einer Flüssigkeit versetzt wird und anschließend unter Temperatureinfluss ausgehärtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Flüssigkeit Wasser oder Öl verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit nach dem Aufbringen des Pulvers auf die Oberfläche des Körpers aufgebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit vor dem Aufbringen des Pulvers auf die Oberfläche des Körpers aufgebracht wird.

5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit auf die Oberfläche des Körpers aufgesprüht oder aufgenebelt oder aufgetropft oder aufgestrichen wird.

6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Pulverschicht mit einer ersten Farbe auf die Oberfläche des Körpers aufgebracht wird, welche gemeinsam mit der Flüssigkeit eingeliert wird und auf die eingelierte Masse eine zweite Pulverschicht mit der ersten oder einer zweiten Farbe aufgetragen wird, die ebenfalls mit der Flüssigkeit versetzt wird und anschließend ein komplettes Aushärten der Pulverschichten erfolgt.

7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Eingelieren oder dem kompletten Aushärten auf die mit dem Wasser versetzte Pulverschicht ein weiteres Farbpulver aufgestäubt wird.

8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper zum Eingelieren für 1 bis 10 Minuten einer Wärmebehandlung ausgesetzt wird, bei welcher eine Raumtemperatur eines den Körper aufnehmenden Temperofens von 140° bis 250°C eingestellt wird.

9. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper zum Eingelieren für 1 bis 10 Minuten einer Wärmebehandlung unterzogen wird, bei welcher eine Objekttemperatur des Körpers von 30° bis 250° eingestellt wird.

10. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der eingelierten Pulverschicht beschichtete Körper einen vorgegebenen Zeitraum an Umgebungsluft abgekühlt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Zeitraum 1 bis 15 Minuten beträgt.

12. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder nach dem kompletten Aushärten ein Klarlack auf die Oberfläche des Körpers aufgebracht wird.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer designhaften Oberfläche eines elektrisch leitfähigen Körpers, bei welchem eine Beschichtung der Oberfläche des Körpers mit einem Pulver durch ein Koronaverfahren oder ein triboelektrisches Verfahren erfolgt.

Es ist weit verbreitet, zur Pulverbeschichtung von Oberflächen ein Koronaverfahren einzusetzen. Dabei wird ein elektrisch-leitfähiger Körper mit Pulverlack beschichtet. Der Pulverlack besteht im Allgemeinen aus trockenen, körnigen Partikeln, die chemisch auf Epoxid-, Polyurethan-, Acryl- oder Polyesterharzen beruhen. Daneben sind auch Hybridsysteme verbreitet, die sowohl Epoxid- als auch Polyesterharze als Bindemittel enthalten. Wie sich ein Pulverlack bei der Beschichtung verhält, wird hauptsächlich durch seine mechanischen Eigenschaften, wie die Partikelgröße und der Rieselfähigkeit, beeinflusst. Pulverlacke sind temperaturempfindlich und beginnen aufzuschmelzen und zu verkleben, wenn die Temperatur 50°C überschreitet. Mit dem Koronaverfahren werden glatte homogene Oberflächen erzeugt. Es ist jedoch schwierig, designhafte Oberflächen des Körpers herzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer designhaften Oberfläche eines leitfähigen Körpers anzugeben, bei welchem die designhafte Oberfläche kostengünstig und ohne großen Zeitaufwand herstellbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass auf der gereinigten Oberfläche des Körpers das Pulver mit einer Flüssigkeit versetzt und anschließend unter Temperatureinfluss ausgehärtet wird. Dies hat den Vorteil, dass einfach nur durch das Zusammenführen des zu beschichtenden Pulvers mit der Flüssigkeit eine designhafte einmalige Oberfläche des Körpers entsteht. Mit diesem Verfahren lassen sich Designoberfläche einfach und kostengünstig herstellen. Dieses Verfahren ist wirtschaftlich und ökologisch, wobei das Design im Innen- sowie im Außenbereich eingesetzt werden kann.

Vorteilhafterweise werden als Flüssigkeit Wasser oder Öl verwendet. Da diese Flüssigkeiten einfach zu erwerben sind, werden die Verfahrenskosten weiter reduziert.

In einer Ausgestaltung wird die Flüssigkeit nach der Aufbringung des Pulvers auf die Oberfläche des Körpers aufgebracht. Durch diese Reihenfolge bestimmt sich die Designstruktur, welche auf der Oberfläche erzeugt wird.

In einer Alternative wird die Flüssigkeit vor dem Aufbringen des Pulvers auf die Oberfläche des Körpers aufgebracht. Dadurch lässt sich eine andere Struktur der designhaften Oberfläche des Körpers herstellen.

In einer Variante wird die Flüssigkeit auf die Oberfläche des Körpers aufgesprüht oder aufgenebelt oder aufgetropft oder aufgestrichen. Je nachdem, mittels welcher Technik die Flüssigkeit aufgebracht wird, wird die Struktur der Oberfläche des Körpers bestimmt, was einfach zu realisieren ist.

Um den Effekt der designhaften Oberfläche zu erhöhen, wird eine erste Pulverschicht mit einer ersten Farbe auf die Oberfläche des Körpers aufgebracht, welche gemeinsam mit der Flüssigkeit eingeliert wird und auf die eingelierte Masse eine zweite Pulverschicht mit der ersten oder mit einer zweiten Farbe aufgetragen, die ebenfalls mit der Flüssigkeit versetzt wird, wobei anschließend ein komplettes Aushärten der Pulverschichten erfolgt. Auf diese Art und Weise können nicht nur zwei Pulverschichten zur Farb- und Effektgestaltung aufeinander aufgebracht werden, sondern beliebig viele, wobei die jeweilige Pulverschicht mit der Flüssigkeit wärmebehandelt wird. Nach Aufbringen der letzten, mit der Flüssigkeit versetzten Pulverschicht erfolgt das komplette Aushärten aller Pulverschichten. Bei dem Aushärten erfolgt eine chemische Vernetzung der Pulverpartikel.

Vorteilhafterweise wird vor dem Eingelieren oder dem kompletten Aushärten auf die mit dem Wasser versetzte Pulverschicht ein weiteres Farbpulver aufgestäubt. Mit dieser Farbpulverapplikation lassen sich spezielle Farbeffekte realisieren.

In einer Variante wird der Körper zum Eingelieren für 1 bis 10 Minuten einer Wärmebehandlung ausgesetzt, bei welcher eine Raumtemperatur eines den Körper aufnehmenden Temperofens von 140° bis 250°C eingestellt wird.

In eine Alternative wird der Körper zum Eingelieren für 1 bis 10 Minuten einer Wärmebehandlung unterzogen bei welchem eine Objekttemperatur des Körpers von 30° bis 250° eingestellt wird. Dabei kann es sich um eine Infrarot-, Ultraschall- oder Kurzwellen-Wärmebehandlung handeln.

In einer Weiterbildung wird der mit der eingelierten Masse beschichtete Körper einen vorgegebenen Zeitraum an Umgebungsluft abgekühlt. Dadurch wird sichergestellt, dass ein Ausdünsten der Flüssigkeit an die Umgebung erfolgt.

Vorteilhafterweise beträgt der vorgegebene Zeitraum zwischen 1 bis 15 Minuten. Dieser Zeitraum wird dadurch bestimmt, um eine Verfestigung einer zweiten aufzutragenden Pulverschicht aufgrund der erwärmten vorhergehenden Pulverschicht zu verhindern.

In einer Ausführungsform weist ein zur Beschichtung verwendetes Pulver eine homogene Struktur auf. Durch die Verwendung des Pulvers mit einer homogenen Struktur wird sichergestellt, dass die designhafte Oberfläche des Körpers einzig und allein durch die Aufbringungsart der Flüssigkeit bestimmt wird.

In einer Ausgestaltung wird vor oder nach dem kompletten Einbrennen ein Klarlack auf die Oberfläche des Körpers aufgebracht. Ein solcher Klarlack, welcher pulverförmig oder flüssig, farbig oder farblos gestaltet sein kann, erhöht den Effekt der designten Oberflächen und schützt diese vor Umweltschäden.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zwei davon sollen näher erläutert werden.

Es zeigen:

1. Ein Beispiel für eine erste erfindungsgemäß gestaltete Oberfläche,

2: ein Beispiel für eine zweite erfindungsgemäß gestaltete Oberfläche.

Eine Oberfläche eines elektrisch-leitfähigen Körpers soll mit verschiedenen Farben und/oder Mustern und/oder Strukturen versehen werden. Zur Beschichtung des Körpers wird ein Koronaverfahren verwendet, bei dem der elektrisch-leitfähige Körper mit einem Pulverlack beschichtet wird. Die Pulverlacke enthalten verschiedene Bindemittel auf Basis von Polyurethan-, Epoxid-, Acryl- und/oder Polyesterharzen.

Im Vorfeld wird der Körper gesäubert, indem dieser entfettet, gespült und getrocknet wird. Nach Vorbereitung des Körpers wird ein erstes Pulver mit dem Koronaverfahren, welches eine Ionisationsaufladung darstellt, auf die Oberfläche des Körpers aufgebracht. Dabei wird das Pulver elektrostatisch mit einer Hochspannung aufgeladen und auf den Körper aufgebracht. Bei dem Koronaverfahren werden die Pulverlackpartikel an einer Elektrode vorbeigeführt, an der eine Spannung von 30–100 KV anliegt. Diese Hochspannung ionisiert die, die Pulverlackpartikel umgebende Luft. Die Elektrodenspitze weist eine weißblaue Lichterscheinung, die namensgebende Korona, auf. Beim Passieren des elektrischen Feldes zwischen Elektrode und geerdetem Körper durch die Lackpartikel werden Luftionen an die Partikeloberfläche angelagert. Durch die Aufladung der Pulverlackpartikel bzw. der ihnen anhaftenden Luftionen stoßen sich diese ab und bilden eine gleichmäßige Pulverlackwolke. Diese folgt den Feldlinien des elektrischen Feldes und gelangt somit auf den zu beschichtenden Körper. Jedes auf den Körper auftretende ionisierte Teilchen erzeugt im Moment des Aufpralls auf dem Körper eine Gegenladung. Durch die Anziehung zwischen beiden Ladungen haften die Pulverpartikel am Körper an.

Nach der Beschichtung wird der so beschichtete Körper 1 bis 10 Minuten einer Wärmebehandlung in einem Temperofen ausgesetzt, bei welchem die Raumtemperatur in dem Temperofen 140°C bis 250°C beträgt, wodurch die Oberfläche des Körpers eine Grundschicht erhält. Danach wird der so beschichtete Körper ca. 1 bis 15 Minuten an der Umgebung abgekühlt. Mittels einer zweiten Beschichtung wird ein Pulver einer zweiten Farbe auf die Grundschicht aufgetragen, wobei diese zweite Farbe einen Effekt auf der Grundschicht hervorruft. Zur Herstellung des Effektes wird nach dem Aufbringen des zweiten Farbpulvers mittels des Koronaverfahrens eine Flüssigkeit in Form von Wasser nach gewünschtem Muster auf die, die zweite Farbe aufweisende Pulverschicht gestrichen. Danach wird der so behandelte Körper wieder in den Temperaturofen eingebracht, wo ein komplettes Aushärten der Pulverschichten erfolgt und somit die designhafte einmalige Oberfläche verfestigt wird.

Es ist aber auch denkbar, dass die zweite Pulverschicht mit dem Wasser auch erst einmal in dem Temperrofen 1–5 Minuten bei einer Raumtemperatur des Temperofens von 140°C bis 250°C eingeliert und anschließend wieder einem Abkühlprozess von ca. 1 bis 15 Minuten an der Umgebung ausgesetzt wird. Dieses Eingelieren bedingt, das sich eine dritte, auf diese zweite Pulverschicht aufzubringende Pulverschicht nicht verfestigt, sondern auf dem vorbehandelten Körper anhaftet. Diese dritte Pulverschicht wird ebenfalls mit Wasser benetzt, wobei dieses Mal die dritte Pulverschicht hauchdünn mit Wasser übernebelt wird. Falls dies die letzte Pulverschicht ist, so werden alle Pulverschichten anschließend komplett ausgehärtet, bis die Oberfläche des Körpers zu einer Kunststoffschicht verhärtet ist.

Unter dem Eingelieren wird ein chemischer Prozess verstanden, bei welchem noch keine vollständige Verbindung der einzelnen Farbpartikel untereinander und mit der Oberfläche des Körpers auftritt. Die Verbindung reicht aber schon so weit, dass die Pulverschicht eine gewisse Festigkeit aufweist, so dass sie problemlos mit einer weiteren Schicht behandelt werden kann. Beim Gelieren wird das Wasser ausgedampft. Gleichzeitig trägt das Eingelieren zur Verkürzung der Zeit des Einbrennens bei mehrfacher Übereinanderschichtung von Strukturen bei.

Aufgrund des Aufbringens des Wassers, welches auf die entsprechende Pulverschicht alternativ aufgetropft oder aufgestrichen oder aufgesprüht werden kann, wird die gewünschte Oberflächenstruktur erhalten. In 1 und 2 sind zwei Beispiele gezeigt, bei welchem auf ein Blech eine Grundschicht und eine Effektschicht aufgetragen wurden. In 1 wurde das Wasser auf die Pulverschicht zur Bildung der Effektschicht aufgetropft, während es in 2 auf die Pulverschicht als Sprühnebel aufgebracht wurde. Somit entsteht in 1 ein Hammerschlageffekt, während 2 einen Antikeffekt aufweist.

Das beschriebene Verfahren kann mit verschiedenen Pulverarten- und -farben durchgeführt werden. Ebenso kann die Reihenfolge beliebig variiert und der Ablauf beliebig oft wiederholt werden. Die verwendeten Farbpulver können dabei eine Feinstruktur oder eine Grobstruktur aufweisen, wobei Epoxidpulver für Innenräume geeignet sind, während bei der Verwendung von Polyester- und Polyurethanpulvern bzw. Acrylpulver auch eine der Umgebung ausgesetzte Oberfläche des Körpers behandelt werden kann. Ein Mischpulver aus Epoxid und Polyester ist bedingt nur für außen, aber generell für Innenräume zuverlässig. Neben der Fein- und der Grobstruktur können auch glatte Oberflächen hergestellt werden. Dadurch entsteht eine gleichmäßige Schichtbildung.

Aufgrund des Aushärtens wird eine dauerhafte Anhaftung (rein mechanische Verklammerung) und eine gleichmäßige dichte Beschichtung erreicht, was teils durch Koagulation, teils durch Anschmelzen der Farbpartikel erfolgt. Das Pulver verschmilzt an der Oberfläche zu einer Kunststoffschicht, da der Körper durch die Hitze das Pulver zum Schmelzen bringt.