DE2449014C3 - Verfahren zum Vorbereiten von Kunststoff-Formteilen für die elektrostatische Lackierung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorbereiten von Kunststoff-Formteilen für die elektrostatische Lackierung unter Verwendung eines Leitmittels.

Das elektrostatische Lackieren von Formteilen ist bekannt. Bei diesem Vorgang sind drei Verfahrensschritte von besonderer Bedeutung, nämlich das Zerstäuben des Lackes, die Aufladung der Lackpartikeln selbst und der Transport der aufgeladenen Lackpartikeln zu dem zu lackierenden Formteil.

Das Zerstäuben des Lackes kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, daß der Lack mittels Spritzpistolen, Spritzaggregaten oder schnell rotierenden Scheiben in ein elektrostatisches Feld gesprüht wird. Die elektrische Aufladung der Lackpartikeln erfolgt in dessen unmittelbarer Nähe. Die aufgeladenen Lackpartikeln wandern dann unter dem Einfluß des elektrostatischen Feldes längs der Kraftlinien zu dem geerdeten Formteil, das den Gegenpol zu der negativen Hochspannung der Sprühelektrode darstellt, schlagen sich dort nieder und geben dabei ihre Ladungen ab, die sofort gegen Erde abgeleitet werden. Auf diese Weise bleibt das Spannungsgefälle zwischen den Polen der unter negativer Hochspannung stehenden Sprühelektrode und des als geerdete Niederschlagselektrode dienenden Formteils stets erhalten.

Die elektrostatische Lackierung ist in der Vergangenheit insbesondere bei der Bearbeitung von Formteilen und Werkstücken aus Metall bekanntgeworden. Das hat seinen Grund in der Tatsache, daß das zu lackierende Formteil als geerdete Niederschlagselektrode elektrisch leitfähig sein muß. Es sind jedoch in der jüngsten Vergangenheit auch Anwendungen der elektrostatischen Lackierung bekanntgeworden, die sich nicht nur auf Formteile oder Werkstücke aus Metall beschränken.

So werden beispielsweise neuerdings auch Objekte aus Holz im Wege der elektrostatischen Lackierung mit Farbschichten belegt. Voraussetzung hierfür ist allerdings, daß das Holz eine ausreichende Leitfähigkeit besitzt, um einerseits den Gegenpol des elektrostatischen Feldes zu bilden und andererseits die Elektrizität, die die aufgeladenen Lackpartikeln an diesen Gegenpol abgeben, abzuleiten. Man hat festgestellt, daß diesen

Bedingungen ein Formteil aus Holz dann entspricht, S wenn seine Oberflächenfeuchtigkeit etwa 10 % beträgt Aus der DE-AS 19 20 906 ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen mii lackierter Oberfläche bekannt Nach diesem Verfahren wird als

erster Schritt ein Trennmittel in die Form eingesprüht

ίο und getrocknet Auf diese Trennmittelschicht wird der Lack aufgetragen, dessen Trocknung bis zu 60 Minuten dauern kann. Nach Abschluß des Trocknungsvorganges werden die Verschäumungskomponenten in die Form gebracht, und nach Abschluß des Schäumprozesses wird

is der Formkörper aus der Form entnommen. Am äußeren Umfang des Fonnkörpers befindet sich nach der Entnahme die Lackschicht und auf dieser haftend die Trennmittelschicht Zur Weiterbehandlung des Formteils muß das Trennmittel abgewaschen werden und erst danach kann die endgültige Lackierung erfolgen.

Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß mehrere Arbeitsschritte zur endgültigen Fertigstellung des Formteils erforderlich sind. Eine elektrostatische Lackierung läßt sich mit diesem Verfahren nicht durchführen.

Es ist ferner bekannt, elektrisch nicht leitende Formteile und Werkstücke durch den Auftrag einer Präparationslösung leitfähig und damit einer elektrostatischen Lackierung zugänglich zu machen. Bei diesen Präparationslösungen handelt es sich um eine Mischung aus Glycolether, z. B. Äthylglycol, mit einem aliphatischen Kohlenwasserstoff, z. B. Testbenzin im Verhältnis von 1:1 bis 1:4. Das Mischungsverhältnis ist dabei abhängig von dem zu präparierenden Objekt Die Präparationslösung kann durch Tauchen, Spritzen, Fluten usw. auf das Formteil aufgetragen werden. Die Lackierung des auf diese Art vorpräparierten Formteils kann jedoch erst dann erfolgen, wenn die Lösungsmittel der Präparationslösung verdunstet sind. Hierfür werden in der Regel — abhängig von der Raumtemperatur — etwa 10—15 min. benötigt Nach dem Abdampfen der Lösungsmittel verbleibt ein dünner, leitfähiger Film auf dem im Wege der elektrostatischen Lackierung farblich abzudeckenden Formteil.

Der Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, daß die Lackierung möglichst bald nach dem Abdampfen des Lösungsmittels erfolgen muß.

Wenn ein auf die geschilderte Weise vorpräpariertes Formteil beispielsweise aus Kunststoff nach der Vorpräparation zu lange liegenbleibt geht die Oberflächenleitfähigkeit zurück. Das Formteil ist dann innerhalb kurzer Zeit nicht mehr für die elektrostatische Lackierung geeignet und muß gegebenenfalls erneut vorpräpariert werden.

Das bekannte Verfahren ist besonders dadurch nachteilig, daß nach dem Auftragen der Präparationslösung die elektrostatische Lackierung möglichst unmittelbar erfolgen muß, da andernfalls die elektrische Leitfähigkeit der Oberfläche des Formteils nachläßt und schließlich ganz verschwindet

Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde iiegt, ein Verfahren zürn Vorbereiten von Kunststoff-Formteilen für die elektrostatische Lackierung anzugeben, bei dem das Leitmittel ohne zusätzliche Verarbeitungsschritte auf die Oberfläche des Formteils aufgebracht wird. Es gehört mit zum Umfang der Aufgabe dieser Erfindung, eine Methode der einfacheren Aufbringung des Leiimiiieis äui die Oberfläche des

zu lackierenden Kunststoff-Formteils anzugeben.

Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, daß die Oberflächen des Formhohlraumes vor dem Einbringen des Kunststoffmaterials mit einem Gemisch besprüht werden, welches sich mit der S Oberfläche des herzustellenden Formteils innig verbindet, wobei das Gemisch aus Trennmittel, Leitmittel und Lösungsmittel besteht

Die Erfindung macht sich die bekannte Tatsache zunutze, daß bei der Herstellung von Kunststoff-Formteilen, beispielsweise im Reaktions-Spritzgußverfahren, die Form-Oberflächen mit einem Trennmittel benetzt werden, um im Anschluß an den Formvorgang das Formteil leichter aus dem Formhohlraum entnehmen zu können. Dies gilt insbesondere bei der Verarbeitung reaktionsfähiger Ausgangsstoffe wie bei der Teilefertigung aus Polyurethan, ungesättigten Polyestern, Phenolharzen u.dgl. Als Trennmittel werden hierfür beispielsweise Trennlacke verwendet, die auf die Oberflächen der Form aufgesprüht werden, jedoch nicht an diesen Oberflächen haften. Wenn das reaktionsfähige Gemisch in den Formhohlraum eingespritzt oder eingegossen wird, geht der auf der Formoberfläche liegende Trennlackfilm eine enge Bindung zu der sich durch die im Formhohlraum einsetzenden Reaktion bildenden Kunststoff-Oberfläche des Formteiies ein. Er bildet einen geschlossenen Film auf dem Formteil und haftet durch Reaktion mit dem Kunststoff, wobei der Trennlack durch seine selbsttrennenden Eigenschaften ein gutes Herauslösen des Formteils aus der Form gewährleistet, ohne die Form zu verschmutzen oder Rückstände zu hinterlassen. Diese Trennlacke werden durch die Erfindung als Trägermaterial für das Leitmittel benutzt Auf diese Weise macht sich die Erfindung die hervorragenden Verbindungseigenschaften des Trennlackes zu der Formteiloberfläche zunutze. Der erfindungsgemäße gebildete Film auf der Oberfläche des Formteils gibt die Gewähr dafür, daß alle Bereiche der Formteiloberfläche in einer zur nachfolgenden elektrostatischen Lackierung ausreichenden Form mit dem Leitmittel bedeckt sind. Dies gilt nicht nur für flächige Teile der Oberfläche, sondern genauso für Vertiefungen, Hinterschneidungen usw. Voraussetzung dafür ist allerdings, daß die Oberfläche des Formhohlraums vor dem Einbringen des Kunststoffes sorgfältig und überall mit dem Trennlack-Leitmittel-Gemisch besprüht worden ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren gibt die Möglichkeit, Formteile aus Kunststoff beispielsweise im Reaktions-Spritzgußverfahren herzustellen, welche bereits bei der Entnahme aus dem Formhohlraum die Fähigkeit besitzen, ohne weitere Nacharbeit elektrostatisch lackiert zu werden. Durch das Trennlack-Leitmittel-Gemisch ist bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch der Nachteil behoben, daß die elektrostatische Lackierung möglichst unmittelbar im Anschluß an den Auftrag der Präparationslösung erfolgen muß, da der Le^:tmittelanteil des Trennlack-Leitmittel-Gemisches fest in die Trennlackschicht eingebettet ist und als Trennlack-Leitmittel-Schicht als geschlossener Film nach der Entnahme des Formstücks aus dem Forrnhohlraum erhalten bleibt. Die elektrostatische Lackierung kann bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in nahezu unbegrenzter Zeit nach der Entnahme des Formteils aus dem Formhohlraum erfolgen.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß das Gemisch zur Durchführen™ des Verfahren: "err.äß Anspruch 1 als Trennmittel fettsaure Metallsalze wie Zink- und Aluminiumstearat enthält Aus der DT-AS 20 12 514 ist Aluminiumstearat in seiner Verwendung als Trennmittel bekannt, nicht aber als Bestandteil eines Trennmittel-Leitmittel-Gemisches.

Als Lösungsmittel wird beispielsweise Wasser-Alkohol oder Methyl-Äthyl-Keton verwendet Der Leitmittelanteil kann je nach Einsatzfall höher oder niedriger angesetzt werden. Die jeweils vorteilhafte Anteilsmenge liegt zwischen 1 und 50%.

Das Leitmittel besteht beispielsweise aus tertiären Aminen, welche in niedrig siedenden Lösungsmitteln gelöst sind. Als niedrigsiedende Lösungsmittel können auch aliphatische Kohlenwasserstoffe verwendet werden, während an die Stelle der tertiären Amine beispielsweise Leitmittel wie Ruße, Cyano-Verbindungen eingesetzt werden können.

Das Leitmittel bewirkt das Leitendwerden der zu lackierenden Oberfläche des Kunststoff-Formteils, wobei die eigentlichen Leiter die tertiären Amine usw. sind, die nach Verdunsten des Lösungsmittels auf der Oberfläche verbleiben. Gegenüber dem bekannten Stand der Technik erfolgt das Verdunsten des Lösungsmittels jedoch nicht auf der Oberfläche eines fertigen Formteils, sondern auf der Oberfläche des Formhohlraums. Zurück bleiben die in den Trennlack eingebetteten tertiären Amine usw. die mit der Kunststoffoberfläche des Formteils beim Formteilbildungsvorgang im Werkzeug die den Oberflächenfilm bildende innige Verbindung eingehen.

Es besteht ferner die Möglichkeit daß die als Leiter dienenden tertiären Amine usw. nicht erst gesondert als Leitlösung in aliphatischen Kohlenwasserstoffen gelöst verwendet werden, sondern daß die tertiären Amine usw. direkt in die Trennlacklösung eingemischt sind. Auf diese Weise kann der Lösungsmittelbedarf eingeschränkt und die Abdampfzeit des Lösungsmittels im Werkzeughohlraum verringert werden. Es kann also auch ein Trennlack verwendet werden, dem leitfähige Substanzen beliebiger und bekannter Art beigemengt sind bzw. bei dem die verwendete Grundsubstanz selbst leitfähig ist

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt in der Weise, daß zunächst die formwirksamen Oberflächen des Formhohlraumes eines Werkzeuges vor dem Einspritzen des Kunststoff-Materials mit dem Trennlack-Leitmittelgemisch besprüht werden. Hierbei ist darauf zu achten, daß jede Stelle der formwirksamen Oberfläche des Formhohlraums gleichmäßig oder annähernd gleichmäßig mit dem Trennlack-Leitmittelgemisch beschichtet ist. Bei Verwendung eines Trennlackes mit mengenmäßig zwischen 1 und 50 % zugemischtem Leitmittel sollte auf den formwirksamen Oberflächen des Formhohlraums nach dem Verdunsten des Lösungsmittels eine Schicht von 0,005 mm Dicke erzeugt werden. Die Toleranzen hinsichtlich dieser Schichtdicke können sich im Unfang von ±0,001 mm bewegen. Diese Schicht geht mit dem in den Formhohlraum eingespritzten Kunststoff an dessen Oberfläche eine feste Bindung ein und haftet als Oberfläche unlösbar auf dem Formteil.

Nach der Abkühlung kann das Formteil ohne Schwierigkeiten aus dem Formhohlraum entnommen werden, da die trennenden Eigenschaften des Trennlakkes ein Haften der Formteiloberfläche im Formhohlraum verhindern. Aufgrund der guten Trenneigenschaften gibt es bei der Entformung auch keine Materialrückstände im Formhohlraum, so daß die Form nach, der

Entnahme des Formteils und nach dem erneuten Besprühen mit dem Trennlack-Leitmittel-Gemisch sofort wieder für einen neuen Herstellungsvorgnag zur Verfugung steht

Das entnommene Formteil mit dem Oberflächenfilm aus Trennlack und Leitmittel wird nunmehr der elektrostatischen Lackierung zugeführt, wobei das Formteil aufgrund der leitenden Eigenschaften seiner Oberfläche durch Anschluß an Erde ais geerdete Niederschlagselektrode wirkt Die elektrostatische Lackierung des Formteils erfolgt nun in der bekannten Weise, wobei die Sprühelektrode mit der negativen Hochspannung und das Formteil als geerdete Niederschlagselektrode das elektrostatische Feld bilden, längs dessen Kraftlinien die beim Verlassen der Sprühelektrode aufgeladenen Lackpartikeln zu dem geerdeten Formteil geführt werden. Die Lackpartikeln schlagen sich am Formteil nieder und geben dabei ihre elektrischen Ladungen ab, die sofort gegen Erde abgeleitet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Arbeitsvereinfachung, der Einsparung an Lösungsmittel und dem gleichmäßigeren Aufbringen der Lackschicht beim nachfolgenden elektrostatischen Lackieren. Auf diese Weise wird eine homogenere Oberfläche lackierter Gegenstände aus spritzgegossenen Kunststoffen erzielt die nicht zuletzt aus optischen Zwecken erwünscht ist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann beim Herstellen von Kunststoff-Formteilen in kompakter und geschäumter Ausführung, die aus reaktionsfähigen Massen entstehen, angewendet werden. Es läßt sich gleichermaßen auch bei Formteilen aus Thermoplasten anwenden und bringt hier die gleichen Vorteile.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Vorbereiten von Kunststoff Formteilen für die elektrostatische Lackierung unter Verwendung eines Leitmittels, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen des Formhohlraumes vor dem Einbringen des Kunststoffmaterials mit einem Gemisch besprüht werden, welches sich mit der Oberfläche des herzustellenden Formteils innig verbindet, wobei das Gemisch aus Trennmittel und Leitmittel besteht

2. Gemisch zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihm zusätzlich Lösungsmittel beigegeben ist.

3. Gemisch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es als Trennmittel fettsaure Metallsalze wie Zink- und Aluminium-Stearat enthält

/. 4. Gemisch nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitmittel aus elektrisch leitfähigen Substanzen besteht

5. Gemisch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel niedrig siedend ist.

6. Gemisch nach einem der Ansprüche 2—4, dadurch gekennzeichnet, daß es zwischen 1 und 50 °/o Leitmittel enthält.