[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Pulverlackieren von Verbundprofilen nach
den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 2. Ferner hat es die Erfindung mit einem
Isolator für ein Verbundprofil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 14 zu tun.
[0002] Verbundprofile der angegebenen Art, wie sie heute in grossem Umfang für Fenster,
Türen, Fassadenelemente und dgl. eingesetzt werden, werden meistens einer farblichen
Nachbehandlung unterzogen. Neben einem Eloxieren wird vor allem eine nasse oder trockene
Beschichtung mit organischen Stoffen ("Lackierung") vorgenommen. Naßlacke bestehen
im wesentlichen aus festen Stoffen wie Harzen, Wachsen, Kunststoffen, Pigmenten sowie
Lösungsmitteln und werden durch Spritzen, Tauchen, Streichen oder dergleichen aufgetragen.
[0003] Weit verbreitet sind bei der insbesondere farblichen Oberflächenbehandlung von Verbundprofilen
der hier in Rede stehenden Art auch Pulverlacksysteme. Diese sind lösungsmittelfrei
und daher umweltfreundlich. Die verwendeten Lackpulver bestehen meist aus Polyester-,
Polyvinylidenfluorid oder Epoxidharzen, geeigneten Bindemitteln und Pigmenten. Die
Auftragung des Lackpulvers erfolgt elektrostatisch, wobei die Pulverteilchen elektrisch
aufgeladen und im elektrischen Feld auf die geerdeten Verbundprofile unter Beachtung
bestimmter Verfahrensbedingungen aufgesprüht werden. Die eigentliche Lackfilmbildung
erfolgt durch Hitzeeinwirkung, wobei das auf der äußeren Oberfläche der Verbundprofile
haftende Pulver aufschmilzt und zu einem Farbfilm zusammensintert.
[0004] Die Hauptschwierigkeit einer sauberen Pulverlackierung von Verbundprofilen besteht
darin, auf alle Bestandteile des Verbundprofils, also auf dessen metallische Profilteile
wie auch auf die aus Kunststoff bestehenden Isolatoren ebenmäßige, gleichförmig fest
haftende Beschichtungen aufzubringen. Diese Schwierigkeit geht darauf zurück, daß
die elektrische Leitfähigkeit oder der Oberflächenwiderstand bei den metallischen
Profilteilen einerseits und den aus Kunststoff bestehenden wärmedämmenden Isolatoren
andererseits naturgemäß große Unterschiede aufweisen, so daß einerseits die elektrostatische
Aufbringung des Pulvers nicht gleichmäßig erfolgen kann und andererseits die gesinterte
Lackierschicht auf den verschiedenen Werkstoffen mit unterschiedlicher Festigkeit
und Dicke haftet. Häufig führt dies zu schadhaften und optisch nicht tolerierbaren
Verbundprofilteilen, die unveräußerlich sind.
[0005] Es ist zwar bekannt (JP 63-175672 A in Patents Abstract of Japan C-547, Nov. 25,
1988, Vol. 12, No. 450; JP 1-299677 A in Patents Abstracts of Japan, C-690, February
19, 1990, Vol. 14/No. 86; JP 3-80966 A in Patents Abstracts of Japan C-844, June 26,
1991, Vol. 15/No. 252; DE 33 22 016 A1 und DE 36 13 060 A1), eine Kunststofffläche
vor ihrer Pulverlackierung mit einem elektrisch leitenden Überzug zu versehen. Wenn
jedoch die Kunststoffoberfläche unmittelbar mit einem Metallteil verbunden ist, gelangt
hierbei der elektrisch leitende Überzug in elektrisch leitende Verbindung mit dem
Metallteil, so daß eine ursprünglich vorhandene wärmeisolierende Eigenschaft des die
Kunststoffoberfläche aufweisenden Kunststoffteils verloren geht, was insbesondere
bei Verbundprofilen der hier in Rede stehenden Art untragbar ist. Insoweit lassen
sich die bekannten Pulverlackierverfahren mit vorheriger Beschichtung einer Kunststoffoberfläche
mit einem elektrisch leitenden Überzug nicht auf die hier betrachteten Verbundprofile
übertragen.
[0006] Es ist Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Verfahren so auszubilden, daß bei
vorherigem Überziehen des aus Kunststoff bestehenden Isolators eines Verbundprofiles
mit einer elektrisch leitenden Schicht die Wärmedämmeigenschaft des Isolators auch
nach einer Pulverbeschichtung erhalten bleibt. Ferner soll ein Isolator für eine Verbundprofil
vorgeschlagen werden, der mit einer elektrisch leitenden Schicht überzogen ist und
dennoch nach Pulverlackierung seine Wärmedämmeigenschaften nicht verliert.
[0007] Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale in den Patentansprüchen 1 und
2 bzw. 14 gelöst.
[0008] Die nachstehende Beschreibung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der
weiteren Erläuterung. Es zeigen:
- Fig. 1
- schematisch ein Verbundprofil aus Metall- und Kunststoffteilen für Rahmen von Fenstern,
Türen, Fassadenelementen oder dgl.;
- Fig. 2
- eine Teildraufsicht der elektrisch leitend beschichteten Außenseite eines Isolators
des in Fig. 1 dargestellten Verbundprofils und
- Fig. 3
- eine Draufsicht ähnlich Fig. 2 mit einer anderen Ausführungsform der elektrisch leitenden
Beschichtung auf dem Isolator.
[0009] Die Fig. 1 zeigt ein z.B. für die Herstellung von Fenstern, Türen, Fassadenelementen
oder dgl. geeignetes Verbundprofil 1 mit einem inneren Profilteil 2 und einem äußeren
Profilteil 3, die beide aus Metall, beispielsweise Aluminium oder Aluminiumlegierung
gefertigt sind. Die beiden aus Metall bestehenden Profilteile 2, 3 sind durch längs
verlaufende Isolatoren 4, 5 in Gestalt von Isolierstegen aus Kunststoff, z.B. aus
glasfaserverstärktem Polyamid, fest miteinander verbunden. Die Isolatoren 4, 5 bilden
eine wärmedämmende Brücke zwischen den aus Metall bestehenden Profilteilen 2, 3.
[0010] Das in Fig. 1 dargestellte Verbundprofil kann beispielsweise eine Länge von etwa
6 m haben und ist auf seiner gesamten Außenseite ringsum in einer bestimmten Farbtönung
pulverlackiert. Die Pulverlackierung erfolgt in herkömmlicher Weise durch elektrostatisches
Aufbringen eines geeigneten Lackpulvers, z.B. auf Epoxidharzbasis, im elektrischen
Feld, wobei die metallischen Profilteile 2, 3 an Erde oder Masse angelegt sind. Anschließend
wird das so mit Pulver beschichtete Verbundprofil einer Hitzebehandlung unterworfen,
worauf die Pulverschicht zu einer glatten, zusammenhängenden Lackschicht der gewünschten
Farbe zusammensintert, die das Verbundprofil gleichzeitig vor Korrosion schützt.
[0011] Es hat sich gezeigt, daß sich eine solche Lackschicht auf den Außenseiten der metallischen
Profilteile 2, 3 einerseits und der Isolatoren 4, 5 andererseits nicht in gleichmäßiger
und fest haftender Weise ausbilden läßt. Auf den Außenseiten der Isolatoren 4, 5 ist
die Lackbeschichtung häufig dünn, diskontinuierlich und unansehnlich.
[0012] Im Verlauf umfangreicher Untersuchungen wurde gefunden, daß dies auf die unterschiedlichen
Werkstoffe der Profilteile 2, 3 bzw. der Isolatoren 4, 5 zurückzuführen ist. Da die
Isolatoren 4, 5 nicht nur thermisch, sondern auch elektrisch isolieren, ist bereits
die elektrostatische Aufbringung des Pulvers als solche nicht mit der Gleichmäßigkeit
wie auf die Außenseite der metallischen Profilteile 2, 3 durchzuführen. Darüber hinaus
wurde aber auch gefunden, daß die beim Sintern des Pulvers eintretende Verhaftung
mit der Unterlage auf Metall und Kunststoff unterschiedlich ist.
[0013] Um auch eine einwandfreie Pulverlackbeschichtung auf den Außenseiten der Isolatoren
4, 5 zu bewirken, muß daher, wie in eingehenden Versuchen festgestellt, einmal die
elektrostatische Haftung des Pulvers und andererseits die Verhaftung der zusammengesinterten
Lackschicht auf dem Isolator verbessert werden.
[0014] Es wurde gefunden, daß dies dadurch zu bewerkstelligen ist, daß man einerseits zur
Erhöhung der elektrostatischen Haftung des Lackpulvers auf die Außenseiten der aus
Kunststoff bestehenden Isolatoren 4, 5 vorher eine dünne, elektrisch leitende Beschichtung
aufbringt, die andererseits beim Sintern durch Hitzeeinwirkung die Haftung des Lackpulvers
auf dem Isolator verbessert. Die dünne, elektrisch leitende Beschichtung auf der Außenseite
des Isolators 4 ist in Fig. 1 und 2 mit dem Bezugszeichen 6 bezeichnet.
[0015] Die elektrisch leitende Beschichtung kann aus Metall, insbesondere Aluminium, Kupfer,
Eisen, aus Kohlenstoff oder aus elektrisch leitfähigem Kunststoff bestehen. Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die elektrisch leitende Beschichtung 6 aus dem gleichen Metall
gebildet ist, aus dem auch die Profilteile 2, 3 des Verbundprofils 1 bestehen, weil
dann praktisch überhaupt keine elektrostatischen und Sinterprobleme bei der Pulverlackierung
von Metall- und Kunststoffteilen auftreten.
[0016] Die elektrisch leitende Beschichtung 6 auf den Isolatoren 4, 5 kann eine Dicke zwischen
1 und 30, vorzugsweise zwischen 1 und 10 µ haben.
[0017] Obwohl es möglich ist, die elektrisch leitende Beschichtung auf der Außenseite der
Isolatoren 4, 5 erst dann aufzubringen, wenn diese Isolatoren bereits mit den metallischen
Profilteilen 2, 3 zum Verbundprofil verbunden sind, ist es fertigungstechnisch günstiger,
wenn man auf die eine Außenseite der als Isolierstege ausgebildeten Isolatoren 4,
5 die elektrisch leitende Beschichtung 6 aufbringt, bevor diese Isolatoren 4, 5 mit
den metallischen Profilteilen 2, 3 verbunden werden.
[0018] Man kann die elektrisch leitende Schicht 6 gemäß Fig. 1 auf die Isolatoren 4, 5 in
Form einer zusammenhängenden, durchgehenden Schicht aufbringen. Da jedoch dann zwischen
den beiden metallischen Profilteilen 2, 3 durch die Beschichtung 6 eine elektrisch
leitfähige Verbindung (wenn auch von relativ hohem Widerstand) gebildet wird, und
erhöhte elektrische Leitfähigkeit stets auch erhöhte Wärmeleitfähigkeit bedeutet,
wird die Funktion der Isolatoren 4, 5, nämlich eine Wärmedämmung durch die Beschichtung
6 nachteilig beeinträchtigt, auch wenn diese Beeinträchtigung meist hingenommen werden
kann, da das Wärmedämmungsverhalten der Isolatoren 4, 5 nur in einem geringen, hinnehmbaren
Maße herabgesetzt wird.
[0019] Man kann jedoch die volle Wärmedämmung der Isolatoren 4, 5 dann beibehalten, wenn
man, wie in Fig. 2 dargestellt, vorgeht. Dort überdeckt die elektrisch leitende Beschichtung
6 nicht die gesamte Außenseite des Isolators 4, sondern läßt an den Kanten der an
den Isolator 4 anschließenden, metallischen Profilteile 2, 3 jeweils einen schmalen
Grenzbereich 7 bzw. 8 frei. In diesen Grenzbereichen liegt weder elektrische noch
Wärmeleitfähigkeit vor. Die Grenzbereiche 7, 8 in Fig. 2 können eine Breite von z.B.
0,1 bis 0,5 mm haben.
[0020] Eine weitere Möglichkeit, das Wärmeleitvermögen der Isolatoren 4, 5 trotz Aufbringung
einer elektrisch leitenden Beschichtung nicht zu erhöhen, zeigt die Fig. 3. Bei der
dort dargestellten Ausführungsform wird auf die Außenseite des Isolators 4 nur eine
unzusammenhängende, diskontinuierliche, insbesondere punktweise ausgebildete Beschichtung
6 aufgebracht. Diese diskontinuierliche Beschichtung 6 gewährleistet in überraschender
Weise einerseits eine gute elektrostatische Verhaftung des Lackpulvers mit der Außenseite
des Isolators 5 und andererseits eine einwandfreie Verhaftung der gesinterten Lackschicht
mit dem Werkstoff des Isolators 4. Da die elektrisch leitende Beschichtung 6 nicht
durchgehend ausgebildet ist, besteht keine elektrische und daher auch keine thermische
Leitung zwischen den metallischen Profilteilen 2, 3 über die Außenseiten der Isolatoren
4, 5.
[0021] Die elektrisch leitenden Beschichtungen gemäß Fig. 1, 2 und 3 können auf die Außenseiten
der Isolatoren 4, 5 durch Flammspritzen, elektrodenloses Plasmaspritzen, Lichtbogenspritzen,
Niederdruckplasmaspritzen oder mittels Ionenstrahlen aufgebracht werden. Die Beschichtung
6 kann in an sich bekannter Weise auch auf galvanischem Wege aufgebracht werden. Auch
eine Koextrusionsschicht kommt für die elektrisch leitenden Beschichtungen 6 der Isolatoren
4, 5 in Frage, die zusammen mit dem Isolatorprofil extrudiert wird. Ferner können
auch die Isolatoren 4, 5 in ihrer gesamten Masse, z.B. durch Einlagerung von Leitrußen,
Metallpulvern oder Metallfasern insgesamt leicht elektrisch leitfähig gemacht werden,
wobei aufgrund dieser, sich auch an der Oberfläche wie eine (punktweise) Beschichtung
auswirkenden Leitfähigkeit eine verbesserte Haftung des Pulvers eintritt.
[0022] Eine andere Möglichkeit, die Beschichtungen 6 auf den Isolatoren 4, 5 gemäß Fig.
1 bis 3 auszubilden besteht darin, daß man sie aus einem Primer ("Haftvermittler")
bildet, der einerseits die Lackhaftung am Kunststoff des Isolators 4, 5 steigert und
andererseits Substanzen enthält, welche die elektrische Leitfähigkeit erhöhen, so
daß hierdurch die elektrostatische Pulverbeschichtung verbessert wird. Als solche
Primer eignen sich beispielsweise Polyester-, Epoxyd-, Polyisozyanat-Harze, Nitrozellulose,
vermischt mit Lösungsmittel, bestehend z.B. aus Essigsäureestern oder aromatischen
Kohlenwasserstoffen. Gute Resultate zeigen auch Reaktionslacke, tixotrope Alkydharzlacke,
Dispersionslacke und Zwei-Komponenten-Kleber aus reaktiven Polyamidharzen.
[0023] Zur Erhöhung ihrer Leitfähigkeit können diesen Primern z.B. Leitruße und/oder Metallpulver
beigemischt werden.
[0024] Die nachstehenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
Beispiel 1
[0025] Kunststoff-Isolierstege in Gestalt der Isolatoren 4, 5 gemäß Fig. 1 aus glasfaserverstärktem
Polyamid 6.6 wurden im Vakuum-Plasmaspritzverfahren auf ihrer einen Längsseite mit
einer 2 bis 3 µ dicken Oberflächenleitschicht aus Kupfer versehen. Anschließend erfolgte
der Zusammenbau mit metallischen Profilteilen 2, 3 entsprechend Fig. 1. Die so entstandenen
Verbundprofile wurden anschließend auf einer handelsüblichen Pulverbeschichtungsanlage
lackiert. Als Lack wurde ein handelsüblicher Polyesterpulverlack verwendet. Anschließend
wurde bei einer Temperatur von 200° C während 15 Minuten ausgehärtet.
[0026] Eine Prüfung der auf diese Weise pulverlackierten Verbundprofile ergab, daß der Pulverlackauftrag
umfassend und sehr gleichmäßig war. Die Schichtdicke der Lackierung lag zwischen 70
und 85 µ, und zwar in allen Bereichen auf der Außenseite des Verbundprofiles. Störende
Lackanhäufungen oder Fehlstellen auf den Isolatoren waren vollständig vermieden. Neben
der erheblich verbesserten Lackhaftung ergab sich auch eine Einsparung an Lackierzeit
und der verwendeten Lackmenge.
Beispiel 2
[0027] Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde mit den Unterschieden wiederholt, daß eine Oberflächenleitschicht
aus Aluminium punktweise gemäß Fig. 3 im Hochgeschwindigkeits-Flammspritzverfahren
auf die Außenseite der Isolatoren 5, 6 aufgebracht wurde.
[0028] Es ergaben sich die gleichen günstigen Resultate wie im Beispiel 1.
Beispiel 3
[0029] Auf die eine Längsseite von Isolatoren 4, 5 in Gestalt von Isolierstegen gemäß Fig.
1 aus glasfaserverstärktem Polyamid 6.6 wurde als Haft- und Leitschicht ein Primer
aufgebracht, bestehend aus Polyesterharz und Härter im Verhältnis von 6:1, 1 Gew.-%
Leitruß und 45 Gew.-% Verdünnungsmittel (Methyl-Ethyl-Keton). Danach erfolgte die
Pulverlackbeschichtung in der üblichen Weise.
[0030] Es ergab sich eine fest haftende Lackschicht mit einer Dicke zwischen 70 und 80 µ
ohne Lackanhäufungen oder Fehlstellen.
[0031] In allen obigen Beispielen 1, 2 und 3 ergab sich eine Haftfestigkeit der Pulverlackierung
auf dem Isolator, die gegenüber der Haftfestigkeit der Pulverlackierung auf den metallischen
Profilteilen 2, 3 keine Unterschiede zeigte.
1. Verfahren zum Pulverlackieren von Verbundprofilen, insbesondere für Rahmen von Fenstern,
Türen und Fassadenelementen, mit zwei Profilteilen aus Metall und wenigstens einem
diese Profilteile unter Ausbildung einer Wärmedämmbrücke miteinander verbindenden
Isolator aus Kunststoff, wobei auf die Außenseiten der Verbundprofile elektrostatisch
ein Lackpulver aufgebracht und dieses Pulver anschließend durch Hitzeeinwirkung zu
einer Lackschicht zusammengesintert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß man auf die zu lackierenden Außenseiten der aus Kunststoff bestehenden Isolatoren
vorher eine dünne, elektrisch leitende Beschichtung aufbringt, die beim Sintern des
Lackpulvers dessen Haftung auf dem Isolator verbessert, und hierbei je einen schmalen
Grenzbereich an den Kanten der an die Isolatoren anschließenden, metallischen Profilteile
unbeschichtet läßt.
2. Verfahren zum Pulverlackieren von Verbundprofilen, insbesondere für Rahmen von Fenstern,
Türen und Fassadenelementen, mit zwei Profilteilen aus Metall und wenigstens einem
diese Profilteile unter Ausbildung einer Wärmedämmbrücke miteinander verbindenden
Isolator aus Kunststoff, wobei auf die Außenseiten der Verbundprofile elektrostatisch
ein Lackpulver aufgebracht und dieses Pulver anschließend durch Hitzeeinwirkung zu
einer Lackschicht zusammengesintert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß man auf die zu lackierenden Außenseiten der aus Kunststoff bestehenden Isolatoren
vorher eine dünne, elektrisch leitende Beschichtung aufbringt, die beim Sintern des
Lackpulvers dessen Haftung auf dem Isolator verbessert, und hierbei die elektrisch
leitende Beschichtung auf den Isolator in Form einer unzusammenhängenden, diskontinuierlichen,
insbesondere punktweisen Schicht aufbringt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die eine Außenseite
der Isolatoren die elektrisch leitende Beschichtung aufbringt, bevor diese Isolatoren
mit den metallischen Profilteilen zum Verbundprofil verbunden werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die Außenseite
der Isolatoren eine elektrisch leitende Beschichtung aus Metall, insbesondere Aluminium,
Kupfer, Eisen, aus Kohlenstoff oder aus elektrisch leitfähigem Kunststoff aufbringt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die elektrisch leitende
Beschichtung aus dem gleichen Metall bildet, aus dem die Profilteile des Verbundprofils
bestehen.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die elektrisch leitende
Beschichtung auf die Isolatoren mit einer Dicke zwischen 1 und 10 µ, vorzugsweise
zwischen 1 und 3 µ aufbringt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Grenzbereich von
0,1 bis 0,5 mm Breite unbeschichtet beläßt.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die elektrisch leitende
Beschichtung auf die Isolatoren durch Flammspritzen, elektrodenloses Plasmaspritzen,
Lichtbogenspritzen, Niederdruckplasmaspritzen oder mittels Ionenstrahlen aufbringt.
9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die elektrisch leitende
Beschichtung auf die Isolatoren galvanisch aufbringt.
10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die elektrisch leitende
Beschichtung durch Koextrusion auf die zu lackierenden Außenseiten der Isolatoren
aufbringt.
11. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Herstellung der
Isolatoren in deren Masse eine leitfähige Substanz, z.B. Leitruße und/oder Metallpulver
gleichmäßig verteilt, die bis an die Außenseite der Isolatoren reicht und dort die
punktweise elektrisch leitende Schicht bildet.
12. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die elektrisch leitende
Beschichtung der Isolatoren aus einem Primer bildet, der die Lackhaftung am Kunststoff
des Isolators erhöht und gleichzeitig leitfähigkeitserhöhende Substanzen enthält.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man als Primer Polyester-,
Epoxyd-, Polyisozyanat-Harze oder Nitrozellulose, vermischt mit Lösungsmittel verwendet
und diesen Substanzen zur Erhöhung der Leitfähigkeit Leitruße und/oder Metallpulver
beimischt.
14. Isolator (4, 5) für ein Verbundprofil (1), z.B. für Rahmen von Fenstern, Türen und
Fassadenelementen, mit zwei Profilteilen (2, 3) aus Metall, die von dem Isolator (4,
5) als Wärmedämmbrücken miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf
eine Außenseite des Isolators (4, 5) eine dünne, elektrisch leitende Beschichtung
(6) aufgebracht ist, die beim Sintern eines Lackpulvers dessen Haftung auf dem Isolator
(4, 5) verbessert, wobei entweder je ein schmaler Grenzbereich (7, 8) an den Kanten
der an die Isolatoren (4, 5) anschließenden, metallischen Profilteile (2, 3) unbeschichtet
ist oder die elektrisch leitende Beschichtung (6) auf die Isolatoren (4, 5) in Form
einer unzusammenhängenden, diskontinuierlichen, insbesondere punktweisen Schicht aufgebracht
ist.