Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sprühapplikation eines Reaktionsharzes, insbesondere Polyester- oder Vinylharzes, für ein Gelcoat auf der Oberfläche eines Formteils.
Die Applikation von Reaktionsharzen für ein Gelcoat erfolgt mit zunehmender Größe der zu beschichtenden Formteile immer häufiger in Sprühverfahren. Die Harze für ein Gelcoat werden pneumatisch oder hydraulisch über Düsen zerstäubt. Dadurch ist es möglich, große Flächen in kurzer Zeit gleichmäßig zu beschichten.
Dabei entstehen nachteilige Materialverluste durch Tropfen des Sprühnebels, die sich nicht auf dem zu beschichtenden Objekt niederschlagen, bzw. nicht auf der zu beschichtenden Oberfläche des Formteiles abscheiden. Ein solcher "Overspray-Effekt" tritt verstärkt in den Ecken und Randbereichen des Formteiles auf und verursacht außerdem unerwünschte Verschmutzungen der apparativen Installationen für die Sprühanlage.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die durch den "Overspray-Effekt" bewirkten Materialverluste zu verringern.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens zur Sprühapplikation eines Gelcoats ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 7.
Das zur Herstellung eines Gelcoats verwendete Reaktionsharz wird über eine Düse zerstäubt. Ein elektrisches Feld dirigiert das Beschichtungsmaterial, das versprühte Reaktionsharz, zum Formteil bzw. Werkstück. Das elektrische Feld wird durch einen Hochspannungsgenerator bereitgestellt. Die entstehenden elektrischen Feldlinien treten aus einer spitzen Elektrode aus, die in geringer Entfernung zur das Reaktionsharz versprühenden Düse angeordnet ist. Die ausgetretenen Feldlinien verlaufen dann zum geerdeten Formteil. Die durch die Verdüsung beschleunigten Harztröpfchen für das Gelcoat bewegen sich entlang dieser Feldlinien, wodurch ein unerwünschter "Overspray-Effekt" weitgehend vermindert wird. Die erfindungsgemäße Verarbeitung des Reaktionsharzes für ein Gelcoat im elektrostatischen Verfahren ermöglicht den Aufbau einer Schichtstärke von bis zu 1000 um in einem Arbeitsgang.
Es ist eine gleichmäßige Beschichtung des Formteils auch in Bereichen mit anspruchsvollen Geometrien gewährleistet, wobei lokale Harzanhäufungen in Ecken mit den dadurch entstehenden Schadensbildern vermieden werden. Auch Nachlässigkeiten bei der Sprühverarbeitung werden durch das elektrostatische Verfahren kompensiert.
Zur Erzeugung des elektrostatischen Feldes ist eine Ausgangsspannung im Bereich bis 200 kV DC negativ besonders vorteilhaft.
Eingesetzt werden können auf der Anlagenseite Elektrostatik-Sprühpistolen oder- Köpfe mit elektrostatischer Zerstäubung oder elektrostatischer Wirkung auf das zu versprühende Harz mit interner oder externer Aufladung, wie beispielsweise Airless-Verfahren, luftunterstützes Airless-Verfahren, luftzerstäubende, rotierende Sprühglocke, Sprühscheiben oder Sprühteller.
Mit besonderem Vorteil wird dem Reaktionsharz vor seiner Austragung durch Verspritzen bzw. Verdüsen wenigstens ein seine elektrische Leitfähigkeit erhöhendes Additiv zugesetzt. Derartige Leitfähigkeitsadditive sind zum Beispiel Alkohole, Aldehyde, Karbonsäuren und Ketone. Außerdem auch noch Wasser, aber auch Metallverbindungen und Metallfüllstoffe wie Aluminiumgrieß. Auch Kohle- und Grafitfasern können Leitfähigkeitsadditive bilden.
Besonders vorteilhaft sind den Reaktionsharzen zugesetzte Pigmente, beispielsweise eine Zugabe einer 10 bis 20-%igen Pigmentpaste. Durch die Vielzahl der eingesetzten organischen und anorganischen Pigmente zur Darstellung einer umfangreichen Farbpalette für das Gelcoat ergeben sich ebenfalls nicht unerhebliche Einwirkungen auf die Leitfähigkeit des zu applizierenden Reaktionsharzes.
Eine radikalische Vernetzung des Harzes lässt sich durch den Zerfall eines Peroxids initiieren. Die dabei gebildeten Radikale erhöhen ebenfalls in starkem Maße die Leitfähigkeit des applizierten Gelcoats; in Abhängigkeit von der Art und Konzentration des eingesetzten Peroxids.
Die Einwirkung der Verarbeitung im elektrostatischen Verfahren lässt sich somit durch die Beeinflussung der Leitfähigkeit des Reaktionsharzes entsprechend steuern. Eine vorteilhafte elektrostatische Verarbeitbarkeit wird u. a. mit BYK ES 80 in Konzentrationen zwischen 0,05 und 1 Gew%, abhängig z.B. von der Pigmentierung des Gelcoats, erzielt. BYK ES 80 ist die Lösung eines Alkylolammoniumsalzes eines ungesättigten sauren Carbonsäureesters.
Das elektrostatische Versprühen von Lacken ist bekannt. Es lässt sich jedoch nicht ohne weiteres auf die Verarbeitung von Reaktionsharzen übertragen. Mit versprühtem Lack ist eine Schichtstärke von lediglich etwa 15 µm erreichbar. Zur Herstellung eines Gelcoats ist, wie bereits erwähnt, demgegenüber eine Schichtstärke von mindestens 650 µm aufzubauen. Erst dadurch ist ein ausreichendes Reaktionsvolumen geschaffen, welches das Entstehen einer exothermen Vernetzungsreaktion des eingesetzten Reaktionsharzes möglich macht.
Unterschreitungen der empfohlenen Schichtstärke für ein Reaktionsharz führen zu einer Unterhärtung oder sogar zum Austrocknen des daraus gebildeten Gelcoats, denn der Reaktionsverdünner verdunstet relativ rasch, so dass eine vollständige Vernetzung der Moleküle des Reaktionsharzes nicht mehr möglich ist. Von der aufgetragenen Schichtstärke sind sämtliche Eigenschaften des entstehenden Gelcoats direkt abhängig.
Um ein Auftragen des Reaktionsharzes in den angegebenen Schichtstärken zu ermöglichen und ein Ablaufen des schichtstarken Materials an senkrechten Flächen zu vermeiden, wird das Reaktionsharz vor seiner Sprühapplikation thixotropiert. Das thixotrope Verhalten wird jedoch von einem Anstieg der Viskosität des Reaktionsharzes begleitet.
Dieser Anstieg der Viskosität kann die Verarbeitung durch Sprühapplikation behindern bzw. nachteilig beeinflussen. Um dies zu vermeiden, wird das Reaktionsharz vor seiner Sprühapplikation erwärmt. Für die Erwärmung kann beispielsweise ein Durchlauferhitzer verwendet werden. Die optimale Temperatur ist systemabhängig und liegt zwischen 20° und 30°C. Gute Ergebnisse werden z.B. bei 24° erzielt. Die Viskosität wird mit Prüfmittel "Brookfield RV/DV-II Spd. 4/4 rpm (20°) mit 13,5 +/- 2,5 Pas für das nicht pigmentierte Gelcoat bestimmt.
In der Zeichnung ist ein Schema der elektrostatischen Verfahrenstechnik dargestellt.
Das Reaktionsharz für ein Gelcoat wird, wie in bisher üblichen Verfahren, über eine Düse 1 zerstäubt. Ein elektrisches Feld, welches das versprühte Beschichtungsmaterial zum Formteil 2 dirigiert, wird durch einen hier nicht weiter dargestellten Hochspannungsgenerator bereitgestellt. Das entstehende elektrische Feld tritt aus einer Spitzenenelektrode 3, die in geringer Entfernung zur Düse 1 angeordnet ist, aus, und verläuft dann zum geerdeten Formteil 2. Die durch die Verdüsung beschleunigten Harztröpfchen für das Gelcoat bewegen sich entlang der das elektrische Feld bildenden Feldlinien.
Der Sprühnebel 4 ist durch das elektrische Feld negativ geladen, wie es hier angedeutet ist. Der entsprechende Gegenpol des elektrischen Feldes ist an das Formteil angeschlossen, welches hier durch einen positiven Pol angedeutet ist.
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