-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines Bandes, insbesondere
eines Metallbandes, mit Pulver, bei dem von einem Pulverfördersystem
Pulver in ein Pulverbeschichtungssystem gefördert wird, wobei das Pulverbeschichtungssystem das
Pulver auf das sich in Förderrichtung
relativ zum Pulverbeschichtungssystem bewegende Band aufträgt. Des
weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Beschichten
eines Bandes.
-
Beschichtungsverfahren
und zugehörige Vorrichtungen
sind im Stand der Technik bekannt. Mit ihnen wird beispielsweise
Pulverlack auf ein Metallband aufgebracht, um es mit einer Lackschicht
zu versehen. Nach einer weit verbreiteten Möglichkeit wird das zu beschichtende
Metallband an Gruppen von Sprühpistolensystemen
vorbeigeführt,
die das Pulver auf die Bandoberfläche aufbringen. Das Band bewegt
sich dabei kontinuierlich relativ zu den Sprühpistolensystemen. Diese Systeme
sind aufgrund ihrer Bauweise und der physikalischen Randbedingungen
in ihrer Leistungsfähigkeit
begrenzt. Mit ihnen können
Bandgeschwindigkeiten von maximal 25 m/min erreicht werden. Auch
die Qualität
der aufgebrachten Schicht ist hinsichtlich der Schichtdickenverteilung
und der Erstauftragsrate eingeschränkt.
-
In
der
US 57 69 276 ist
ein Pulverbeschichtungssystem offenbart, das den von einem Pulverfördersystem
zugeführten
Pulverlack über
ein Bürstenrollensystem
zu einer Pulverwolke zerstäubt,
die Pulverpartikel in einem elektrischen Feld statisch auflädt und diese
dann auf dem geerdeten Metallband niederschlägt. Mit einem solchen System
sind bereits Beschichtungsgeschwindigkeiten von über 100 m/min erreichbar. Auch
die Qualität
der aufgebrachten Schichten liegt hinsichtlich der Schichtdickenverteilung
und der Erstauftragsrate über
den Vergleichswerten von Sprühpistolensystemen.
Das Pulverfördersystem
besteht hier lediglich aus einem trichterförmigen Aufsatz oberhalb der
rotierenden Bürsten, der
sich über
die Breite des zu beschichtenden Bandes erstreckt.
-
Aus
der
US 53 14 090 ist
ein Beschichtungssystem für
die Pulveraufbringung auf ein Metallband bekannt, das gleichermaßen ein
Bürstenrollensystem
zur Verstäubung
des Pulvers einsetzt. Das Pulverfördersystem besteht hier aus
einem Vorratsbehälter,
der hinreichend mit Pulver gefüllt
ist. Im Bodenbereich des Vorratsbehälters befindet sich eine Öffnung,
die sich über
die Breite des zu beschichtenden Metallbandes erstreckt und von
der aus Pulver zu den Rotationsbürsten
gelangt. Die Rotationsbürste
nimmt den Pulverlack vom Auslass des Vorratsbehälters ab und gibt es über die
Breite einheitlich auf das darunter angeordnete Metallband ab. Um
eine gleichmäßige Verteilung
des Pulverlacks über
die gesamte Breite des Bürstenrollensystems
und damit über
die Breite des zu beschichtenden Metallbandes zu erreichen, wird
der Vorratsbehälter
hinreichend gefüllt
gehalten.
-
Weiterhin
ist aus der WO 02/078854 A1 ein System zur kontinuierlichen Beschichtung
eines Metallbandes über
eine Flachstrahldüse
bekannt. Die Öffnung
der Schlitzdüse
entspricht der Breite des zu beschichtenden Metallbandes. Der Pulverlack
wird vor dem Eintritt in die Flachstrahldüse in einer separaten Kammer
fluidisiert, um eine homogene Verteilung des austretenden Pulverlack-Strahls
zu erreichen.
-
Ein
Pulverfördersystem – hier zur
Förderung von
Pulver zu einer Sprühpistole – ist aus
der WO 03/024612 A1 bekannt. Das Fördersystem hat einen Zylinderraum,
in dem ein Kolben beweglich angeordnet ist. Weiterhin sind Mittel
vorgesehen, mit denen Druckluft in den Zylinderraum eingegeben werden kann.
Ein Ventil befindet sich in einer Leitung von einem Pulverbehälter zum
Zylinderraum; ein weiteres Ventil ist in einer vom Zylinderraum
weg führenden Austragsleitung
angeordnet. Ein optimales Fördern von
Pulver wird dadurch erreicht, dass – bei entsprechender Steuerung
der Ventile – zunächst der
Kolben in seine obere Totpunktlage bewegt wird; der Zylinderraum
ist dabei mit Pulver gefüllt.
Nach einer kurzen Wartezeit wird Druckluft in den als Förderkammer
fungierenden Zylinder eingegeben. Nach einer weiteren kurzen Wartezeit
wird der Kolben unter Zufuhr von Druckluft bewegt, wobei die Zufuhr
von Druckluft vor Erreichen des unteren Totpunkts beendet wird.
-
Weitere
Vorrichtungen, die zum Aufbringen von pulverförmigem Material auf ein Band
geeignet sind, sind in der WO 00/25934 A1, aus der WO 01/85353 A1,
aus der
US 38 66 571 ,
aus der
DE 197 07
157 A1 , aus der US 2001/0010205 A1, aus der
US 54 39 704 , aus der
US 57 18 767 , aus der
US 58 43 515 , aus der
US 60 17 394 , aus der
US 61 32 511 , aus der
US 65 47 884 , aus der US 2003/0177979
und aus der
US 67 66 763 bekannt.
-
Nachteilig
ist bei den vorbekannten Verfahren und Vorrichtungen, dass keine
gezielte individuelle Anpassung der Dichteverteilung und der Menge des
aufzubringenden Pulverlacks quer zur Förderrichtung des zu beschichtenden
Bandes möglich
ist. Insbesondere ist eine gezielte Beeinflussung des zu beschichtenden
Bandes hinsichtlich des aufzubringenden Pulverlackstromes über der
Breite des Bandes nicht möglich.
Die mit den bekannten Vorrichtungen erzielbare Ausbildung der Pulverlackwolke
bzw. des Pulverlackstrahls ist ausschließlich über die geometrische Ausbildung
der Beschichtungssysteme möglich
und nur global, nicht spezifisch beeinflussbar.
-
Um
den Qualitätsanforderungen
der Beschichtung bezüglich
der geometrischen Flexibilität des
zu beschichtenden Bandes und der Schichtdickenverteilung zu genügen, ist
eine lokale Steuerung und Kontrolle der aufzubringenden Pulverlackmenge wünschenswert
bzw. erforderlich, die die bekannten Systeme nicht leisten können.
-
Der
Erfindung liegt im Lichte der vorstehend beschriebenen Lösungen für das Pulverbeschichten eines
Bandes daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass die genannten Nachteile
behoben werden. Insbesondere soll es möglich werden, die auf das Band
aufzubringende Pulverschicht lokal besser kontrollieren und beeinflussen
zu können.
-
Diese
Aufgabe wird durch die Erfindung verfahrensgemäß dadurch gelöst, dass
der Volumenstrom an Pulver, der das Pulverfördersystem dem Pulverbeschichtungssystem
zuführt,
in Richtung quer zur Förderrichtung
gemäß einem
vorgegebenen Verlauf zugeführt
wird.
-
Während hinsichtlich
der Zuführung
des Pulverstroms vom Pulverfördersystem
zum Pulverbeschichtungssystem im Stand der Technik mit Blick auf die
Richtung quer zur Förderrichtung
keine Lösungen bekannt
sind, die diesbezüglich
eine Variabilität
erlauben, sieht die Erfindung also gezielt vor, dass ein definierter
Volumenstrom an Pulver in Richtung der Breitenerstreckung gefördert wird.
Der so in das Pulverbeschichtungssystem geförderte Volumenstrom wird dann
in bekannter Weise vom Pulverbeschichtungssystem auf das zu beschichtende
Band abgegeben.
-
Eine
bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Pulverfördersystem
mindestens eine Austragseinheit aufweist, die zur Erzeugung eines
vorgegebenen Volumenstroms in Richtung quer zur Förderrichtung
bewegt wird. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Pulverfördersystem
zwei Austragseinheiten aufweist, die zur Erzeugung eines vorgegebenen
Volumenstroms in Richtung quer zur Förderrichtung bewegt werden.
-
Der
Volumenstrom an Pulver kann dabei durch Vorgabe der Pulver-Abgabemenge
pro Zeit aus der mindestens einen Austragseinheit beeinflusst werden.
Alternativ und additiv ist es möglich, dass
der Volumenstrom an Pulver durch Vorgabe der Bewegungsgeschwindigkeit
der mindestens einen Austragseinheit in Richtung quer zur Förderrichtung beeinflusst
wird. Eine weitere Beeinflussungsmöglichkeit des Volumenstroms
besteht in der Vorgabe des Verfahrmusters der mindestens einen Austragseinheit
in Richtung quer zur Förderrichtung.
-
Ein
alternatives Realisierungskonzept der Erfindung sieht vor, dass
das Pulverfördersystem eine
Anzahl in Richtung quer zur Förderrichtung
nebeneinander ortsfest angeordneter Austragseinheiten aufweist,
die zur Erzeugung eines vorgegebenen Volumenstroms in Richtung quer
zur Förderrichtung so
gesteuert oder geregelt werden, dass sie eine individuelle Förderleistung
erbringen.
-
Das
auf das Band aufzubringende Pulver ist vorzugsweise Pulverlack.
-
Die
Vorrichtung zum Beschichten des Bandes hat ein Pulverfördersystem
und eine Pulverbeschichtungssystem, wobei das Pulver von dem Pulverfördersystem
in das Pulverbeschichtungssystem gefördert wird und wobei das Pulverbeschichtungssystem
das Pulver auf das sich in Förderrichtung
relativ zum Pulverbeschichtungssystem bewegende Band aufträgt. Die
Erfindung sieht Mittel vor, mit denen ein vorgegebener Volumenstrom
an Pulver in Richtung quer zur Förderrichtung
aus dem Pulverfördersystem
dem Pulverbeschichtungssystem zugeführt werden kann.
-
Dabei
kann das Pulverfördersystem
mindestens eine Austragseinheit aufweisen, die mit Bewegungsmitteln
in Richtung quer zur Förderrichtung
beweglich ist; es können
insbesondere zwei Austragseinheiten vorgesehen werden, die jeweils
mit Bewegungsmitteln in Richtung quer zur Förderrichtung beweglich sind.
Dabei werden die Bewegungsmittel so angeordnet bzw. so angesteuert,
dass eine Kollision der Austragseinheiten ausgeschlossen ist. Es
können
auch separate Verfahrenschienen für jede Austragseinheit vorgesehen
werden.
-
Das
Pulverfördersystem
kann eine Anzahl in Richtung quer zur Förderrichtung ortsfest nebeneinander
angeordnete Austragseinheiten aufweisen, die mit Steuer- oder Regelmitteln
in Verbindung stehen, mit denen die Austragseinheiten zur Abgabe
eines vorgegebenen Volumenstroms Pulver veranlasst werden können.
-
Bewährt hat
es sich dabei, wenn das Pulverbeschichtungssystem mindestens eine
sich über
die Breite des zu beschichtenden Bandes erstreckende Rotationsbürste aufweist,
mit der das aufzubringende Pulver zerstäubbar ist. Ferner können Mittel
zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes zwischen dem zu beschichtenden
Band und dem Pulverbeschichtungssystem vorgesehen werden.
-
Eine
bevorzugte Ausgestaltung des Pulverfördersystems sieht vor, dass
dieses mindestens eine Druckkammer aufweist, in die zu förderndes
Pulver angesaugt und aus der zu förderndes Pulver abgegeben werden
kann, wobei Mittel vorgesehen sind, mit denen zeitlich gesteuert
ein Überdruck
und/oder ein Unterdruck in der Druckkammer aufgebaut werden kann.
-
Mit
der vorgeschlagenen Ausgestaltung eines Verfahrens und einer Vorrichtung
zur Pulverbeschichtung ist es möglich,
die applizierte bzw. aufgebrachte Schichtdicke lokal zu kontrollieren
und fast beliebig zu beeinflussen.
-
Eine
unmittelbare Nutzung des Verfahren bzw. der Vorrichtung betrifft
die Anpassung der Beschichtungsanlage auf die aktuelle Breite des
Bandes.
-
Wenngleich
grundsätzlich
eine gleichmäßige Schichtdicke
des Pulvers auf dem Band angestrebt wird, ist es mit dem Erfindungsvorschlag
auch möglich,
einen vorgegebenen Verlauf der Dicke der Schicht über der
Breitenkoordinate des Bandes zu erzeugen, wie es mit den vorbekannten
Verfahren und Vorrichtungen nicht möglich ist.
-
In
der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der
Erfindung dargestellt. Es zeigen:
-
1 eine
Prinzipdarstellung einer Beschichtungsanlage zur Pulverbeschichtung
eines Metallbandes in der Seitenansicht,
-
2 die
zu 1 zugehörige
Draufsicht auf die Beschichtungsanlage,
-
3 eine
zu 2 alternative Ausgestaltung der Beschichtungsanlage,
-
4 eine
weitere zu 2 alternative Ausgestaltung
der Beschichtungsanlage und
-
5 die
Seitenansicht des Pulverbeschichtungssystems der Beschichtungsanlage
mit einigen Details.
-
In 1 ist
schematisch eine Beschichtungsanlage zur Pulverbeschichtung eines
Metallbandes 1 skizziert. Das Metallband 1 bewegt
sich kontinuierlich in Förderrichtung
F relativ zur Beschichtungsanlage. Diese besteht im wesentlichen aus
zwei Komponenten, nämlich
aus einem Pulverfördersystem 2,
das Pulver P von einem nicht dargestellten Vorratsbehälter fördert, und
einem Pulverbeschichtungssystem 3, das das vom Pulverfördersystem 2 geförderte Pulver
empfängt.
Das Pulverbeschichtungssystem 3 bringt das Pulver P auf
die Oberfläche
des Metallbandes 1 auf.
-
In 2 ist
zu sehen, dass das Metallband 1 eine definierte Breite
B aufweist. Das Fördern
eines Volumenstromes Q vom Pulverfördersystem 2 zum Pulverbeschichtungssystem 3 erfolgt
in der Weise, dass eine Austragseinheit 4 von einer nicht
dargestellten Steuerung so angesteuert wird, dass sie eine individuelle
und spezifische Pulver-Abgabemenge pro Zeit q abgibt und an das
Pulverbeschichtungssystem 3 liefert. Die Verteilung des
zum Pulverbeschichtungssystem 3 gelieferten Pulvers über der Breite
des Metallbandes 1 wird dadurch beeinflusst, dass die Austragseinheit 4 mit
einem Bewegungsmittel 5 quer zur Förderrichtung F des Metallbandes 1, nämlich in
die in 2 eingetragene Richtung H, bewegt wird. Die Bewegungsgeschwindigkeit
ist mit v angegeben.
-
Die
Austragseinheit 4 kann dabei mit im wesentlichen konstanter
Geschwindigkeit v (von Beschleunigungsphasen an den Umkehrpunkten
abgesehen) bei konstanter Pulver-Abgabemenge pro Zeit q über die
Breite B des Metallbandes 1 oszillieren, so dass sich eine über die
Breite gleichmäßige Versorgung
des Pulverbeschichtungssystems 3 mit Pulver ergibt.
-
Zur
Einstellung der Beschichtungsvorrichtung auf eine andere Bandbreite
B sind lediglich die Umkehrpunkte der Austragseinheit zu ändern, was elektronisch
erfolgen kann. Damit erhält
die Beschichtungsvorrichtung eine sehr große Flexibilität hinsichtlich
der Beschichtung unterschiedlich breiter Metallbänder.
-
Es
ist aber auch möglich,
durch eine Veränderung
des Pulver-Abgabevolumen- oder
-massestroms q über
der Zeit, durch eine Variation im Geschwindigkeitsverlauf v und/oder
durch eine Änderung
des Verfahrmusters der Austragseinheit 4 die Versorgung
des Pulverbeschichtungssystems über der
Bandbreite zu verändern,
um zu einem gewünschten
Dickenprofil Pulver auf dem Band über dessen Breite zu gelangen.
-
Es
wird also auch möglich,
dass die auf dem Metallband 1 aufzubringende Pulverschicht
lokal variiert bzw. homogen und kontrolliert erzeugt werden kann.
-
Mit
zunehmender Beschichtungsgeschwindigkeit, die regelmäßig angestrebt
wird, mit zunehmender Bandbreite und mit zunehmender Dicke der aufgebrachten
Pulverschicht steigt der benötigte
Volumenstrom Pulver an, der von dem Pulverfördersystem 2 auf das
Pulverbeschichtungssystem 3 auszutragen ist. Um einerseits ökonomisch
mit den am Markt verfügbaren
Pulverlackdosierungssystemen arbeiten und andererseits die feine
Dosierbarkeit von kleineren und mittleren Systemen nutzen zu können, sieht
die Lösung
gemäß 3 vor,
die Förderung des
Pulvers auf mehrere Austragseinheiten 4' und 4'' zu
verteilen. Beide Austragseinheit 4' und 4'' haben ein
zugeordnetes Bewegungsmittel 5' bzw. 5'',
mit dem es quer zur Förderrichtung
F in Richtung H bewegt werden kann. Beide Austragseinheiten 4' und 4'' bewegen sich in einer solchen
Weise, dass einerseits die kontrollierte und homogene Pulverlackzuführung über die
gesamte zu beschichtende Breite des Bandes 1 sichergestellt
und andererseits Kollisionen der beiden Einheiten verhindert werden.
-
Weiterhin
ist es möglich,
Pulverlackdosierungssysteme mit geringer, aber ausreichender Fördermenge
ortsfest einzusetzen und diese über
die Breite der Beschichtungsvorrichtung, d. h. über die maximal mögliche Breite
des Bandes 1, in hinreichender Anzahl vorzusehen. Eine
solche Lösung
ist in 4 skizziert. Im Ausführungsbeispiel sind fünf Austragseinheiten 4', 4'', 4''', 4'''' und 4''''' vorgesehen, die in Richtung H über der
Breite des Bandes 1 ortsfest platziert sind. Jede Austragseinheit
ist mit einer nicht dargestellten Steuerung bzw. Regelung versehen,
mit der es möglich
ist, eine definierte Pulver-Abgabemenge pro Zeit q zu veranlassen.
Ein homogener und geometrisch (seitlich) begrenzter Schichtaufbau
auf dem Band 1 kann über
die Zu- oder Abschaltung einzelner Austragssysteme 4 erreicht
werden bzw. es ist eine kontrollierte Variation der Förderleistung
einzelner Austragseinheiten 4 möglich.
-
Als
Pulverfördersysteme 2 kommen
alle geeigneten Lösungen
zum Einsatz, wie sich als solche im Stand der Technik bekannt sind.
Zum Austrag von Pulver P, also zum Transport von Pulver in das Pulverbeschichtungssystem 2,
kann beispielsweise eine Vorrichtung eingesetzt werden, wie sie
in der WO 03/024612 A1 beschrieben ist.
-
Als
Pulverbeschichtungssystem
3 können wiederum Lösungen eingesetzt
werden, wie sie beispielsweise in der WO 02/078854 A1, in der
US 57 69 276 , in der
US 53 14 090 oder in der
EP 0 818 246 B1 offenbart
sind.
-
In 5 ist
ein diesbezügliches
Beispiel angegeben. Skizziert ist ein Pulverbeschichtungssystem 3 zur
Aufbringung zugeführten
Pulvers P auf die Oberfläche
des Bandes 1, das sich in Förderrichtung F kontinuierlich
bewegt. Das Pulverbeschichtungssystem 3 weist eine Kammer 8 auf,
in der zwei Rotationsbürsten 6 angeordnet
sind, die von nicht dargestellten Antrieben gedreht werden. Am Ausgabeschlitz 9 der
Kammer 8 liegt das Pulver P fein verstäubt vor. Zwischen Kammer 8 und
Band 1 wird ein elektrisches Potentialgefälle erzeugt,
wozu Mittel 7 zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes
vorhanden sind. Während
das Band 1 geerdet ist, liegt die Kammer 8 auf
entsprechendem Potentialniveau. Hierdurch wird eine gute Anhaftung
des verstäubten Pulvers
P auf der Bandoberfläche
sichergestellt.
-
Mit
der vorgeschlagenen Anordnung ist also eine lokal kontrollierte
Pulverbeschichtung des Bandes 1 möglich, wobei eine Kombination
aus einem Pulverfördersystem 2 und
einem Pulverbeschichtungssystem 3 zum Einsatz kommt. Das
Pulverbeschichtungssystem 3 stellt den durch das Pulverfördersystem 2 aufgegebenen
Pulverlack in einer solchen Art und Weise zur Verfügung, dass
das Pulver auf das kontinuierlich durchlaufende Metallband appliziert
werden kann und dort bis zum Eintritt in den sich anschließenden Aushärtungsprozess
auf der Bandoberfläche
verbleibt. Die Beschichtungsanlage zeichnet sich durch die genaue
Dosierung des Pulverlack-Volumenstromes und eine geringe zusätzlich erforderliche
Transportluftmenge zur Förderung
des Pulverlackes aus. Durch die geringe Transportluftmenge zum Transport
des Pulvers werden einerseits Interaktionen zwischen dem Pulverlackfördersystem 2 und
dem Pulverlackbeschichtungssystem 3 und andererseits zwischen
den einzelnen Austragseinheiten 4 untereinander weitgehend
eliminiert.
-
- 1
- Metallband
- 2
- Pulverfördersystem
- 3
- Pulverbeschichtungssystem
- 4
- Austragseinheit
- 4'
- Austragseinheit
- 4''
- Austragseinheit
- 4'''
- Austragseinheit
- 4''''
- Austragseinheit
- 4'''''
- Austragseinheit
- 5
- Bewegungsmittel
- 5'
- Bewegungsmittel
- 5''
- Bewegungsmittel
- 6
- Rotationsbürste
- 7
- Mittel
zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes
- 8
- Kammer
- 9
- Ausgabeschlitz
- F
- Förderrichtung
des Bandes
- Q
- Volumenstrom
- H
- Richtung
quer zur Förderrichtung
- q
- Pulver-Abgabemenge
pro Zeit
- v
- Bewegungsgeschwindigkeit
- B
- Breite
des zu beschichtenden Metallbandes
- P
- Pulver