DE102010030232B4

DE102010030232B4 - Kleinteilebeschichtungsanlage

Info

Publication number: DE102010030232B4
Application number: DE102010030232.5A
Authority: DE
Inventors: Christof Diener
Original assignee: Diener Electronic & Co KG GmbH
Current assignee: Diener Electronic & Co KG GmbH
Priority date: 2010-06-17
Filing date: 2010-06-17
Publication date: 2014-12-18
Anticipated expiration: 2030-06-18
Also published as: DE102010030232A1

Abstract

Kleinteilebeschichtungsanlage (1) mit einer Prozesskammer (2) zur Beschichtung oder Lackierung der Kleinteile (4), in der Mittel zur Erzeugung eines Plasmas zur Oberflächenmodifizierung der Kleinteile (4) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Prozesskammer (2) eine Schutzabdeckung (10) für die Mittel zur Erzeugung des Plasmas wegklappbar angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kleinteilebeschichtungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Unter Beschichten wird im Rahmen der Erfindung das Auftragen von dünnen Schichten jeder Art, das Lackieren usw. verstanden.
Eine Anlage der eingangs genannten Art ist beispielsweise in der DE 10 2004 013 515 A1 beschrieben.
Dieses Dokument betrifft ein bekanntes Verfahren zum Lackieren von Kleinteilen, bei dem schüttfähige Kleinteile in einer Maschine im Bereich des Sprühstrahles zumindest einer Spritzpistole umgewälzt werden.
Weiterhin ist durch die WO 2007 022 954 A1 eine Vorrichtung zur Beschichtung von Kleinteilen mit einer in Rotation versetzbaren Trommel zur Aufnahme und Umwälzung der Kleinteile, einer Sprüheinrichtung zum Aufbringen von Beschichtungsmaterial auf die Kleinteile im Inneren der Trommel und einer Trocknungseinrichtung zum Erwärmen, Trocknen und/oder Härten des auf die Kleinteile aufgebrachten Beschichtungsmaterials im Inneren der Trommel sowie ein entsprechendes Verfahren bekannt geworden.
Die Haftung der Beschichtung auf den Kleinteilen ist in der Regel nur gewährleistet, wenn eine aufwändige Vorbehandlung der Oberflächen der Kleinteile durchgeführt wird.
Bekannte Vorbehandlungen sind eine Nassreinigung der Oberflächen oder auch eine Plasmabehandlung der Oberflächen.
Die Nassreinigung wird für Elastomere angewandt und umfasst eine gründliche Reinigung sowie eine schonende Trocknung.
Die Plasmabehandlung ist relativ zeit- und personalintensiv, da verschiedene Arbeitsschritte erforderlich sind. Des weiteren muss darauf geachtet werden, dass die zu behandelnden Teile unmittelbar nach der Plasmabehandlung in die Drehtrommel der Kleinteilebeschichtungsanlage verbracht werden, da die Aktivierung der Oberfläche nach kurzer Zeit nachlässt.
Eine weitere Kleinteilebeschichtungsanlage ist durch die Anlage Quadrant coater der Cleaning Technologies Group LL USA bekannt geworden.
Durch die DE 20 2004 021 022 U1 und die DE 20 2004 021 021 U1 ist eine Fördereinrichtung für Schüttgüter bekannt geworden, die eine dielektrisch behinderte Barriereentladung umfasst.
Poröses Material wird durch ein in DE 101 21 367 A1 beschriebenes Verfahren kontinuierlich durch eine Corona-Entladung geführt.
DE 196 12 270 C1 betrifft die Behandlung von Schüttgütern oder Pulvern mithilfe eines Niederdruckplasmas.
Weiterhin ist aus der DE 102 40 160 A1 ein Trommelbeschichter bekannt geworden, in dem Bauteile mit einem Plasma behandelt werden.
Die CH 673 962 A5 sowie die DE 10 2005 039 875 C5 offenbaren Beschichtungsanlagen, in denen mittels einer Sprühvorrichtung Beschichtungen auf in der Beschichtungsanlage behandelte Bauteile aufgetragen werden.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Kleinteilebeschichtungsanlage der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Haftung der Beschichtung gewährleistet ist und die Vorbehandlung der Oberflächen der Kleinteile möglichst einfach durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Kleinteilebeschichtungsanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Plasmaquelle kann bei einer möglichen Anwendung der Erfindung unter Atmosphärendruck arbeiten, um den technischen Aufwand, die Behandlungszeit und damit die Behandlungskosten niedrig zu halten.
Vorteile der Erfindung sind:

– die behandelten Teile sind von höherer Qualität, da die Lagerzeit entfällt (die Teile sind nach der Plasmabehandlung z. T. nur 30 min lagerfähig);
– die Plasmabehandlung kann auch während des Lackierens aktiviert werden;
– es können Substanzen zur Plasmapolymerisation gebracht werden, die dann aufgesprüht werden (Die Polymerisation kann auch durch das Plasma ausgelöst werden. Die Behandlung erfolgt dann umgekehrt. Zuerst wird ein Monomer aufgesprüht, welches durch die nachfolgende Plasmabehandlung polymerisiert. Es sollte erwähnt werden, dass das Plasma zu unterschiedlichen Zeiten aktiviert werden kann und dass das aufgesprühte Material nicht zwangsläufig ein Lack sein muß.);
– umweltfreundlich, da auf teure und gesundheitsschädliche Haftvermittler/Primer verzichtet werden kann.

In technisch einfacher Umsetzung können die Mittel zur Plasmaerzeugung durch eine Elektrode ausgebildet sein.
Zum Schutz der Plasmaquelle vor einer Beschichtung, Lackierung oder sonstigen Verschmutzung der Plasmaquelle in der Prozesskammer ist eine Schutzabdeckung für die Mittel zur Erzeugung des Plasmas vorgesehen.
Die Schutzabdeckung ist bewegbar ausgebildet, um die Plasmaquelle zu schützen, wenn dies erforderlich ist. Die Schutzabdeckung kann beispielsweise weggeklappt werden, wenn die Plasmaquelle in Betrieb ist. Dann können Kleinteile in der gesamten Prozesskammer vorbehandelt werden.
Alternativ ist es denkbar, eine Transfereinrichtung zur Bewegung der Mittel zur Erzeugung des Plasmas in und aus der Prozesskammer vorzusehen. Dann kann die Plasmaquelle in die Prozesskammer integriert werden, wenn dies erforderlich ist.
Zur Unterstützung der Plasmabehandlung kann eine Zuführeinrichtung für Prozessgase ausgebildet sein.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird anhand der Figur näher erläutert.
Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Kleinteilebeschichtungsanlage mit integrierter Plasmaanlage. Mithilfe der Kleinteilebeschichtungsanlage können Schüttgüter oder Kleinteile lackiert werden.
Aus der Figur ist ersichtlich, dass eine Kleinteilebeschichtungsanlage 1 eine Prozesskammer 2 umfasst, die üblicherweise durch eine drehbar gelagerte Mischtrommel ausgebildet ist. Es ist eine Zuführung 3 für eine Flüssigfarbe oder eine andere Chemikalie (Lieferant Firma Fluka) und eine nicht dargestellte Sprüheinrichtung zum Besprühen der Kleinteile, wie beispielsweise eine Sprühpistole, vorgesehen. Die Chemikalien können flüssig oder pastös sein. In der Prozesskammer 2 kann ein Mischorgan drehbar angeordnet sein, um den Inhalt der Prozesskammer 2, im wesentlichen zu behandelnde Werkstücke 4 aus Kunststoff, zu bewegen. Die Aufgabe der Prozeßkammer ist nicht, die Chemikalie zu bewegen, sondern tatsächlich nur die Ausrichtung der Kleinteile in Richtung Sprühpistole zu ändern, damit letzlich alle Seiten der Kleinteile besprüht werden können. Die Menge der in der Kammer vorliegenden Chemikalie ist vernachlässigbar. Die Kleinteile „schwimmen” keineswegs in der Chemikalie, sie werden lediglich besprüht bzw. benebelt.
Die Kleinteilebeschichtungsanlage 1 weist außerdem Einlassöffnungen 5, 6 für eine Spülflüssigkeit und für Druckluft auf. Spülflüssigkeit und Druckluft können verwendet werden, um die Prozesskammer 2 nach der Behandlung der Werkstücke 4 zu reinigen und für eine neue Behandlung vorzubereiten.
Weiterhin ist in der Prozesskammer 2 eine Elektrode 7 angeordnet, die Teil einer zuschaltbaren Plasmaanlage ist. Die Beschreibung der Plasmaanlage als „Elektrode” ist sehr vereinfacht dargestellt. Jedoch sollte erwähnt werden, dass auch Teile des Generators in die Anlage eingebracht werden können, wie z. B. ein Tesla-Transformator. Mithilfe der Elektrode 7 kann in der Prozesskammer 2 ein Plasma erzeugt werden. Die Elektrode 7 ist zur Erzeugung des Plasmas ausgebildet, um elektrische oder elektromagnetische Energie in ein in der Prozesskammer 2 vorhandenes Gas einzuspeisen. Ein elektrischer Generator 8 ist zur Beaufschlagung der Elektrode 7 mit elektrischer Spannung eingerichtet. Für das Prozessgas ist eine Zuführung 9 ausgebildet. Als Plasmaquelle kommen Vorrichtungen nach dem Plasmajet-(beispielsweise ein Plasmabeam der Firma Diener), Sprühcorona, Corona-Barrierenentladungs- oder Tesla-Transformator-Prinzip in Betracht. Der Betrieb der Plasmaanlage ist mit Gleichspannung, Nieder- oder Hochfrequenz großer Amplitude (einige 100 V bis mehrere KV) denkbar.
Die Plasmaanlage kann vor der Lackierung kurzzeitig aktiviert werden, um die Oberflächenenergie der Werkstücke an die Lackierstoffe anzupassen.
Während der Lackierung kann die Elektrode 7 zur Erzeugung des Plasmas in der Prozesskammer 2 durch eine mechanische Vorrichtung geschützt werden. Beispielhaft kann eine Schutzabdeckung 10 während der Lackierung vor der Elektrode 7 angeordnet werden. Es ist aber auch denkbar, die Plasmaquelle durch eine mechanische Vorrichtung (Schleuse) aus der Prozesskammer zu entfernen.
Die Prozesskammer 2 kann gasdicht ausgeführt sein, um die einmalige Befüllung mit Plasma unterstützenden Gasen (Zuführung 11) zu ermöglichen (bevorzugt Edelgase und reiner Stickstoff, sowie kleine Beimischungen von Fluor- und/oder Sauerstoffhaltigen Gasen). Eine Vakuumpumpe 12 kann bei einer Variante der Erfindung vorgesehen sein und ist nicht notwendig, wenn lediglich Prozessgase zugeführt werden sollen. Vielmehr bietet der Anschluss einer Vakuumpumpe an die Prozesskammer die Möglichkeit, ein anderes Plasma, nämlich ein Niederdruckplasmas, zu erzeugen. Wenn die Anlage gasdicht ausgeführt wird, so ist auch der Nieder- und überdruckbereich zwischen 0,05 mbar und 2 bar für die Plasmaerzeugung interessant. Ein geringer Gasdurchfluß während der Plasmabehandlung zur Aufrechterhaltung der benötigten Gasreinheit ist ebenfalls denkbar. Auch können den Kleinteilen Fremdkörper beigemischt werden, die während der Plasmabehandlung gezielt Stoffe ausgasen (z. B. Fluor aus Teflon-Teilen) um die Effizienz der Plasmabehandlung zu erhöhen. Auch kann die Plasmabehandlung durch gasförmige Sekundärerzeugnisse unterstützt werden, wie z. B. Ozon, welches durch Plasmen in sauerstoffhaltiger Umgebung erzeugt wird.
Es sollte betont werden, dass die Beschichtung durch die KBA nicht nur dem Auftragen von Farbe dienen, sondern auch zur Erzeugung funktionaler Schichten (hydrophobe oder hydrophile Schichten, Gleitlackbeschichtungen, Nanobeschichtungen etc.) genutzt werden kann.

Claims

Kleinteilebeschichtungsanlage (1) mit einer Prozesskammer (2) zur Beschichtung oder Lackierung der Kleinteile (4), in der Mittel zur Erzeugung eines Plasmas zur Oberflächenmodifizierung der Kleinteile (4) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Prozesskammer (2) eine Schutzabdeckung (10) für die Mittel zur Erzeugung des Plasmas wegklappbar angeordnet ist.
Kleinteilebeschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel durch eine Elektrode (7) ausgebildet sind.
Kleinteilebeschichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Transfereinrichtung zur Bewegung der Mittel zur Erzeugung des Plasmas in und aus der Prozesskammer (2) vorgesehen ist.
Kleinteilebeschichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuführeinrichtung (9) für Prozessgase oder Prozesschemikalien ausgebildet ist.