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Die Erfindung betrifft ein Beschichtungssystem zum Beschichten von Gegenständen mit Zwei-Komponenten-Beschichtungsmaterialien, welche jeweils eine erste Materialkomponente und eine zweite Materialkomponente umfassen, wobei bei verschiedenen Zwei-Komponenten-Beschichtungsmaterialien die zweite Materialkomponente identisch ist.
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Beispielsweise werden in der Automobilindustrie Gegenstände wie Fahrzeugkarosserien oder Karosserieteile mit Hilfe von elektrostatisch arbeitenden Applikationseinrichtungen mit Zwei-Komponenten-Beschichtungsmaterialien beschichtet. Gängige Zwei-Komponenten-Beschichtungsmaterialien sind zum Beispiel Epoxidharzlacke, welche als erste Materialkomponente ein Epoxidharz umfassen, welches mit Hilfe eines Härters als zweite Materialkomponente vernetzt wird. Diese beiden Materialkomponenten können erst kurz vor der Applikation miteinander vermischt werden, da das Zeitfenster der Applikationsfähigkeit des Gemisches in bekannter Weise verhältnismäßig kurz ist. Unterschiedliche Epoxidharze zweier verschiedener Epoxidharzlacke werden dabei mit einem identischen Härter vernetzt. Nachfolgend wird der Einfachheit halber von 2K-Beschichtungsmaterialien oder von 2K-Lacken gesprochen.
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Das 2K-Beschichtungsmaterial wird von einer Applikationsvorrichtung abgegeben und einem elektrischen Feld ausgesetzt, in welchem das abgegebene 2K-Beschichtungsmaterial ionisiert und auf Grund elektrostatischer Kräfte zu dem Gegenstand transportiert wird, welcher hierzu z. B. auf Massepotential liegt. Eine solche Applikationsvorrichtung kann beispielsweise ein Hochrotationszerstäuber mit einem rotierenden Glockenteller sein, von dem kleinste Lacktröpfchen abgeschleudert werden, so dass sich ein Lacknebel ausbildet.
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Bei vom Markt her bekannten Beschichtungssystemen für 2K-Beschichtungsmaterialien sind in Strömungs-Zuführrichtung vor der Applikationsvorrichtung ein sogenannter Farbwechsler und eine Mischereinheit angeordnet. Es ist auch bekannt, eine Mischereinheit in die Applikationsvorrichtung zu integrieren. Die Zuführung der Materialkomponenten erfolgt jedoch über den Farbwechsler über ein Leitungssystem, das bis zur Applikationsvorrichtung ein verhältnismäßig großes Volumen vorgibt.
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Nach Abschluss eines Lackiervorganges verbleibt in den Leitungen stets Beschichtungsmaterial, welches nicht auf den Gegenstand appliziert wurde. Wenn ein Gegenstand mit einer anderen Farbe lackiert werden soll als der zuvor beschichtete Gegenstand, muss ein Farbwechsel durchgeführt werden. Hierfür muss dieses Volumen jedoch aufwendig gespült und mit den für den Farbwechsel benötigen Materialkomponenten befüllt werden. Zudem sind die Materialverluste recht groß, da das Leitungssystem ein verhältnismäßig großes Volumen einschließt. Im Hinblick auf umwelt- und ressourcenschonende Techniken ist der Anspruch gestiegen, von diesem Material so wenig wie möglich zu verlieren.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Beschichtungssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, welches diesen Gedanken Rechnung trägt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Beschichtungssystem der eingangs genannten Art dadurch gelöst mit
- a) einer Applikationsvorrichtung, die eine Abgabeeinrichtung mit einer Mischereinheit aufweist, in welcher die beiden Materialkomponenten eines zu applizierenden Zwei-Komponenten-Beschichtungsmaterials vermischbar sind;
- b) einem Versorgungssystem, welches wenigstens umfasst:
- ba) eine erste Versorgungseinrichtung für eine erste Materialkomponente, welche eine erste Versorgungsleitung umfasst, die über ein erstes Komponentenventil eingangsseitig mit der Mischereinheit verbunden ist;
- bb) eine zweite Versorgungseinrichtung für eine erste Materialkomponente, welche eine zweite Versorgungsleitung umfasst, die über ein zweites Komponentenventil eingangsseitig mit der Mischereinheit verbunden ist;
- bc) eine Versorgungseinrichtung für die zweite Materialkomponente, welche eine Materialleitung umfasst, die über ein drittes Komponentenventil eingangsseitig mit der Mischereinheit verbunden ist;
- c) einem Reinigungssystem mit einer Reinigungsmittelleitung, welche über ein Reinigungsventil eingangsseitig mit der Mischereinheit verbunden ist.
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Unter Leitungen sind vorliegend alle Strömungswege für fluide Medien zu verstehen. Hierzu zählen folglich neben flexiblen Schlauchleitungen oder starren Leitungen auch in Körper eingearbeitete Kanäle, Strömungsräume oder auch nur Durchgangsöffnungen. Bei Durchgangsöffnungen gibt deren axiale Erstreckung somit die Länge der dadurch gebildeten Leitung vor. Grundsätzlich kann die Länge einer Leitung bei kompakten Systemen sehr gering sein und bei Durchgangsöffnungen beispielsweise nur 1 mm betragen, abhängig von der Materialstärke des die Durchgangsöffnung aufweisenden Elements.
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Durch den erfindungsgemäßen Aufbau muss bei einem Farbwechsel im Wesentlichen nur der Bereich der Mischeinheit in der Applikationsvorrichtung gespült werden. In der Materialleitung für die zweite Materialkomponente, d. h. in der Regel für den Härter, kann diese bis zum zugehörigen dritten Komponentenventil in der Applikationsvorrichtung angedrückt bleiben. Insgesamt können dadurch Materialverluste bei einem Farbwechsel gering gehalten werden.
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Es ist vorteilhaft, wenn die Mischereinheit in einer Abgabeleitung der Abgabeeinrichtung angeordnet ist, welche mit der ersten und der zweiten Versorgungsleitung und mit der Materialleitung verbunden ist. So können die erste und die zweite Materialkomponente eines bestimmten 2K-Beschichtungsmaterials in und durch die Abgabeleitung gefördert werden und darin gemeinsam zur Mischereinheit strömen.
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Dabei ist es für die Reinigung günstig, wenn die Mündungsstelle der Materialleitung für die erste Materialkomponente in die Abgabeleitung zwischen
- a) einem Eingang der Abgabeleitung für die erste Versorgungsleitung und/oder für die zweite Versorgungsleitung und
- b) der Mischereinheit
liegt.
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Vorzugsweise ist jede Versorgungsleitung über ein eigenes Ablassventil mit einer jeweiligen Ablassleitung verbunden, wodurch Material effektiv aus dem System abgegeben werden kann, wenn dies erforderlich ist.
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Um den Bereich der Abgabeleitung mit der Mischereinheit effektiv reinigen zu können ist es günstig, wenn die Reinigungsmittelleitung an oder stromauf des Eingangs mit der Abgabeleitung verbunden ist.
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Für eine effektive Versorgung der Applikationseinrichtung mit der ersten Materialkomponente eines jeweiligen 2K-Beschichtungsmaterials ist es günstig, wenn die erste Versorgungseinrichtung einen ersten Vorlagebehälter und die zweite Versorgungseinrichtung einen zweiten Vorlagebehälter umfasst. So kann ein für einen bestimmten Applikationsvorgang benötigtes Materialvolumen vorgelegt werden.
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Für eine gut dosierbare Versorgung der Applikationseinrichtung mit der ersten Materialkomponente eines jeweiligen 2K-Beschichtungsmaterials ist es dann besonders günstig, wenn der erste Vorlagebehälter und/oder der zweite Vorlagebehälter ein Kolbendosierer ist.
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Das Beschichtungssystem ist besonders wirksam, wenn die Applikationsvorrichtung elektrostatisch arbeitet und insbesondere ein elektrostatisch arbeitender Hochrotationszerstäuber ist.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der einzigen Figur erläutert.
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Die Figur zeigt schematisch ein Beschichtungssystem 10 zum Beschichten von Gegenständen, beispielsweise von Fahrzeugkarosserien oder von deren Anbauteilen, mit Zwei-Komponenten-Beschichtungsmaterialien, welche in an und für sich bekannter Weise eine erste Materialkomponente und eine zweite Materialkomponente umfassen, wie es eingangs erläutert wurde.
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Das Beschichtungssystem 10 umfasst eine Applikationsvorrichtung 12, die beim vorliegenden Ausführungsbeispiel nur schematisch gezeigt ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Applikationsvorrichtung 12 ein elektrostatisch arbeitender Hochrotationszerstäuber 14 mit einem rotierenden Glockenteller 16.
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Die Applikationsvorrichtung 12 umfasst eine Abgabeleitung 18, über welche Beschichtungsmaterial auf einen nicht eigens gezeigten Gegenstand abgegeben werden kann. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel führt die Abgabeleitung 18 zu dem Glockenteller 16 des Hochrotationszerstäubers 14. In die Abgabeleitung 18 ist eine Mischereinheit 20 integriert, in welcher die beiden Komponenten eines Zwei-Komponenten-Beschichtungsmaterials vermischt werden können. Der Glockenteller 16, die Abgabeleitung 18 und die Mischereinheit 20 bilden somit eine Abgabeeinrichtung. Die Abgabeleitung 18 liegt in an und für sich bekannter Art und Weise auf Hochspannungspotential, was durch ein entsprechendes Hochspannungssymbol angedeutet ist.
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Die Applikationsvorrichtung 12 kann wahlweise aus einem ersten Vorlagebehälters 22.1 als erste Materialquelle in Form eines ersten Kolbendosierers 24.1 über eine erste Versorgungsleitung 26.1 eines Versorgungssystems 28 oder aus einem zweiten Vorlagebehälter 22.2 als zweite Materialquelle in Form eines Kolbendosierers 24.2 über eine zweite Versorgungsleitung 26.2 des Versorgungssystems 28 mit einer ersten Materialkomponenten des zu applizierenden Zwei-Komponenten-Beschichtungsmaterials gespeist werden. Der erste Kolbendosierer 24.1 und der zweite Kolbendosierer 24.2 veranschaulichen jeweils nur ein Beispiel für einen ersten Vorlagebehälter 22.1 bzw. einen zweiten Vorlagebehälter 22.2 für Beschichtungsmaterial.
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Um die Abgabeeinrichtung 16, 18 mit den Vorlagebehältern 22.1, 22.2 zu verbinden, münden in einen Eingang 30 der Abgabeleitung 18 ein Mündungsabschnitt 32.1 der Versorgungsleitung 26.1 und ein Mündungsabschnitt 32.2 der Versorgungsleitung 26.2. Der erste Mündungsabschnitt 32.1 ist mit einem ersten Komponentenventil 34.1 in der ersten Versorgungsleitung 26.1 und der zweite Mündungsabschnitt 32.2 ist mit einem zweiten Komponentenventil 34.2 in der zweiten Versorgungsleitung 26.2 des Versorgungssystems 28 verbunden. Beispielsweise können die Mündungsabschnitt 32.1 und 32.2 auch durch Durchgangsöffnungen in der Abgabeleitung 18 ausgebildet sein, wie es eingangs angesprochen wurde.
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Allgemein ausgedrückt sind der erste und der zweite Vorlagebehälter 22.1, 22.2 über die die erste bzw. zweite Versorgungsleitung 26.1, 26.2 und das erste bzw. zweite Komponentenventil 34.1, 34.2 jeweils eingangsseitig mit der Mischereinheit 20 verbunden.
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Jede Versorgungsleitung 26.1, 26.2 ist auf Höhe der Komponentenventile 34.1, 34.2 außerdem jeweils über ein Ablassventil 36.1 bzw. 36.2 mit einer als sogenannte Dumpleitung dienenden Ablassleitung 38.1 bzw. 38.2 verbunden, über welche Material aus dem System abgelassen werden kann, wie es an und für sich bekannt ist.
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Der Kolbendosierer 24.1 umfasst einen Zylinder 40.1, in dem ein Kolben 42.1 mit Hilfe eines Kolbenantriebs 44.1 bewegt werden kann. Der Kolben 42.1 begrenzt mit dem Zylinder 40.1 einen Arbeitsraum 46.1, welcher mit der ersten Versorgungsleitung 26.1 verbunden ist. Außerdem ist der Arbeitsraum 44.1 mit einer Einlassleitung 46.1 und einer Auslassleitung 48.1 verbunden. Die Einlassleitung 48.1 ist mit einer Farbwechseleinrichtung 50 verbunden, so dass der Kolbendosierer 24.1 mit unterschiedlichen Materialien gefüllt werden kann. Eine solche Farbwechseleinrichtung 50 ist bekannt und wird in an und für sich bekannter Art und Weise von einer Vielzahl von Ringleitungen 52 mit unterschiedlichen Beschichtungsmaterialien gespeist, von denen nur eine ein Bezugszeichen trägt. Außerdem weist die Farbwechseleinrichtung 50 als Dumpleitung eine Ablassleitung 54 auf, über welche Material aus der Farbwechseleinrichtung 50 abgegeben werden kann.
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In entsprechender Weise sind im Zusammenhang mit dem zweiten Kolbendosierer 24.2 ein Zylinder 36.2, ein Kolben 38.2, ein Arbeitsraum 40.2, eine Einlassleitung 42.2 und eine Auslassleitung 44.2 vorhanden. Der zweite Kolbendosierer 24.2 ist über die Einlassleitung 42.2 ebenfalls mit der Farbwechseleinrichtung 46 verbunden. Bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung kann der zweite Kolbendosierer 24.2 auch mit einer eigenen Farbwechseleinrichtung verbunden sein, welche unabhängig betrieben werden kann.
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Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel umfassen die Kolbendosierer 24.1, 24.2 jeweils einen Ventilblock 56.1 bzw. 56.2, mittels welchen die Einlassleitungen 42.1, 42.2 und die Auslassleitungen 44.1, 44.2 verschlossen oder freigegeben werden können. Jeder Ventilblock 56.1 und 56.2 weist ebenfalls eine als Dumpleitung dienende Ablassleitung 58.1 bzw. 58.2 auf.
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Somit bildet der Farbwechsler 50 zusammen mit dem ersten Vorlagebehälter 22.1 und der zugehörigen ersten Versorgungsleitung 26.1 sowie dem ersten Komponentenventil 34.1 eine erste Versorgungseinrichtung 50, 22.1, 26.1 für eine erste Materialkomponente und zusammen mit dem zweiten Vorlagebehälter 22.2 und der zugehörigen zweiten Versorgungsleitung 26.2 sowie dem zweiten Komponentenventil 34.2 eine zweite Versorgungseinrichtung 50, 22.2, 26.2 für eine erste Materialkomponente.
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An dem Eingangsende 30 ist die Abgabeleitung 18 mit einem ersten Reinigungsventil 60 eines Reinigungssystems 62 verbunden, das in einer Reinigungsmittelleitung 64 abgeordnet ist. Die Reinigungsmittelleitung 64 ist an oder stromauf des Eingangs 30 mit der Abgabeleitung 18 verbunden. mit Reinigungsmittel und gegebenenfalls auch Druckluft gespeist werden kann. Die Quellen für Reinigungsmittel und Druckluft sind hier nicht eigens gezeigt. Die Reinigungsmittelleitung 64 führt außerdem zu einem zweiten Reinigungsventil 66, über welches Reinigungsmittel und gegebenenfalls Druckluft in zwei Reinigungsabgabeleitungen 68a, 68b geführt werden kann, deren jeweiliges Abgabeende am Hochrotationszerstäuber 14 so positioniert sind, dass insbesondere dessen Glockenteller 16 in an und für sich bekannter Weise gereinigt werden kann.
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Allgemein ausgedrückt ist also die Reinigungsmittelleitung 64 des Reinigungssystems 62 über das Reinigungsventil 60 eingangsseitig mit der Mischereinheit 20 verbunden.
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Das Versorgungssystem 28 umfasst außerdem eine Versorgungseinrichtung 70, mittels welcher die zweite Materialkomponente zu der Abgabeeinrichtung 16, 18, 20 geführt werden kann.
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Hierfür ist die Abgabeleitung 18 zwischen ihrem Eingangsende 30 und der Mischereinheit 20 über ein drittes Komponentenventil 72 mit einer gesonderten Materialleitung 74 verbunden, durch welche mit Hilfe einer Pumpeinrichtung 76 die zweite Materialkomponenten aus einer Materialquelle 77 zu der und in die Abgabeleitung 18 gefördert werden kann. Die Pumpeinrichtung 76 ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel als Zahnradpumpe ausgebildet, wie es insbesondere für Härter als zweite Materialkomponente an und für sich bekannt ist. Wenn die zweite Materialkomponenten ein Härter ist, ist die Materialleitung 74 eine Härterleitung und das Komponentenventil 72 ein Härterventil.
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Allgemein ausgedrückt ist die Materialleitung 74 über das dritte Komponentenventil 72 eingangsseitig mit der Mischereinheit 20 verbunden.
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Auf diese Weise können in der Abgabeleitung 18 die beiden erforderlichen Komponenten eines 2K-Lackes in der dort vorhandenen Mischereinheit 20 miteinander vermischt werden. Die nicht durch den Härter aus der Materialleitung 74 gebildete Komponente des 2K-Lackes wird aus der Farbwechseleinrichtung 50 zur Abgabeleitung 18 geführt. Dabei können in den Vorlagebehältern 22.1, 22.2 einerseits unterschiedliche erste Materialkomponenten vorgehalten werden, wenn zwischen zwei Applikationsvorgängen ein Farbwechsel erfolgen soll. Andererseits können in den Vorlagebehältern 22.1, 22.2 auch dieselbe erste Materialkomponente vorgehalten werden, wenn bei zwei aufeinanderfolgenden Applikationsvorgängen derselbe 2K-Lack appliziert werden soll.
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Alle Ventile 34.1, 34.2, 36.1, 36.2, 60, 66 und 72 sowie die Einzelventile in den Ventilblöcken 56.1, 56.2 sind Sperrventile, welche den jeweiligen Leitungsdurchgang wahlweise verschließen oder freigeben können.
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Durch den oben erläuterten Aufbau ist ein schneller und verlustarmer Wechsel von einem ersten Zwei-Komponenten-Beschichtungsmaterial zu einem zweiten Zwei-Komponenten-Beschichtungsmaterial möglich. Dabei funktioniert das Beschichtungssystem 10 wie folgt, wobei nachfolgend als erstes Zwei-Komponenten-Beschichtungsmaterial ein 2K-Hochglanzlack und als zweites Zwei-Komponenten-Beschichtungsmaterial ein 2K-Mattlack angenommen sei:
In einer Ausgangssituation ist der erste Vorlagebehälter 22.1 mit dem Volumen der ersten Materialkomponente des 2K-Hochglanzlackes gefüllt, das für einen Applikationsvorgang erforderlich ist. Der Ventilblock 56.1 des ersten Vorlagebehälters 22.1 schließt die Einlassleitung 48.1 und öffnet die Versorgungsleitung 26.1. Die Ventile 36.1, 36.2, 34.2, 60, 62 sind geschlossen, wogegen die Ventile 34.1 und 72 geöffnet sind. Nun wird aus dem ersten Vorlagebehälter 22.1 die erste Materialkomponente in die Versorgungsleitung 26.1 gedrückt. Zugleich fördert die Pumpeneinrichtung 76 den zugehörigen Härter zur Mischereinheit 20. Dort werden die beiden Komponenten vermischt und dann über den Glockenteller 16 abgegeben.
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Während des Applikationsvorganges schließt der Ventilblock 56.2 des zweiten Vorlagebehälters 22.2 die Versorgungsleitung 26.2 und öffnet die Einlassleitung 48.2, so dass der zweite Vorlagebehälter 22.2 aus dem Farbwechsler 50 mit der ersten Materialkomponente des 2K-Mattlackes gefüllt werden kann.
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Wenn nun der Applikationsvorgang mit dem 2K-Hochglanzlack abgeschlossen ist, wird zunächst das Komponentenventil 72 der Materialleitung 74 für die zweite Materialkomponente geschlossen. Auch das Komponentenventil 34.1 wird geschlossen. Nun wird Reinigungsmittel bei geöffnetem Reinigungsventil 60 in die Abgabeleitung 18 und durch die Mischereinheit 20 gedrückt, wodurch diese gespült werden. Ebenso wird das Reinigungsventil 66 geöffnet, so dass Reinigungsmittel auch in die Leitungen 68a und 68b zum Glockenteller 16 gelangt, so dass dieser gereinigt wird.
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Der erste Vorlagebehälter 22.1 kann währenddessen über den Farbwechsler 50 mit Reinigungsmittel gefüllt werden, welches dann bei geöffnetem Ablassventil 36.1 durch die Ablassleitung 38.1 abgeführt wird, so dass das zugehörige Leitungssystem entsprechend gespült wird.
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Wenn die Abgabeleitung 18 mit der Mischereinheit 20 ausreichend gespült ist, werden die Reinigungsventile 60, 66 geschlossen und wird das Komponentenventil 34.2 zur Abgabeleitung 18 geöffnet. Die erste Materialkomponente des 2K-Mattlackes wird dann aus dem ersten Vorlagebehälter 22.2 zur Mischereinheit 20 gefördert. Das Komponentenventil 72 für den Härter wird wieder geöffnet und die Pumpeinrichtung 76 aktiviert, so dass die beiden Materialkomponenten des 2K-Mattlackes in der Mischereinheit 20 vermischt werden können.
