DE102019202736A1

DE102019202736A1 - Verfahren und Anlage zum Trocknen von Lack

Info

Publication number: DE102019202736A1
Application number: DE102019202736.9A
Authority: DE
Inventors: Frank Stohler; Jochen Rintelmann
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2019-02-28
Publication date: 2020-09-03

Abstract

Verfahren zum Trocknen von Lack, bei dem eine Evakuiereinrichtung einer Lacktrockenanlage einen Druck einer Luft in einem Trockenraum der Lacktrockenanlage gegenüber einem Atmosphärendruck von Luft außerhalb des Trockenraums verringert, eine Heizeinrichtung der Lacktrockenanlage eine Temperatur der Luft in dem Trockenraum auf weniger als 100 °C erhöht und ein auf ein Bauteil aufgebrachter zu trocknender Lack während einer Lacktrockendauer in dem Trockenraum getrocknet wird, sowie Lacktrockenan lage.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von Lack, bei dem eine Evakuiereinrichtung einer Lacktrockenanlage einen Druck einer Luft in einem Trockenraum der Lacktrockenanlage gegenüber einem Atmosphärendruck von Luft außerhalb des Trockenraums verringert, eine Heizeinrichtung der Lacktrockenanlage eine Temperatur der Luft in dem Trockenraum auf weniger als 100 °C erhöht und ein in dem Trockenraum angeordneter auf ein Bauteil aufgebrachter zu trocknender Lack während einer Lacktrockendauer getrocknet wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Lacktrockenanlage.
Ein Vielzahl von Bauteilen, insbesondere Karosserieteile von Fahrzeugen, werden aus ästhetischen Gründen sowie zum Schutz lackiert. Die nachfolgenden Ausführungen betreffen zwar Karosserieteile von Fahrzeugen. Jedoch betrifft die Erfindung lackierte Bauteile im Allgemeinen und ist nicht auf Karosserieteile von Fahrzeugen beschränkt.
Karosserieteile können aus einem Metall, einem Kunststoff, beispielsweise aus Polyvinylchlorid (PVC) oder einem carbonfaserverstärkten Kunststoff (CFK), oder als hybride Bauteile aus einem Metall und einem Kunststoff gefertigt sein. Karosserieteile aus Metall können mittels Waschens, Beizens oder Phosphatierens vorbereitet und mittels kathodischen Tauchlackierens (KTL) gegen Korrosion geschützt sein. Entsprechend können Karosserieteile aus Kunststoff durch Abdichten von Nähten vorbereitet sein, was ebenfalls dem Korrosionsschutz dient. Sowohl nach dem kathodischen Tauchlackieren als auch nach dem Nahtabdichten, welches jede Fügeverbindung' von Karosserieteilen betreffen kann, werden die jeweiligen Karosserieteile getrocknet. Zum Lackieren der Karosserieteile wird auf die Karosserieteile dann zunächst eine Schicht eines sogenannten Füllers aufgebracht, welcher Unebenheiten des Karosserieteils ausgleicht. Dadurch wird eine ebene Fläche zum Auftragen eines Decklacks, d. h. Klarlacks, oder Basislacks bereitgestellt. Nach dem Trocknen des Füllers wird dann ein Decklack auf den Füller aufgebracht, welcher vor einem Gebrauch des lackierten Karosserieteils ebenfalls trocknen muss. Der Decklack besteht üblicherweise aus einer Schicht aus Basislack (base coat, BC) und einer darüber aufgebrachten Schicht aus Klarlack (clear coat, CC).
Die Erfindung betrifft allgemein das Trocknen von Schichten, welcher beim Lackieren auf Bauteile aufgebracht werden. Entsprechend bezeichnet der Begriff „Lack“ im Rahmen der Erfindung nicht nur einen Decklack, sondern auch den kationischen Tauchlack und den Füller. Zwar ist die Erfindung in erster Linie auf das Trocknen von Decklack gerichtet. Sie lässt sich jedoch ohne Weiteres ebenso auf das Trocknen von Karosserieteilen nach dem kationischen Tauchlackieren bzw. dem Nahtabdichten sowie auf das Trocknen des Füllers anwenden.
Demnach durchlaufen Karosserieteile nacheinander mindestens zwei Trockenprozesse, welche dem Trocknen der Schicht des Füllers und dem Trocknen zumindest einer Schicht von Lack dienen, und üblicherweise vier Trockenprozesse. Der Begriff „Trocknen“ umfasst im Rahmen der Erfindung auch ein Aushärten des Lacks. Während beim eigentlichen Trocknen flüchtige Bestandteile des Lacks, insbesondere in dem Lack enthaltene Lösungsmittel, wie beispielsweise Wasser, zu einem Großteil verdunsten bzw. verdampfen, werden beim Aushärten dank einem Rest nicht verdunsteter bzw. verdampfter flüchtiger Bestandteile die wechselseitigen Bindungen zwischen festen Bestandteilen des Lacks vermehrt und/oder verstärkt (2K-Vernetzung durch Polymerisation).
Das Trocknen von Karosserieteilen erfolgt zumeist in einer Lacktrockenanlage, welche für den Prozess des Trocknens günstige Bedingungen bereitstellt. Die Lacktrockenanlage soll demnach gewährleisten, dass der auf das Bauteil aufgebrachte Lack in möglichst kurzer Zeit trocknet und zur Gebrauchsfähigkeit aushärtet.
Einige spezielle Lacke müssen zum Aushärten mit einem ultravioletten Licht beaufschlagt werden. Für diese Lacke offenbart die DE 10 2008 005 584 B3 ein Verfahren zum Aushärten von Lack und eine Lacktrockenanlage mit einem Trockenraum, einer dem Trockenraum zugeordneten Ultraviolettlichtquelle sowie einer Eingangsschleuse und einer Ausgangsschleuse, welche an gegenüberliegenden Seiten des Trockenraums angeordnet und evakuierbar ausgebildet sind. Zum Trocknen von Karosserieteilen wird der Trockenraum mit einem Inertgas gefüllt. Die Eingangsschleuse und die Ausgangsschleuse dienen jeweils dazu, beim Einbringen eines Karosserieteils in den Trockenraum bzw. Ausbringen des Karosserieteils aus dem Trockenraum ein Entweichen von Inertgas aus der Lacktrockenanlage und damit einen Verlust von Inertgas zu vermeiden oder zumindest zu verringern.
Für Karosserieteile von Fahrzeugen werden aber weit überwiegend Lacke verwendet, welche in einer Normalluft, d. h. Umgebungsluft, trocknen können und zum Trocknen mit einer Wärme beaufschlagt werden müssen, also infolge einer erhöhten Temperatur trocknen. Allerdings ist zu beachten, dass Karosserieteile aus einem Metall dank eines höheren Schmelzpunkts stärker erwärmt werden können als Karosserieteile aus einem Kunststoff. Da der Trockenprozess mit höherer Temperatur weniger Zeit benötigt, kann eine Lacktrockendauer für ein aus einem Metall bestehendes Karosserieteil kürzer sein als eine Lacktrockendauer für ein einen Kunststoff umfassendes Karosserieteil.
Eine mögliche Weise, trotz dieses Unterschieds eine optimale Trockeneffizienz für beide Arten von Karosserieteilen zu erreichen, besteht darin, zwei separate Lacktrockenanlagen zu betreiben und die beiden Arten von Karosserieteilen getrennt voneinander zu trocknen. Eine erste Lacktrockenanlage, welche zum Trocknen von Lack auf einem aus Metall bestehenden Karosserieteil dient, wird mit einer höheren Temperatur oberhalb eines Schmelzpunkts des Kunststoffs betrieben, beispielsweise einer Temperatur von 160 °C. Die zweite Lacktrockenanlage, welche zum Trocknen von Lack auf einem einen Kunststoff umfassenden Karosserieteil dient, wird mit einer niedrigeren Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts des Kunststoffs betrieben.
Allerdings lässt sich auf diese Weise ein auf eine fertig montierte Fahrzeugkarosserie aufgebrachter Lack nicht trocknen, da die Fahrzeugkarosserie üblicherweise sowohl Karosserieteile aus Metall als auch Karosserieteile aus Kunststoff umfasst. Folglich ist die Handhabung der Karosserieteile während des Trocknens erschwert.
Abgesehen davon sind der Platzbedarf, der Investitions- und Wartungsaufwand als auch der Energieeinsatz zum Erhöhen einer Temperatur und Halten einer erhöhten Temperatur einer Luft in dem Trockenraum für zwei separate Lacktrockenanlagen sehr hoch. Bereits der Energieverbrauch einer einzelnen Lacktrockenanlage kann mehr als ein Drittel eines Energieverbrauchs eines gesamten Produktionsstandorts eines Automobilherstellers ausmachen.
Alternativ dazu können beide Arten von Karosserieteilen auch in einer einzigen Lacktrockenanlage getrocknet werden. Entweder wird diese durchgehend mit einer niedrigeren Temperatur betrieben, wodurch bei einer bereits fertig montierten Fahrzeugkarosserie allerdings die Lacktrockendauer für einen auf ein aus Metall bestehendes Karosserieteil aufgetragenen Lack unnötig verlängert ist. Oder eine Betriebstemperatur der Lacktrockenanlage wird bei getrenntem Trocknen von Karosserieteilen unterschiedlicher Art je nach Art der Karosserieteile variiert, wodurch allerdings wiederum eine erschwerte Handhabung und zudem Wartezeiten zum Erhöhen bzw. Absenken der Betriebstemperatur in Kauf zu nehmen sind, was mit einer verringerten Trockeneffizienz der Lacktrockenanlage einhergeht.
Derartige Lacktrockenanlagen werden gewöhnlich auch in einer Leerschicht, d. h. während einer Zeitspanne, in der kein Lack zu trocknen ist, auf ihrer Betriebstemperatur gehalten, da ein Herunterfahren und Anfahren der Lacktrockenanlage, d. h. ein Absenken der Betriebstemperatur und anschließendes Erhöhen der Betriebstemperatur, sehr teuer wäre. Ein kostspieliges Herunterfahren und Anfahren der Lacktrockenanlage ist aber bei einer Störung oder regelmäßig zum Warten der Lacktrockenanlage unumgänglich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Trocknen von Lack anzugeben, welches unabhängig von einem Material eines mit einem Lack beschichteten Bauteils eine hohe Trockeneffizienz aufweist und einen geringen Energiebedarf hat. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, eine Anlage zum Trocknen von Lack vorzuschlagen.
Ein Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Trocknen von Lack, bei dem

- eine Evakuiereinrichtung einer Lacktrockenanlage einen Druck einer Luft in einem Trockenraum der Lacktrockenanlage gegenüber einem Atmosphärendruck von Luft außerhalb des Trockenraums verringert;
- eine Heizeinrichtung der Lacktrockenanlage eine Temperatur der Luft in dem Trockenraum auf weniger als 100 °C erhöht;
- ein in dem Trockenraum angeordneter auf ein Bauteil aufgebrachter zu trocknender Lack während einer Lacktrockendauer getrocknet wird.

Infolge des verringerten Drucks der Luft in dem Trockenraum verdunsten bzw. verdampfen in dem zu trocknenden Lack enthaltene flüchtige Bestandteile bei einer niedrigeren Temperatur als bei dem normalen Atmosphärendruck von Luft. Eine niedrigere Temperatur der Luft in dem Trockenraum geht mit einem geringeren Energieeinsatz einher. Wenn die Temperatur der Luft insbesondere geringer als 100°C ist, kann die Lacktrockenanlage zudem ohne Anwesenheit eines Bedienpersonals angefahren und betrieben werden.
Es kann für ein Trocknen des Lacks ausreichend sein, wenn die Heizeinrichtung einem Abschnitt des Trockenraums zugeordnet ist und die Heizeinrichtung die Temperatur der Luft nur in dem zugeordneten Abschnitt erhöht. Es kann aber auch eine Heizeinrichtung zwei separaten Abschnitten des Trockenraums zugeordnet sein, um die Temperatur der Luft in den beiden zugeordneten Abschnitten zu erhöhen.
Der Evakuiereinrichtung kann vorteilhaft eine Kondensiereinrichtung zugeordnet sein, welche auf der Hochdruckseite der Evakuiereinrichtung angeordnet ist. Die Kondensiereinrichtung ist ausgebildet, die beim Trocknen aus dem Lack verdampften bzw. verdunsteten flüchtigen Bestandteile, d. h. die Lösungsmittel des Lacks, aus der aus dem Trockenraum gepumpten Luft als flüssiges Kondensat abzuscheiden. Das flüssige Kondensat kann im Rahmen einer üblichen Schadstoffentsorgung behandelt werden, während die auf diese Weise von Lösungsmitteln des Lacks befreite Luft ohne aufwändige weitere Reinigung in die Umwelt entweichen kann. Auf diese Weise können kostspielige Verbrennungsanlagen für Lösemittel entfallen.
Erfindungsgemäß hält die Evakuiereinrichtung den Druck der Luft in dem Trockenraum während einer eine Mehrzahl von Lacktrockendauern umfassenden Betriebsdauer der Lacktrockenanlage durchgehend konstant. Unter der Betriebsdauer wird die Zeitspanne zwischen einem Anfahren der Lacktrockenanlage und dem Herunterfahren der Lacktrockenanlage verstanden. Innerhalb der Betriebsdauer können nacheinander viele Lacktrockenprozesse durchgeführt werden, welche sich mit Leerschichten der Lacktrockenanlage abwechseln können. Das Konstanthalten eines gegenüber dem Atmosphärendruck verringerten Drucks der Luft in dem Trockenraum erfordert einen geringeren Energieeinsatz als ein Konstanthalten einer hohen Temperatur der Luft in dem Trockenraum bei dem Atmosphärendruck.
Die Heizeinrichtung kann die Temperatur der Luft in dem Trockenraum oder in einem Abschnitt des Trockenraums ebenfalls während einer eine Mehrzahl von Lacktrockendauern umfassenden Betriebsdauer der Lacktrockenanlage durchgehend konstant halten. Dadurch lässt sich der Energieeinsatz insbesondere bei wenigen oder kurzen Leerschichten der Lacktrockenanlage weiter verringern.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Bauteil mit einem zu trocknenden Lack zum Trocknen des Lacks durch eine Eingangsschleuse der Lacktrockenanlage in den Trockenraum eingeschleust, wobei eine Evakuiereinrichtung der Lacktrockenanlage einen Druck einer Luft in der Eingangsschleuse auf den Druck der Luft in dem Trockenraum verringert. Dank des Einschleusens ist das Halten eines konstanten Drucks der Luft in dem Trockenraum erleichtert, da eine Verbindung der Eingangsschleuse mit dem Trockenraum nur hergestellt wird, wenn in der Eingangsschleuse und in dem Trockenraum ein identischer Luftdruck herrscht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Bauteil mit dem zu trocknenden Lack nach der Lacktrockendauer durch eine Ausgangsschleuse der Lacktrockenanlage aus dem Trockenraum ausgeschleust, wobei eine Evakuiereinrichtung der Lacktrockenanlage einen Druck einer Luft in einer Ausgangsschleuse der Lacktrockenanlage auf den Druck der Luft in dem Trockenraum verringert. Dank des Ausschleusens ist das Halten eines konstanten Drucks der Luft in dem Trockenraum erleichtert, da eine Verbindung der Ausgangsschleuse mit dem Trockenraum nur hergestellt wird, wenn in der Ausgangsschleuse und in dem Trockenraum ein identischer Luftdruck herrscht.
Vorteilhaft bewegt eine Fördereinrichtung der Lacktrockenanlage das Bauteil mit dem zu trocknenden Lack durch den Trockenraum und jede Schleuse der Lacktrockenanlage. Die Fördereinrichtung erlaubt eine vollkommene Automatisierung des Lacktrockenverfahrens.
In bevorzugten Ausführungsformen liegt der konstante Druck der Luft in dem Trockenraum in einem Bereich von 0,1 bar bis 0,9 bar und/oder beträgt die konstante Temperatur der Luft in dem Trockenraum mindestens 80 °C. Bei einem Druck in dem angegebenen Bereich verdampfen bzw. verdunsten flüchtige Bestandteile des zu trocknenden Lacks bereits bei einer geringen Temperatur. Beispielsweise siedet Wasser bei einem Luftdruck von etwa 450 mbar bereits bei etwa 80 °C.
In weiteren Ausführungsformen bestrahlt eine in dem Trockenraum angeordnete Infrarotlichtquelle der Lacktrockenanlage den zu trocknenden Lack. Ein von der Infrarotlichtquelle ausgestrahltes Infrarotlicht, insbesondere ein Licht im nahen Infrarotbereich (swir) oder im fernen Infrarotbereich (Iwir), kann den zu trocknenden Lack auf eine zum Aushärten erforderliche Temperatur erwärmen. Eine in dem Trockenraum angeordnete Handhabungseinrichtung der Lacktrockenanlage kann eine Position und/oder Ausrichtung der Infrarotlichtquelle variieren, um jede Stelle des zu trocknenden Lacks zu bestrahlen, d. h. auch schwer zugängliche Stellen des zu trocknenden Lacks, beispielsweise an einer Türinnenseite oder einem Türeinstieg einer Fahrzeugkarosserie, mit dem Infrarotlicht zu beaufsch lagen.
Vorteilhaft wird der zu trocknende Lack zunächst durch die erhöhte Temperatur getrocknet, bevor er durch das Infrarotlicht ausgehärtet wird. Mit dieser Abfolge wird gewährleistet, dass der Lack vor dem Aushärten von einem Großteil seiner flüchtigen Bestandteile befreit ist. Infolgedessen erreicht der Lack die zum Aushärten erforderliche Reaktionstemperatur, ohne dass sich aber eine Oberflächentemperatur des Bauteils während des Aushärtens wesentlich erhöht. Bezogen auf eine Fördereinrichtung kann ein von der Heizeinrichtung mit Wärme beaufschlagter Abschnitt des Trockenraums vor der Infrarotlichtquelle angeordnet sein, um die gewünschte Abfolge zu erreichen. Alternativ können mehrere Infrarotlichtquellen in dem Trockenraum angeordnet sein, welche sich insbesondere mit wärmebeaufschlagten Abschnitten des Trockenraums abwechseln können.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Luft der Ausgangsschleuse von einer Austauschpumpe der Lacktrockenanlage aus der Ausgangsschleuse durch eine Schleusenverbindungsleitung der Lacktrockenanlage in die Eingangsschleuse gepumpt und/oder wird die Luft der Eingangsschleuse von einer Austauschpumpe der Lacktrockenanlage durch eine Schleusenverbindungsleitung der Lacktrockenanlage aus der Eingangsschleuse in die Ausgangsschleuse gepumpt. Auf diese Weise wird ein Austausch von Luft zwischen jeder Schleuse einerseits und einer Umgebung der Lacktrockenanlage andererseits vermieden oder zumindest verringert.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anlage zum Trocknen von Lack, welche einen Trockenraum, eine dem Trockenraum zugeordnete Evakuiereinrichtung zum Verringern eines Drucks einer Luft in dem Trockenraum gegenüber einem Atmosphärendruck von Luft außerhalb des Trockenraums und eine dem Trockenraum zugeordnete Heizeinrichtung zum Erhöhen einer Temperatur der Luft in dem Trockenraum auf weniger als 100 °C umfasst. Der Trockenraum kann als ein länglicher Tunnel ausgebildet sein und von einer Wandung begrenzt sein, welche Metall umfasst oder daraus besteht, Beton umfasst oder daraus besteht und/oder ein Mauerwerk umfasst oder daraus besteht. Ferner kann der Trockenraum als ein oberirdischer Gebäudeabschnitt ausgebildet oder unterirdisch angeordnet sein.
Die Heizeinrichtung kann nur einem Abschnitt des Trockenraums zugeordnet und ausgebildet sein, in dem Abschnitt die Temperatur der Luft zu erhöhen. Die Anlage kann auch zwei Heizeinrichtungen umfassen, welche separaten Abschnitten des Trockenraums zugeordnet sind.
Erfindungsgemäß ist die Anlage ausgebildet, den Druck der Luft in dem Trockenraum mittels der Evakuiereinrichtung während einer eine Mehrzahl von Lacktrockendauern eines in dem Trockenraum angeordneten auf ein Bauteil aufgetragenen zu trocknenden Lacks umfassenden Betriebsdauer der Lacktrockenanlage durchgehend konstant zu halten. Bei dem Konstanthalten eines gegenüber dem Atmosphärendruck verringerten Drucks der Luft in dem Trockenraum verbraucht die Anlage weniger Energie als bei einem Konstanthalten einer hohen Temperatur der Luft in dem Trockenraum.
Die Heizeinrichtung kann ausgebildet sein, die Temperatur der Luft in dem Trockenraum oder in einem Abschnitt des Trockenraums ebenfalls während einer eine Mehrzahl von Lacktrockendauern umfassenden Betriebsdauer der Lacktrockenanlage durchgehend konstant zu halten. Dadurch lässt sich der Energieeinsatz insbesondere bei wenigen oder kurzen Leerschichten der Lacktrockenanlage weiter verringern.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Anlage eine Eingangsschleuse und eine der Eingangsschleuse zugeordneten Evakuiereinrichtung, welche zum Verringern eines Drucks einer Luft in der Eingangsschleuse gegenüber einem Atmosphärendruck von Luft außerhalb der Eingangsschleuse konfiguriert ist. Die Eingangsschleuse ist vorgesehen, einem Anstieg des Drucks der Luft in dem Trockenraum während des Bewegens des Bauteils aus der Eingangsschleuse in den Trockenraum entgegenzuwirken. Dank dem relativ geringen Volumen der Eingangsschleuse wird zum Verringern des Drucks in der Luft in der Eingangsschleuse relativ wenig Energie benötigt. Die Eingangsschleuse kann bei dieser Ausführungsform zugleich als eine Ausgangsschleuse verwendet werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Anlage eine Ausgangsschleuse und eine der Ausgangsschleuse zugeordnete Evakuiereinrichtung, welche zum Verringern eines Drucks der Luft in der Ausgangsschleuse gegenüber einem Atmosphärendruck von Luft außerhalb der Ausgangsschleuse konfiguriert ist. Die Ausgangsschleuse ist vorgesehen, einem Anstieg des Drucks der Luft in dem Trockenraum während des Bewegens des Bauteils aus dem Trockenraum in die Eingangsschleuse entgegenzuwirken. Dank dem relativ geringen Volumen der Ausgangsschleuse wird zum Verringern des Drucks in der Luft in der Ausgangsschleuse relativ wenig Energie benötigt. Die Ausgangsschleuse ist bei dieser Ausführungsform von der Eingangsschleuse verschieden.
Im Falle zweier Schleusen kann die Anlage wenigstens eine oder jeweils eine Schleusenverbindungsleitung und eine Austauschpumpe zum Pumpen der Luft aus der Eingangsschleuse durch die Schleusenverbindungsleitung in die Ausgangsschleuse und zum Pumpen der Luft aus der Ausgangsschleuse durch die Schleusenverbindungsleitung in die Eingangsschleuse umfassen. Dadurch ist der der Energieeinsatz zum Verringern des Drucks beim Einschleusen und Ausschleusen und ein Austausch von Luft zwischen jeder Schleuse einerseits und der Umgebung der Lacktrockenanlage andererseits verringert.
In weiteren Ausführungsformen umfasst die Anlage eine Infrarotlichtquelle. Die Infrarotlichtquelle ist ausgebildet, Licht im nahen Infrarotbereich (short wavelength infrared, swir) und/oder im fernen Infrarotbereich (long wavelength infrared, Iwir) auszustrahlen. Vorteilhaft kann die Anlage eine in dem Trockenraum angeordnete Handhabungseinrichtung umfassen, welche die Infrarotlichtquelle trägt und ausgebildet ist, eine Position und/oder Ausrichtung der Infrarotlichtquelle zu variieren. Die Handhabungseinrichtung ermöglicht es, schwer zugängliche Stellen des Lacks mit dem Infrarotlicht zu beaufsch lagen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Anlage eine Fördereinrichtung, welche zum Bewegen des Bauteils mit dem zu trocknenden Lack durch den Trockenraum und jede Schleuse der Anlage ausgebildet ist. Die Fördereinrichtung definiert demnach eine Trockenstrecke, auf welcher ein mit einem zu trocknenden Lack beschichtetes Bauteil durch die Lacktrockenanlage bewegt wird. Die Fördergeschwindigkeit kann so gewählt sein, dass das Bauteil zum Zurücklegen der Trockenstrecke in dem Trockenraum eine Zeitspanne von mindestens der Lacktrockendauer benötigt.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Lacktrockenverfahrens besteht darin, dass der Energieeinsatz während eines Dauerbetriebs der Lacktrockenanlage gering ist. Weiterhin ist vorteilhaft, dass in dem Lacktrockenverfahren lackierte Metallteile gleichzeitig mit lackierten Kunststoffteilen effizient getrocknet werden können. Ein separates Lackieren von Kunststoffteilen und Trocknen lackierter Kunststoffteile entfällt also. Dank der niedrigen Temperatur der Luft in dem Trockenraum sind zudem Spannungen in Fügeverbindungen fertig montierter Fahrzeugkarosserien mit Metallteilen, welche unterschiedliche Metalle, wie beispielsweise Stahl und Aluminium, umfassen, und Kunststoffteilen, welche jeweils unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, reduziert. Aufgrund der hohen Effizienz des Lacktrockenverfahrens wird überdies eine Lacktrockendauer verkürzt, weshalb die zum Trocknen des Lacks erforderliche Trockenstrecke kleiner ist und die Lacktrockenanlage einen geringen Platzbedarf hat.
Die Erfindung ist anhand einer Ausführungsform in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung weiter beschrieben. Es zeigt:

1 in einer schematischen Darstellung ein Blockdiagramm einer Anlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zum Trocknen von Lack.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Blockdiagramm einer Anlage 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zum Trocknen von Lack, welche sich beispielsweise zum Trocknen von auf eine Fahrzeugkarosserie aufgebrachtem Lack eignet.
Die Anlage 10 umfasst einen als länglicher Tunnel ausgebildeten Trockenraum 20 und eine an einem ersten Ende des Trockenraums 20 angeordnete Eingangsschleuse 30 mit einer der Eingangsschleuse 30 zugeordneten Evakuiereinrichtung 31, welche zum Verringern eines Drucks einer Luft in der Eingangsschleuse 30 gegenüber einem Atmosphärendruck von Luft außerhalb der Eingangsschleuse 30 konfiguriert ist, und einer der Eingangsschleuse 30 zugeordneten Heizeinrichtung 32, welche in der Eingangsschleuse 30 angeordnet ist.
Die Anlage 10 umfasst weiterhin eine an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende des Trockenraums 20 angeordnete Ausgangsschleuse 40 mit einer der Ausgangsschleuse 40 zugeordneten Evakuiereinrichtung 41, welche zum Verringern eines Drucks der Luft in der Ausgangsschleuse 40 gegenüber einem Atmosphärendruck von Luft außerhalb der Ausgangsschleuse 40 konfiguriert ist, und einer der Ausgangsschleuse 40 zugeordneten Heizeinrichtung 42, welche in der Ausgangsschleuse 40 angeordnet ist. Selbstverständlich können an dem ersten Ende des Trockenraums 20 auch mehrere Eingangsschleusen 30 und an dem zweiten Ende des Trockenraums 20 mehrere Ausgangsschleusen 40 vorgesehen sein, um Einschleus- und Ausschleusvorgänge zu parallelisieren.
Die Eingangsschleuse 30 und die Ausgangsschleuse 40 umfassen in üblicherweise jeweils einen abdichtbaren Durchlass in den Trockenraum 20 und einen Durchlass nach außen, welche mittels nicht dargestellter Tore oder dergleichen wahlweise geöffnet und luftdicht geschlossen werden können. Die Anlage 10 umfasst ferner eine Schleusenverbindungsleitung 50, welche die Eingangsschleuse 30 und die Ausgangsschleuse 40 miteinander verbindet, und eine Austauschpumpe 51 zum Pumpen einer Luft aus der Eingangsschleuse 30 durch die Schleusenverbindungsleitung 50 in die Ausgangsschleuse 40 oder aus der Ausgangsschleuse 40 durch die Schleusenverbindungsleitung 50 in die Eingangsschleuse 30.
Ferner umfasst die Anlage 10 eine Evakuiereinrichtung 21 zum Verringern eines Drucks einer Luft in dem Trockenraum 20 gegenüber einem Atmosphärendruck von Luft außerhalb des Trockenraums 20, welche dem Trockenraum 20 zugeordnet ist. Die Anlage 10 ist ausgebildet, den Druck der Luft in dem Trockenraum 20 mittels der Evakuiereinrichtung 21 während einer eine Mehrzahl von Lacktrockendauern eines auf ein Bauteil 100 aufgetragenen zu trocknenden Lacks umfassenden Betriebsdauer der Anlage 10 durchgehend konstant zu halten.
In anderen Ausführungsformen können die Evakuiereinrichtungen 21, 31, 41 auch als eine einzige Evakuiereinrichtung vorgesehen sein, welche wahlweise mit dem Trockenraum 20, der Eingangsschleuse 30 oder der Ausgangsschleuse 40 verbindbar ist. Jede Evakuiereinrichtung 21, 31, 41 umfasst eine Kondensiereinrichtung, welche ausgebildet ist, flüchtige Bestandteile des Lacks aus der aus dem Trockenraum 20 gepumpten Luft abzuscheiden.
Zu der Anlage 10 gehört auch eine Fördereinrichtung 60, welche sich durch die Eingangsschleuse 30, den Trockenraum 20 und die Ausgangsschleuse 40 erstreckt und zum Bewegen eines Bauteils 100 mit dem zu trocknenden Lack in einer Förderrichtung 61 durch den Trockenraum 20 und jede Schleuse 30, 40 der Anlage 10 ausgebildet ist. Im Falle mehrerer Eingangs- und/oder Ausgangsschleusen 30, 40 umfasst die Fördereinrichtung 60 entsprechende Verzweigungsstellen (Weichen), welche jeweils an dem ersten Ende des Trockenraums 20 und an dem zweiten Ende des Trockenraums 20 angeordnet sind. Das Bauteil 100 kann eine fertig montierte Karosserie eines Fahrzeugs mit aus einem Metall bestehenden Karosserieteilen und einen Kunststoff umfassenden Karosserieteilen sein, auf welche eine Schicht von zu trocknendem Lack aufgebracht ist.
Ferner umfasst die Anlage 10 eine dem Trockenraum 20 zugeordnete Heizeinrichtung 22 zum Erhöhen einer Temperatur der Luft in einem Abschnitt des Trockenraums 20 auf weniger als 100 °C. Die Anlage 10 umfasst weiterhin eine in dem Trockenraum 20 angeordnete Infrarotlichtquelle 23, welche ausgebildet, Licht in einem nahen (swir) und/oder fernen (Iwir) Infrarotbereich abzustrahlen, und eine in dem Trockenraum 20 angeordnete Handhabungseinrichtung 24, welche die Infrarotlichtquelle 23 trägt und ausgebildet ist, eine Position und/oder Ausrichtung der Infrarotlichtquelle 23 zu variieren. Die Heizeinrichtung 22 ist bezogen auf die Förderrichtung 61 der Fördereinrichtung 60 vor der Infrarotlichtquelle 23 angeordnet. Auch eine Anordnung der Heizeinrichtung 22 hinter der Infrarotlichtquelle 23 ist möglich. Es können auch mehrere Heizeinrichtungen 22 und mehrere Infrarotlichtquellen 23 vorgesehen sein, welche bezogen auf die Fördereinrichtung 61 beispielsweise abwechselnd angeordnet sind.
Während des Betriebs der Lacktrockenanlage 10 verringert die Evakuiereinrichtung 21 den Druck der Luft in dem Trockenraum 20 gegenüber dem Atmosphärendruck von Luft außerhalb des Trockenraums 20 mindestens auf mindestens 0,9 bar und höchstens auf 0,1 bar und hält den Druck der Luft in dem Trockenraum 20 während einer eine Mehrzahl von Lacktrockendauern umfassenden Betriebsdauer der Lacktrockenanlage 10 durchgehend konstant.
Die Heizeinrichtung 22 der Lacktrockenanlage 10 erhöht eine Temperatur der Luft in einem Abschnitt des Trockenraums 20 auf mindestens 80 °C und weniger als 100 °C, so dass der auf das Bauteil 100 aufgebrachte zu trocknende Lack während einer Lacktrockendauer in dem Trockenraum 20 getrocknet wird.
Zunächst bewegt die Fördereinrichtung 60 das Bauteil 100 mit dem zu trocknenden Lack durch die Eingangsschleuse 30. Wenn das Bauteil 100 in der Eingangsschleuse 30 angeordnet ist, verringert die Evakuiereinrichtung 31 den Druck der Luft in der Eingangsschleuse 30 auf den Druck der Luft in dem Trockenraum 20. Anschließend wird das Bauteil 100 mit dem zu trocknenden Lack zum Trocknen des Lacks durch die Eingangsschleuse 30 in den Trockenraum 20 eingeschleust.
Nach dem Einschleusen bewegt die Fördereinrichtung das Bauteil 100 durch den Trockenraum 20. Wenn das Bauteil 100 den beheizten Abschnitt des Trockenraums 20 passiert hat, bestrahlt die Infrarotlichtquelle 23 den zu trocknenden Lack auf dem Bauteil 100, wodurch dieser aushärtet. Um jede Stelle des zu trocknenden Lacks zu bestrahlen, variiert die Handhabungseinrichtung 24 die Position und Ausrichtung der Infrarotlichtquelle 23.
Nach der Lacktrockendauer, d. h. nach dem Trocknen des Lacks, bewegt die Fördereinrichtung 60 das Bauteil 100 durch die Ausgangsschleuse 40. Bevor das Bauteil 100 in der Ausgangsschleuse 40 angeordnet wird, verringert die Evakuiereinrichtung 41 den Druck der Luft in einer Ausgangsschleuse 40 auf den Druck der Luft in dem Trockenraum 20. Anschließend wird das Bauteil 100 durch die Ausgangsschleuse 40 aus dem Trockenraum 20 ausgeschleust.
Das Verringern des Luftdrucks in der Eingangsschleuse 30 bzw. in der Ausgangsschleuse 40 kann alternativ oder zusätzlich dadurch erfolgen, dass die Luft der Eingangsschleuse 30 von der Austauschpumpe 51 durch die Schleusenverbindungsleitung 50 aus der Eingangsschleuse 30 in die Ausgangsschleuse 40 gepumpt wird bzw. die Luft der Ausgangsschleuse 40 von der Austauschpumpe 51 aus der Ausgangsschleuse 40 durch die Schleusenverbindungsleitung 50 in die Eingangsschleuse 30 gepumpt wird.
Bezugszeichenliste

10: Lacktrockenanlage
20: Trockenraum
21: Evakuiereinrichtung
22: Heizeinrichtung
23: Infrarotlichtquelle
24: Handhabungseinrichtung
30: Eingangsschleuse
31: Evakuiereinrichtung
32: Heizeinrichtung
40: Ausgangsschleuse
41: Evakuiereinrichtung
42: Heizeinrichtung
50: Schleusenverbindungsleitung
51: Austauschpumpe
60: Fördereinrichtung
61: Förderrichtung
100: Bauteil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008005584 B3 [0007]

Claims

Verfahren zum Trocknen von Lack, bei dem - eine Evakuiereinrichtung (21) einer Lacktrockenanlage (10) einen Druck einer Luft in einem Trockenraum (20) der Lacktrockenanlage (10) gegenüber einem Atmosphärendruck von Luft außerhalb des Trockenraums (20) verringert; - eine Heizeinrichtung (22) der Lacktrockenanlage (10) eine Temperatur der Luft in dem Trockenraum (20) auf weniger als 100 °C erhöht; - ein in dem Trockenraum (20) angeordneter auf ein Bauteil (100) aufgebrachter zu trocknender Lack während einer Lacktrockendauer getrocknet wird; - die Evakuiereinrichtung (21) den Druck der Luft in dem Trockenraum (20) während einer eine Mehrzahl von Lacktrockendauern umfassenden Betriebsdauer der Lacktrockenanlage (10) durchgehend konstant hält.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Bauteil (100) mit einem zu trocknenden Lack zum Trocknen des Lacks durch eine Eingangsschleuse (30) der Lacktrockenanlage (10) in den Trockenraum (20) eingeschleust wird, wobei eine Evakuiereinrichtung (31) der Lacktrockenanlage (10) einen Druck einer Luft in der Eingangsschleuse (30) auf den Druck der Luft in dem Trockenraum (20) verringert, und/oder bei dem das Bauteil (100) mit dem zu trocknenden Lack nach der Lacktrockendauer durch eine Ausgangsschleuse (40) der Lacktrockenanlage (10) aus dem Trockenraum (20) ausgeschleust wird, wobei eine Evakuiereinrichtung (41) der Lacktrockenanlage (10) einen Druck einer Luft in einer Ausgangsschleuse (40) der Lacktrockenanlage (10) auf den Druck der Luft in dem Trockenraum (20) verringert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei dem eine Fördereinrichtung (60) der Lacktrockenanlage (10) das Bauteil (100) mit dem zu trocknenden Lack durch den Trockenraum (20) und jede Schleuse (30, 40) der Lacktrockenanlage (10) bewegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der konstante Druck der Luft in dem Trockenraum (20) in einem Bereich von 0,1 bar bis 0,9 bar liegt und/oder die konstante Temperatur der Luft in dem Trockenraum (20) mindestens 80 °C beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem eine in dem Trockenraum (20) angeordnete Infrarotlichtquelle (23) der Lacktrockenanlage (10) den zu trocknenden Lack bestrahlt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Luft der Ausgangsschleuse (40) von einer Austauschpumpe (51) der Lacktrocknungsanlage (10) aus der Ausgangsschleuse (40) durch eine Schleusenverbindungsleitung (50) der Lacktrockenanlage (10) in die Eingangsschleuse (30) gepumpt wird und/oder die Luft der Eingangsschleuse (30) von einer Austauschpumpe (51) der Lacktrockenanlage (10) durch eine Schleusenverbindungsleitung (50) der Lacktrockenanlage (10) aus der Eingangsschleuse (30) in die Ausgangsschleuse (40) gepumpt wird.
Anlage (10) zum Trocknen von Lack, welche einen Trockenraum (20), eine dem Trockenraum (20) zugeordnete Evakuiereinrichtung (21) zum Verringern eines Drucks einer Luft in dem Trockenraum (20) gegenüber einem Atmosphärendruck von Luft außerhalb des Trockenraums (20) und eine dem Trockenraum (20) zugeordnete Heizeinrichtung (22) zum Erhöhen einer Temperatur der Luft in dem Trockenraum (20) auf weniger als 100 °C umfasst und ausgebildet ist, den Druck der Luft in dem Trockenraum (20) mittels der Evakuiereinrichtung (21) während einer eine Mehrzahl von Lacktrockendauern eines in dem Trockenraum (20) angeordneten auf ein Bauteil (100) aufgetragenen zu trocknenden Lacks umfassenden Betriebsdauer der Anlage (10) durchgehend konstant zu halten.
Anlage nach Anspruch 7, mit einer Eingangsschleuse (30), einer der Eingangsschleuse (30) zugeordneten Evakuiereinrichtung (31), welche zum Verringern eines Drucks einer Luft in der Eingangsschleuse (30) gegenüber einem Atmosphärendruck von Luft außerhalb der Eingangsschleuse (30) konfiguriert ist, und einer der Eingangsschleuse (30) zugeordneten Heizeinrichtung (32), welche zum Erhöhen einer Temperatur der Luft in der Eingangsschleuse (30) auf eine Temperatur von weniger als 100 °C konfiguriert ist, und/oder mit einer Ausgangsschleuse (40), einer der Ausgangsschleuse (40) zugeordneten Evakuiereinrichtung (41), welche zum Verringern eines Drucks der Luft in der Ausgangsschleuse (40) gegenüber einem Atmosphärendruck von Luft außerhalb der Ausgangsschleuse (40) konfiguriert ist, und einer der Ausgangsschleuse (40) zugeordneten Heizeinrichtung (42), welche zum Erhöhen einer Temperatur der Luft in der Ausgangsschleuse (40) auf eine Temperatur von weniger als 100 °C konfiguriert ist.
Anlage nach Anspruch 8, welche im Falle zweier Schleusen (30, 40) wenigstens eine oder jeweils eine Schleusenverbindungsleitung (50) und eine Austauschpumpe (51) zum Pumpen der Luft aus der Eingangsschleuse (30) durch die Schleusenverbindungsleitung (50) in die Ausgangsschleuse (40) und zum Pumpen der Luft aus der Ausgangsschleuse (40) durch die Schleusenverbindungsleitung (50) in die Eingangsschleuse (30) umfasst.
Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, mit einer Fördereinrichtung (60), welche zum Bewegen des Bauteils (100) mit dem zu trocknenden Lack durch den Trockenraum (20) und jede Schleuse (30, 40) der Anlage (10) ausgebildet ist.