DE2346630C3 - Druckluftpistole zum Versprühen eines Mehrkomponentenmaterials - Google Patents
Druckluftpistole zum Versprühen eines MehrkomponentenmaterialsInfo
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Description
Die I rfimliiiig be/iehl sich auf eine Druckliiftpistole
zum Versprühen eines Mehrkomponentenmatcriuls
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1,
Die Fließbandfertigung von Kraftfahrzeugen, Kühlschränken, Nähmaschinen, Fahrrädern und anderen in
Massen hergestellten Gegenständen hat sich im allgemeinen auf das Farbüberziehen durch Sprühen
gestützt, um diesen Gegenständen den gleichmäßigen, glatten Zier- und Schutzüberzug bzw. -finish zu geben,
den diese erfordern.
Bis ungefähr 1950 waren die fast überall verwendeten
ίο Werkzeuge zum Überziehen von Gegenstänu-sn mit
einem Sprühmaterial eine äußerlich mischende Druckluftsprühpistole und ein Hochtemperaturofen. Farbe,
eine Mischung aus Pigmenten und Harzen, die in einem flüchtigen fließfähigen Trägermaterial (für gewöhnlich
ii ein Kohlenwasserstofflösungsmittel) suspendiert sind,
wird zu einer Ganzmetallsprühpistole unter geringem Druck geführt und durch eine schmale zylindrische
Öffnung an dem vorderen Teil der Pistole herausgedrückt. Dieser schmale zylindrische Strom aus Farbe
j» wird unmittelbar darauf von einem Luftstrahl getroffen,
der unter einem Druck von ungefähr 0,7 bis ungefähr 7 kp/m2 steht. Die Druckluft wird durch eine getrennte
Förderleitung zur Sprühpistole gespeist und tritt aus der Pistole durch eine ringförmige Öffnung, die die
.'"> Farbmittelöffnung umgibt, und außerdem aus einer
Anzahl von benachbarten Luftöffnungen aus. Die Druckluftstrahlen bzw. -ströme zerstäuben die fließfähige Farbe, die aus ifer Farbmittelöffnung austritt, zu
einem Sprühnebel von mehr oder weniger gleichförmi-
«I gen kleinen Tropfen und formen den Sprühnebel bzw.
das Zersprühte, welches aus Tröpfchen besteht, in einen elliptischen oder fächerförmigen Sprühstrahl oder dgl.
um, welcher zufolge der Vorwärtsgeschwindigkeit der Druckluft in Richtung auf die zu streichenden
π Gegenständen vorbewegt und auf diesen Gegenständen abgesetzt wird. Durch Betätigung von Hand oder durch
automalische Betätigung der Sprühpistole wird ein
verhältnismäßig glatter und gleichmäßiger und im wesentlichen kontinuierlicher fließfähiger Farbfilm auf
i" bzw. über der Fläche der Gegenstände erzeugt, wenn
die Gegenstände durch den Überzugsbereich gefördert werden.
Die frisch mit Farbe überzogenen Gegenstände werden durch die Fördereinrichtung auf einem kurzen
r. Weg aus dem Sprühbereich heraus in einen Ofen bewegt. Der Abstand von dem Sprühbereich zum Ofen
wird als sogenannter Abstrahlbereich bezeichnet (flash-off area), wo ein Teil des Lösungsmittels in dem
fließfähigen Farbfilm sich in die Atmosphäre verflüch-
'·<> tigt. Die Fördereinrichtung bewegt dann die Gegenstände in einen Ofen hinein, wo die mit Farbe versehenen
Gegenstände auf eine Temperatur im Bereich zwischen ungefähr I77°C und ungefähr 2600C oder sogar mehr
füi eine Zeitperiode gebracht werden, die im Bereich
>'■ von 10 bis 30 Minuten oder mehr liegt. Die I litzehärtung
tier Farbe ist erforderlich, damit der verbleibende Teil des Lösungsmittels in dem Farbfilm verdampft und um
chemische Veränderungen /u fordern oder zu beschleunigen, um so die Oberfläche der Gegenstände mit einem
'" harten, glatten und im wesentlichen kontinuierlichen,
gut bzw. gepflegt aussehenden trockenei Farbfilm /u versehen.
Obwohl die Kombination des Sptiih Fjrbüberziehens
und der Behandlung hei hohen t'emperaturen einen
'■' ansehnlichen und erwünschten farbfilm erzeugt, hat die
bekannte Farbspriihpistole eine /aiii von ernsthaften
Nachteilen. Eine bemerkenswerte Zahl der Farbtröpfchen wird an den Gegenstanden durch die Druckluft
vorbeigetrieben und als sogenanntes Overspray vergeudet Um das Versprühungsproblem zu beseitigen, sind
teure Filter und andere das überschüssig versprühte Material sammelnde Einrichtungen notwendig. Das
Verdampfen der Lösungsmittel in die Atmosphäre hinein führt nicht allein zu einer gesundheitlichen
Gefahr für die Anstreicher sondern trägt auch wesentlich zur Verunreinigung der Atmosphäre bei.
Darüber hinaus tragen die erhöhten Temperaturen, die in dem Ofen erforderlich sind, um die fließfähige Farbe
zu behandeln bzw. zu härten, bemerkenswert zu den Kosten des Farbsprühens bei, und sie verbrauchen
große Mengen von Naturgas oder anderen knappen Energiequellen. Entsprechend ist der Ofen mit seinen
sorgfältig ausgearbeiteten Einrichtungen, um den Ofen auf genauen Temperaturen zu halten, teuer herzustellen
und zu unterhalten. Die öfen besetzen außerdem beträchtlichen Raum des Fabrikbodens, um die Gegenstände
aufzunehmen, während sie sich an der Fördereinrichtung für Zeitperioden von 10 bis 30 Minuten oder
mehr kontinuierlich bewegen.
Beginnend in den 50er Jahren beeinträchtigten vier
aufeinanderfolgende technische Fortschritte die Lage der äußerlich mischenden Druckluftsprühpistole beim
industriellen Lackieren. Diese Fortschritte sind das elektrostatische Sprühüberziehen, das luftlose Sprühüberziehen,
das elektrophoretische Oberziehen und das Pulver-SpriJhüberziehen.
Beim elektrostatischen Sprühüberziehen wird eine elektrostatische Ladung auf die Farbteilchen aufgebracht,
so daß die geladenen Teilchen durch elektrostatische Kräfte in Richtung auf die Gegenstände
angezogen und auf diesen abgesetzt werden. Während die ursprüngliche Form des elektrostatischen Lackierens
bzw. Farbüberziehens, das Randsburg-Verfahren Nr. 1, die Metall-Luftsprühpistole beibehielt, beseitigten
nachfolgende Ausführungsformen des elektrostatischen Sprühüberziehens die Metall-Luftsprühpistole. Das
elektrostatische Sprühüberziehen verringerte beträchtlich die Menge des überschüssig versprühten Materials
(Overspray) was zu großen ökonomischen Ersparnissen führte. Weiterhin verminderte die Verringerung des
überschüssig versprühten Materials, welches zum elektrostatischen Sprühüberziehen gehörte, die gesundheitlichen
Gefahren und den Aufwand für überschüssiges Material sammelnde Einrichtungen, der erforderlich
war.
In entsprechender Weise wurde das überschüssig versprühte Material auch durch das luftlose Sprühfarbüberziehen
verringert. Indem die Farbe unter hohem Druck durch die kleine öffnung einer speziell
entworfenen Düse hindurchgedrückt wird, wird die Farbe in einen Sprühnebel oder dgl. von ausreichender
Größe, von ausreichender Qualität und mit ausreichender Fördergeschwindigkeit für industrielles Farbsprühüberziehen
zersläuöt. Das luftlose Sprühfarbüberziehen beseitigte das Farbe vergeudende Ausblasen von
Druckluft.
Das elektrophoretisehe Farbiiberziehen benötigt
überhaupt keine .Sprühpistole mehr. Zu streichende Gegenstände werden an einer Fördereinrichtung in ein
großes Had hinein- uiul durch dieses himliirchgeführt,
welches Uarzübentugsmalerialleikhen enthält, die in
einer Flüssigkeit oder einem fließfähigen Medium suspendiert sind. Während die Gegenstände in dem Had
eingetaucht sind, wird ein elektrisches Feld zwischen den Gegenstanden und einem lilektmdengilter in dem
Tank erzeugt, oder der Tank selbst dient als Elektrode.
Das elektrische Feld bewirkt die Bewegung von Harzüberzugsmaterialteilchen in Richtung auf die
Gegenstände und auf die Oberfläche der Gegenstände zu, um einen dünnen Film aus Harzüberzugsmaterial an
dem Gegenstand zu bilden.
Auch das Pulverfarbüberziehen benötigt die bekannte Luftsprühpistole nicht mehr. Das Pulver ist trocken,
wobei feingemahlene Partikel oder Teilchen eine Teilchengröße von bis zu ungefähr 200 μ im Durchmesser
aufweisen. Das Pulver wird in einen Luftstrom eingebracht, in diesem mitgeführt und von einem
Behälter für fluidisiertes Pulver zu einer elektrostatischen Pulversprühpistole geliefert, welche den einzelnen
Pulverteilchen eine hohe elektrostatische Ladung erteilt Die Pulverteilchen werden auf einem Gegenstand,
der sich auf einem ein Teilchen anziehenden Potential befindet, durch die Wirkung der elektrostatischen
Kräfte und der umgebenden Luft abgesetzt bzw. niedergeschlagen. Die Pulverteilchen bilden einen
Überzug, welcher an der Gegenstandsfläche zufolge der elektrostatischen Kräfte klebt bzw. haftet, die den
abgesetzten geladenen Teilchen uri-f dem auf einem
Partikel bzw. Teilchen anziehenden Potential befindlichen Gegenstand zugeordnet sind.
Weder das elektrostatische Sprühfarbüberiiehen, noch das drucklose Farbsprühüberziehen, noch das
elektrostatische Pulverfarbüberziehen oder das elektrophoretische Farbüberziehen beseitigt den viel Platz
beanspruchenden teueren Hochtemperaturofen, der notwendig ist, um einen akzeptablen glatten und im
wesentlichen gleichförmigen, dekorativen und schützenden Überzug bzw. Finish zu schaffen.
Bei einer Sprühpistole der eingangs genannten Art werden die einzelnen Komponenten des zu versprühenden
Materials erst außerhalb der Sprühpistole miteinander vermischt (GBPS 11 84 900), d. h. nachdem sie aus
der Sprühpistole ausgegeben worden sind, so daß kaum eine zufriedenstellende Vermischung der Komponenten
zu erzielen ist.
Bei einer weiterhin bekannten Sprühpistole mit Spritzkopf (Zeitschrift: »Kunststoff-Rundschau«, 1969,
Se'te 126 und 127) werden die Komponenten des zu versprühenden Materials innerhalb des Spritzkopfes
gemischt. Hierbei besteht die Gefahr, daß das Material sich z.T. bereits innerhalb des Spritzkopfes verfestigt
oder aushärtet, d. h. vor dem Versprühen, so dr.ß eine schlechte Versprühung die Folge ist, wobei schließlich
die Düse verstopft werden kann, so daß mit der bekannten Sprühpistole überhaupt nicht mehr gearbeitet
werden kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art
zu schaffen, um einen Gegenstand mit einem glatten im
wesentlichen kontinuierlichen Zier- und Schutzfinish zu versehen, wobei die Verunreinigung der Umgebung
verringert und entweder die Notwendigkeit, einen Ofen vorzusehen, um den Überzug bzw. das Finish zu
behandeln bzw. zu härten, beseitigt ist oder die Zeitdauer minimiert wird, während der der mit einem
Überzug versehene Gegenstand einer erhöhten Temperatur unterworfen ist.
Dies wird durch eine Druikliiftpistnle gemiili dem
Palentanspruch I erreicht.
Mit Hilfe der Druckliiflpistole gemäß der Erfindung
kanu eine sorgfältige Mischung der Komponenten
erzielt werden, da i'ie Vermischung der Komponenten innerhalb der I)ruckluftpistole stattfindet. Dennoch muß
nicht mit der Gefahr gerechnet werden, daß d.r>
Material bereits innerhalb der Druckluftpistole aushärtet
oder sich verfestigt. Weiterhin wird bei der Druckluftpistole gemäß der Erfindung die Druckluft
nicht nur zum Zerstäuben der gemischten Komponenten verwendet, sondern auch zum Reinigen der
Druckluftpistole.
Um die Fläche eines Gegenstandes mit einem im wesentlichen kontinuierlichen trockenen Farbfilm hinreichend
zu schützen und zu dekorieren, muß die Fläche mit einem Film von einer Dicke von ungefähr 0,03 bis
ungefähr 0,05 mm bedeckt werden. Trockene Filme von geringer Dicke überdecken nicht die Materialoberflächenunvollkommenheiten
und weisen nicht genug Widerstand gegen Verschleili und Beschädigung,
insbesondere durch Schlag, auf. Trockene Filme von größerer Dicke tragen unnotwendigerweise zu den
Kosten des Überziehens bei und sind häufig auch weniger widerstandsfähig gegen Abschlagen, Abkratzen
und Aufschlagen al? dünnere Filme.
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oder Farbmaterialrinnen oder nicht akzeptabler Oberflächenrauheit zu bilden, sollte die Sprühpistole die
Farbe in fließfähige Teilchen zerstäuben, deren maximale Größe einen gegebenen Durchmesser nicht
überschreitet und vorzugsweise die meisten Teilchen einen kleineren Durchmesser haben. Ein Verfahren um
zu bestimmen, ob die Zerstäubung hinsichtlich der Teilchengröße zweckmäßig ist, ist den Durchmesser von
funkten oder Flecken zu messen, die durch Sprühteilchen gebildet werden, welche auf ein zweckmäßiges Ziel
unter gesteuerten bzw. festgelegten Bedingungen auftreffen. Die Bedingungen, welche in der Praxis bisher
zu Grunde gelegt worden sind, beziehen sich auf das Vorbeiführen eines ungefähr 10 cm χ ungefähr 15 cm
flachen Zielgegenstandes durch den Sprühstrahl bzw. Sprühnebel in Längsrichtung längs seiner Längsabmessung,
wobei die eine Fläche in einer senkrechten Ebene zur Sprühachse in einem Abstand von ungefähr 30 cm
von der Sprühquelle mit einer ausreichenden Geschwindigkeit so vorbeigeführt wird, daß die dem Sprühstrahl
bzw. Sprühnebel ausgesetzte Fläche des Ziels im wesentlichen frei von sich überlappenden Punkten ist.
Falls der Mitteldurchmesser der zehn größten Punkte auf dem Ziel (nachfolgend als Spriihpunktgröße
bezeichnet) kleiner ist als ungefähr 0,38 mm, so ist die Versprühung zum Herstellen von Finishen von hoher
Qualität geeignet, obwohl, wo weniger strenge Anforderungen an den Überzug bzw. den Finish gestellt werden,
Versprühungen, die eine Sprühpunktgröße von 0,51 mm erzeugen, ausreichend sein können. Wenn im Nachfolgenden
auf die Sprühpunktgröße der Sprühpartikel bezug genommen wird, ist zu verstehen, daß die
genannte Größe, diejenige Größe ist, die unter den gerade genannten Bedingungen festgestellt worden ist.
Ganz allgemein gesprochen erfordern Gegenstände zwei aufeinanderfolgende Farbüberzüge. Beispielsweise
erhalten in den Vereinigten Staaten hergestellte Kraftfahrzeugkörper bzw. -karosserien zuerst einen
Grundanstrich aus verhältnismäßig billigen rostbehindernden Materialien. Dieser Überzug wird getrocknet
und glattgesandet, und dann wird der Fahrzeugkörper mit einer Farbe auf Lösungsmittel — Acryl — Basis
durch Übersprühen fertiggestellt. Der Finish-Überzug wird durch herkömmliche Druckluftpistolen oder durch
die neueren elektrostatischen Pistolen aufgebracht. Die Pistolen werden in einem Abstand von ungefähr 20 bis
ungefähr 30 cm von dem Fahrzeugkörper gehalten, und sie versprühen mehrere Hundert bis zu einem Tausend
ecm Farbe pro Minute. Die Pistolen formen die zerstäubten Farbteilchen in ein Muster, welches sich auf
dem Fahrzeugkörper als ein längliches Ellipsenmuster von ungefähr 46 cm Länge und ungefähr 15 cm Breite
an seinen größten Abmessungen absetzt bzw. niederschlägt. Für gewöhnlich hat die Farbe, so wie sie zur
Pistole gefördert wird, eine Viskosität von ungefähr 20 s, was in einem Ford-Nr. 4-Behälter gemessen wird,
und weist 50% Gewichtsanteile an flüchtigen Kohlenwasserstoff-Lösungsmitteln
auf, welche schließlich in die Atmosphäre während des Versprühens, während des
sogenannten flash-off und während des F.rwärmens, Trocknens bzw. Aushärtens in die Atmosphäre verdampfen.
Die verbleibenden 50% festen Bestandteile bestehen im wesentlichen aus Acrylharz 'ind dm
notwendigen Pigmenten und/oder aus metallischen Flocken, welche dem endgültigen Finish die gewünschte
Farbe und das gewünschte Leuchten erteilen. Obwohl Acrylharze in weitem Maße verwendet werden, ΐι·η
beispielsweise Alkyd-Melamin- und Polyesterharze,
ebenfalls verwendet werden, um Gegenstände zu überziehen.
Die meisten in den Vereinigten Staaten gefertigten Fahrzeugkörper bewegen sich durch den Sprühüberzugsstand
und darauffolgend durch den Ofen mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 4,5 m/min. Das Sprühfarbüberziehen
dauert ungefähr eine Minute pro Fahrzeug jedoch erfordert das Erwärmen bzw. Härten
ungefähr 25 Minuten. Das Aushärten von Acrylfarben erfordert Temperaturen im Bereich von ungefähr
2040C.
Den Herstellern von Harzen ic. bekannt, daß Harze durch Hinzufügen von zweckmäßigen Chemikalien
anstatt durch Aushärten bei erhöhten Temperaturen in einen festen Film umgewandelt werden können. Die
Umwandlung eines Harzes aus einem verhältnismäßig stabilen fließfähigen Zustand zu einem sehr stabilen
festen Zustand erfordert für gewöhnlich das Hinzufügen eines Katalysators zu dem Harz und ist technisch als
Polymerisation bekannt. Katalysatoren sind Chemikalien, deren Hinzufügung in verhältnismäßig kleinen
Anteilen zu dem harz die Polymerisation des Harzes beschleunigt oder fördert. Katalysatoren werden im
weitesten Maße verwendet, um die Polymerisation von Harzen, die für dünne Filme verwendet werden, zu
beschleunigen, unter anderem wegen ihrer verhältnismäßig langen möglichen Verarbeitungszeit (Topfzeit).
Topfzeit, so wie dieser Begriff verwendet wird, bedeutet die Zeitlänge, innerhalb welcher eine Mischung aus
Harz und Katalysator unsprühbar wird bzw. nicht mehr versprüht werden kann, und zwar wegen der Wr'ung
auf die Viskosität, die durch die rasche Polymerisation hervorgerufen wird.
Demgemäß sind mit Katalysator versehene Mehrkomponentenmaterialien
zum Übersprühen von Gegenständen mit dünnen Filmen wegen der Schwierigkeiten beim raschen und konsistenten Mischen der
Bestandteile, beim Abreinigen oder Säubern der Mischkammer bei Beendigung des Sprühens und bei
dem richtigen Zerstäuben der mit einem Katalysator versehenen Materialien, insbesondere während des
Beginnens und des Beendigens des Sprühvorganges, nicht verwendet worden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
Fig.] ist eine Seitenansicht einer Vorrichtung gernäß
der Erfindung, die teilweise in Schnitt gehalten ist und in
welcher Teile in unterbrochenen Linien gezeigt sind.
Fig. 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die
teilweise schematisch den drehbaren Teil und die öffnung der Vorrichtung nach F i g. 1 zeigt, wobei die
Kammer und die Öffnung in der Misch- und Materialaussendestellung gezeigt sind.
Fig.3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der
Kammer und der öffnung der Vorrichtung gemäß Fig. (, wobei die Kammer und die öffnung in der
Materialentnahme bzw. Reinigungslage gezeigt sind. in
In den Fig. I bis 3 ist eine Hansprühpistole gemäß
der Erfindung mit dem Bezugszeichen 10 versehen. Die Handpistole 10 weist einen llauptpistolenkörpcrteil II.
einen Handgriff 12, der von dem Körper in einem Winkel zu diesem vorsteht, und einen Auslöser bzw.
Abzug 13 auf. Der Körper 11, der Handgriff 12 und cltr
Auslöser 13 sowohl als auch andere zweckmäßigerweise vorgesehene Teile der Pistole 10 sind aus irgendeinem
korrosions- bzw. verschleißbeständigem Material hergestellt, WClCIICS III UCiUg dUf UlC £11 MtIMIICMUCM lö
Komponenten und auf das Mehrkomponentenmaterial, welches aus den zu mischenden Komponenten resultiert,
chemisch inert ist. Zweckmäßige Materialien umfassen Aluminium, Aluminiumlegi^rungen, Stahl,
Stahllegierungen, Kupferlegieiungen, Kunststoffe, beispielsweise Azetal-Harz, Epoxyd-Harz, glasgefülltes
Epoxydharz, Nylon und glasgefülltes Nylon.
Eine erste Komponente, die Komponente A, und eine zweite Komponente, die Komponente B, eines Mehrkomponentenmaterials
strömen in Einlaßöffnungen 16 bzw. 17 hinein, die in den Seiten des Pistolenkörpers 11,
wie i . Fig. 2 gezeigt, angeordnet sind. Die Einlaßöffnungen 16 und 17 sind aus zweckmäßigen Materialien
hergestellt, die gegenüber den Komponenten A und B chemisch inert sind. Beispielsweise können Stahl, J5
Stahllegierungen, Keramiken und Kunststoffe verwendet werden. Eine Leitung 14 verbindet die Pistole mit
einem Behälter 18, der beispielsweise die Komponente A enthält. Eine Leitung 15 verbindet die Pistole 10 mit
einem Behälter 19, der beispielsweise die Komponente *n ßenthält.
Das Mehrkomponentenmaterial, das aus der Pistole versprüht wird, kann irgendein mit einem Katalysator
versehenes Mehrkomponentenmaterial sein, das in Teilchen zerstäubt wird, die eine Sprühpunktgröße von
ungefähr 038 mm oder weniger aufweisen, und das
durch Luft bzw. an der Luft getrocknet werden kann, um einen getrockneten Film zu bilden, der ein leichtes
Handhaben innerhalb von ungefähr 30 Minuten ermöglicht. Zum Zwecke der Erläuterung ist ein
zweckmäßiges mit Katalysator versehenes Mehrkomponentenmaterial ein Zweikomponenten-Polyurethan-Harz
System, welches ein Präpolymer oder ein Additionsprodukt aufweist, welches freie Isocyanatgruppen
aufweist, die verwendbare bzw. brauchbare Filme in Kombination mit einem Katalysator, einem
Beschleuniger oder einem Vernetzungsmittel, beispielsweise monomeres Polyol oder Polyamin, bilden können.
Der Behälter 18 enthält die Komponenten A, welche ein zweckmäßiges Isocyanat-Endgruppen-Polymer ist, und &o
der Behälter 19 beinhaltet die Komponente B, welche ein zweckmäßiges polyfunktionales reaktionsfähiges
Amin oder Polyol ist. Die Behandlung bzw. Aushärtung von Polyurethan wird durch Mischen des Präpolymers
mit polyfunktionalen reaktionsfähigen Aminen und Polyolen herbeigeführt.
Ein Schlauch 20 liefert Druckluft oder anderes Gas aus einer Quelle 21 zur Sprühpistole 10 durch ein
zweckmäßigs (nicht gezeigtes) Regulierventil durch Verbindung des Schlauches 20 mit einer Kupplung 22.
Ein verschiebbares Ein-Aus-Ventil 23 steuert die Zufuhr von Druckluft zur Pistole 10. Druckluft wird verwendet,
um das gemischte Komponentenmaterial, welches von der Pistole 10 ausgesendet wird, zu zerstäuben, und um
das Sprühmuster, welches von der Pistole ausgesendet wird, zu formen. Weiterhin wird die Druckluft
verwendet, um die Pistole 10 von im wesentlichen dem gesamten Rest der Bestandteile A und ßbei Beendigung
ihres Zuflusses zu der Pistole zu reinigen.
Wie in Fig. 1 gezeigt, hat der Auslöser 13 eine
/.weckmäßige Länge und ist mit der Pistole schwenkbar
verbunden. Der Auslöser 13 ist um eine durch einen Bolzen 24 gebildete Achse mit der Pistole schwenkbar
verbunden, welcher verwendet wird, um den Auslöser an der Pistole zu haltern.
Schwenkverschiebung des Auslösers 13 in Richtung auf den Handgriff 12 bewirkt, daß der Auslöser mit
niederdrückt, welcher seinerseits ein Luftventil 26 betätigt. Das betätigte Luftventil 26 ermöglicht, daß
Luft zur Vorderkammer einer durch Luft betätigten Einrichtung 27 strömt, welche an dem hinteren Ende des
Hauptkörpers 11 der Pistole 10 angeordnet ist. Die durch Luft betätigte Einrichtung 27 weist einen doppelt
wirkenden Kolben 28 auf, dessen Kolbenstange 29 innerhalb des hohlen Endes eines Drehzylinders 30
verschiebbar aufgenommen ist. Die Verbindung eines Zapfens 30a, der in dem Zylinder 30 befestigt ist, mit
einer schraubenförmigen Nut 22a in der Stange 29 formt die Axialbewegung der Kolbenstange in Drehbewegung
des Drehzylinders 30 um seine Achse um.
Der erhöhte Luftdruck wirkt gegen den Kolben 28, bewirkt, daß die Kolbenstange 29 sich nach hinten
bewegt, und diese wiederum bewirkt, daß der Zylinder 30 sich aus seiner normalen Stellung herausdreht.
Entsprechend bewegt sich, wenn Druckluft zur hinteren Kammer der durch Luft betätigten Einrichtung 27 durch
die Freigabe des Auslösers 13 gespeist wird, die Kolbenstange nach vorn, um demgemäß den Zylinder
30 in der entgegengesetzten Richtung zu drehen.
Ein Flansch an dem vordersten Ende des Zylinders 30 ist in einem Schlitz an dem hinteren Teil des drehbaren
Teiles 35 aufgenommen. Der Teil 35 weist in sich eine Mischkammer 36 auf und ist mit einer öffnung 37
versehen. Der drehbare Teil 35, der in den Zeichnungen gezeigt ist, hat eine äußere Fläche 35a, die als eine
Drehfläche um die Achse der Kammer 36 gebildet ist, und der kann aus irgendeinem zweckmäßigen Material,
beispielsweise einer Stahllegierung, hergestellt sein. Drehung des Zylinders 30 bewirkt eine entsprechende
Drohung des Teiles 35 und demgemäß eine Drehung der Mischkammer 36 und der öffnung 37. Die Drehung des
Teiles 35 ermöglicht die Zufuhr der Bestandteile bzw. Komponenten A und B in die Mischkammer 36 durch
die öffnungen 38 und 39. Es wird bemerkt, daß die öffnung 37 sich nicht nach vorn, nach hinten oder
seitlich in bezug auf die vordere Fläche der Pistole 10 vor, während noch auf die Drehung des Teiles 35
folgend bewegt. Dies ist bedeutsam, um zu allen Zeiten die erforderliche Zerstäubung des Überzugsmaterials zu
erreichen.
In der Pistole 10 ist die öffnung 37 für das fließfähige
Material in zusammenwirkender Beziehung mit der Druckluft-Zerstäubungseinrichtung 40 durch Lagerflächen
40a und 42s des Pistotenkörpers gehalten. Die
äußere Räche 35a des Teiles 35 (F i g. 2 und 3) weist eine
809 684/180
kugelförmige oder sphärische und eine zylindrische Drehfläche auf. Ein Drucklager 31 drückt den Teil 35
durch den Zylinder 30 nach vorn. Die äußere Fläche 35a wird demgemäß mit der Lagerfläche 4Ja des Pistolenkörpers 10 in Berührung gehalten, welcher mit dieser in
konformen Eingriff tritt und die Bewegung des Teiles 35 längs seiner Drehachse beschränkt. Die Lagerfläche 41a
weist einen Abschnitt 41 b auf, welcher hohe Schmiereigenschaften ha' um die Reibung zu verringern und um
die Drehfreiheil des Teiles 35 zu erhöhen. Die Lagerfläche 42a tritt mit der zylindrischen äußeren
Fläche des Teiles 35 in konformen Eingriff, welche der öffnung 37 für das fließfähige Material benachbart
angeordnet ist und die Bewegung des Teiles 35 in seitlicher Richtung in bezug auf die Öffnungen 45 und 46
der Dnickluft-Zerstäubungseinrichtung 40 begrenzt.
Nuten 15/) in der äußeren Fläche 35a des Teiles 35
gestatten, daß Luft an der L.agerfläche 42ü vorbeistreicht.
Der drehbare Teil 55 isl innerhalb des Körpers in der
Pistole 10 angeordnet. Der Teil 35 weist eine öffnung
37, aus welcher das Material heraus ausgesendet wird, die Mischkammer 36, in welcher die Mischung der
Komponenten A und H herbeigeführt wird, und weiterhin eine Mehrzahl von Einlaßöffnungen oder
öffnungen 38 und 39 auf. die mil der Mischkammer 36
verbunden sind und entweder mit den Behaltern 18 und 19 der Komponenten A und Ii des Mehrkomponentenmatcrials
oder mit der Drucklüftquelle 21. wie in F i g. J gezeigt, verbunden werden können, um die Mischkammer
zu reinigen.
In der Zeichnung sind die Querschnittsabmessungen der Mischkammer 36 und der Öffnung 37 rund
dargestellt, und die Querschnittsabmessungen der Mischkammer und der öffnung sind als im wesentlichen
gleich dargestellt. Es kann sehr gut sein, daß unter bestimmten Arbeitsumständen. die öffnung 37 einen
Durchmesser oder einen Quersehnittsaufbau hat. der
von dem Durchmesser bzw. von dem Querschniilsaufbauder
Kammer 36 verschieden ist.
Die Komponente A wird in die Mischkammer 36 durch die öffnung 38 und die Einlaßöffnung 16
eingeführt, welche ein zweckmäßiges Prüfventil, wie in F i g. 2 gezeigt, aufweist. Die Komponente B wird in tue
Mischkammer 36 durch die öffnung 39 und die Einlaßöffnung 17. welche im Winkelabstand von
ungefähr 180° von der Einlaßöffnung 16 angeordnet ist, eingeführt. Es ist selbstverständlich, daß eine Mehrzahl
von kleinen öffnungen für jede der großen öffnungen
38 und 39 verwendet werden kann. Das Einführen der Komponenten A und B in tangentialer Richtung in
bezug auf die Mischkammer 36 scheint zu einer Turbulenz zu führen, die ausreichend ist, um das richtige
Mischen und das Einwirken der Bestandteile aufeinander herbeizuführen. Es ist jedoch zu verstehen, daß die
öffnungen 38 und 39 die Mischkammer 36 in Sehnenrichtung schneiden können und nach hinten von
der öffnung 37 in ungleichen Abständen angeordnet sein können, solange ein richtiges Mischen und
Einwirken der Bestandteile verwirklicht wird.
Die vorderen Endteile 41 und 42 bilden das Vorderende der Pistole 10. schließen den vorderen Teil
des Hauptpistolenkörpers 11 ab und schaffen außerdem
Lagerflächen, um den Teil 35, wie vorangehend beschrieben, in Stellung zu bringen bzw. in Stellung zu
halten. Die vorderen Endteile 41 und 42 sind in zweckmäßiger Weise an dem Körper befestigt, um so
mit dem Körper in Schraubeingriff zu treten, und sie
können aus dem gleichen Material wie dem des
Hauptkörpers 11 hergestellt sein. Die Vorderendteile 41
und 42 haben einv innere Fläche, welche zusammen mit der äußeren Fläche des vorderen Abschnitts des Teiles
35, einen Luftdut'chgang 43 zu dem vorderen Teil der Pistole 10 schaffen.
Eine Luftkappe 44 weist ein Paar von Druckluft ausgebenden öffnungen 45, die an gegenüberliegend
angeordneten Vorsprüngen angeordnet sind, und eine
oder mehrere luftaussendende öffnungen 46 auf, die die
öffnung 37 für das fließfähige Material umgeben. Die Luftkappe 44 ist an dem Pistolenkörper 10 vermittelt
eines mit Gewinde versehenen Festhalterringes 44 befestigt. Luftöffnungen 46 richten Druckluft in
Richtung auf das Mehrkomponentenmaterial, das aus der öffnung 37 austritt, um so das ausgesendete
Material in Teilchen zu zerstäuben, die eine solche Teilchengröße aufweisen, um einen Qualitäts-finish auf
dem Gegenstand vorzugsweise mit einer Sprühpunktgröße von ungefähr 0.38 mm oder weniger zu schaffen.
Weiterhin wird die Druckluft, die von den Öffnungen 45
ausgeht, verwendet, um die zerstäubten Teilchen in ein elliptisches oder fächerförmiges Sprühmuster umzugestalten.
Ein zweckmäßiger Leitungsdruck in dem
J5 Schlauch 20 für die /um Zerstäuben des Mehrkomponentenmaterials
verwendete Luft, welches von der Öffnung 37 ausgegeben wird, liegt im Hereich /wischen
ungefähr 3,5 bis ungefähr 7,1 kp Vm-.
In den Fig. I und i ist der Auslöser in seiner
ίο nichtsprühenden Lage oder Reinigungslage dargestellt
und die öffnungen 38 und 39 sind so .ingeordnet, daß die
Komponenten A und P nicht in die Mischkammer 36 eintreten können. Die öffnungen 38 und 39 des Teiles 35
sind nun durch eine l.uftkammer 48, die in dem Korper
11 an dem hinteren Ende des Teiles 35 gebildet ist, mit
der Druckluftquelle 21 in Verbindung. Reinigungs- b/w.
Abblasluft unter zweckmäßigem Druck, welche durch den Schlauch 20 zugeführt wird, strömt aus der
Luftkammer 48. durch die öffnungen 38 und 39 hindurch und aus der öffnung 37 heraus. Diese Stellung der
öffnungen ist am besten in F i g. 3 zu sehen.
Unter Berücksichtigung des vorangehend Geschilderten wird im folgenden mit Bezug auf die Leichnung
die Arbeitsweise der Mehrkomponenten-Sprühpistole 10 wiedergegeben.
Eine Bedienungsperson drückt den Auslöser 13. Luft strömt zur Vorderkammer der durch Luft betätigten
Einrichtung 27, zieht den Kolben 28 zurück und dreht dadurch den Teil 35 und seine Mischkammer 36. Der
Teil 35. welcher die Mischkammer 36 aufweist, wird von seiner Reinigungslage, wie in Fig. 3 gezeigt, in seine
Sprühlage, wie in Fig. 2 gezeigt, verdreht. Die öffnungen 38 und 39 sind nun mit den Förderleitungen
14 bzw. 15 für die fließfähigen Komponenten im wesentlichen in Ausrichtung. Die Komponenten A und
B werden in die Mischkammer 36 durch öffnungen 38 bzw. 39 in tangentialer Richtung eingeführt. Eine rasch
sich durchwirbelnde Materialmenge wird innerhalb der Mischkammer 36 gebildet, so daß die Komponenten A
und B sorgfältig gemischt werden. Druckluft, welche von den Öffnungen der Luftkappe 44 ausströmt, tritt mit
der Mischung der Komponenten A und B, welche aus der öffnung 37 ausgegeben werden, in Wechselwirkung,
um die Mischung in Teilchen mit einer Sprühpunktgrö ße von ungefähr 038 mm oder weniger zu zerstäuben,
und um das Versprühte der Komponentenmaterialteilciien
zu formen. Die Luft wird durch die Luftkappe 44 von der Quelle 21 durch Durchgänge 43 und 49
zugeführt
Das Unterbrechen der Fortführung des Sprühvorganges wird dadurch herbeigeführt, daß der Auslöser 13 in
seine Norma! — oder Säuberungsstellung in Schwenkbewegung zurückkehrt, indem die Bedienungsperson
den auf den Auslöser 13 ausgeübten Druck freigibt. Das Freilassen des Auslösers bewirkt, daß der Kolben 28
sich nach vorn bewegt, um dadurch den Teil 35 mit seinen Öffnungen 38 und 39, seiner Kammer 36 und der
öffnung 37 zu drehen. Die öffnungen 38 und 39 sind
verschiebungsmäßig von den Leitungen 14 und 15 getrennt bzw. nicht mit diesen in Ausrichtung und
dadurch von den enisprechenden Komponentenbehällern
18 und 19 getrennt. Wenn sich der Teil 35 bewegt,
bewegen sich .lie öffnungen 38 und 39 bis sie vollständig
zur Drucklufthammer 4? freigelegt sind. Ein wesentlicher Anteil der Luft die von der Quelle 21 herströnit,
wird nun aus der Kammer 48 durch die öffnung 38 und
39, die Kammer 36 und die öffnung 37 herausgeführt, wodurch di: öffnungen gesäubert bzw. abaereinigt
werden, die M'schkammer und die öffnung von allem
Rest des Kon ponentenmaterials gereinigt werden und
gefährliches Verkleben der Sprühpistole verhindert wird.
Die Bewegung de; Teiles 35 in die .Sauberungstellung
beendet in keinem lall den Druckluftstrom von den
öffnungen in der I.uftkappe 44. wie dies am besten in
F i g. 3 zu sehen ist. Dies ist ein bedeutsames Merkma'
da es sichel stellt, dal! der abgereinigte.· Rest ebenso wie das Mehrkomponerienmaierial von der öffnung 37
während des normalen Sprühvorganges ausgegeben wird, in Teilchen in der gewünschten Sprühpunktgröße
von ungefähr 0.38 irm (15 mil) zerstäubt wird und auf
dem Gegenstand ohne Zerstörung seines (ibeivtigs
bzw. Finishs abgesetzt bzw. niedergeschlagen wird.
Wenn die Pistole 10 für eine längere Zeitperiode nicht
verwendet werden soll, sollte ein F.in-Aus-Ventil 23 in
die Ausstellung bewegt werden, um den Druckluftstrom zur Pistole zu beendigen.
Wenn auch die Druckluftpistol'- 10, die in den F ι g. I
bis 3 der Zeichnurg gezeigt ist, eine in der Hand gehaltene oder vor. Hand betätigbare Pistole ist. so kann
die Erfindung in entsprechender Weise auch in einer ferngesteuerten oder automatischen Pistole verwirklicht
werden. Darüber hinaus, obwohl die Sprühpistole 10 keine elektrostatische Pistole ist, kann die Erfindung
auch auf eine ele<trostatische Pistole angewendet
werden.
Eine Stahlmetalllläche, die zu überziehen ist, ist sauber, dicht und frei von Staub, Wachs, Fett, öl. Rost
und anderem fremden Material. Die Metallfläche wird vorzugsweise sandgeblasen, und der gesamte Rest des
Sandblasstaubs wird mit Toluol oder einem Dampfentfettungsmittel
entfernt.
Die Komponente A ist eine Mischung aus Materalien, die durch die Sherwin-Willams Co. in Cleveland, Ohio
hergestellt wird. Ungefähr 300 Volumenteile Harz, welches unter dem Namen Polane verkauft und die
Kennummer 179825 (16) trägt, wird mit ungefähr 117 Volumenteilen eines Reduziermittels gemischt, welches
die Kennummer R7K69 trägt. Die Komponente B ist ein ungemischter und nicht reduzierter Katalysator
V66V28, welcher durch die oben genannte Firma verkauft wird. Die Komponenten werden der Pistole IG
mit einer Strömungsgeschwindigkeit der Komponente A von 417 ccm/min und von 50ccm/min der Komponente B zugeführt. Der Leitungsdruck für die Kompo-
nente A beträgt ungefähr 4,9 kp/cm2, und der Leituiigsdruck für die Komponente B beträgt ungefähr
4,2 kp/cm2. Der Zerstäubungsluft-Leitungsdruck beträgt ungefähr 6,4 kp/cm2, um eine Sprühpunktgröße von
weniger als 0,38 mm zu erreichen. Die Pistole 10 wird in
ίο einem Abstand von ungefähr 25 bis ungefähr 37 cm von
dem Substrat während des Aussendens und Zerstäubens des Materials gehalten. Der Durchgang bzw. ein Schritt
der Pistole ist ungefähr halbwegs überlappt. Nach ungefähr 30 Minuten ist die Fläche des Polyurethanfilms
ausreichend getrocknet, um eine leichte Handhabung zu gestatten. Nach dem Aushärten des Films über Nacht ist
dieser im wesentlichen hart. Der erzeugte Film hat eine Dicke von ungefähr 0,03 mm, erscheint im wesentlichen
kontinuierlich zu sein und hat eine Festigkeit bzw.
m Zähigkeit, einen Abriebwiderstand, einen SchlagwiJ^r
stand, einen chemischen Widerstand und Lösungsmittelbeständigkeit.wie für Hochqualitätsfinishe erforderlich.
Selbstverständlich kann die Zeit, um einen harten
IiIm zu erzeugen bis auf 30 Minuten verringert werden,
:= indem der Film einer erhöhten Temperatur von
ungenhr821C ausgesetzt wird.
B e ι s ρ i e I 2
Eine Stahlmeidlllläche, welche /ii übersprühen ist, ist
·,., sauber, frei von Staub, Wachs, fell, Öl, Rost und
anderem fremden Material. Die Metallflächc wird vorzugsweise .sandgeblasen, i;nd der gesamte Rest des
Sandblasstaubes wird mit dem Toluol oiler einem DampfenifcitiingsmiMel entfernt.
r. Der Bestandteil A ist eine Mischung aus Materialien,
,lic durch die oben genannte Firma hergestellt wird.
Ungefähr 6(X) Volunienteile Harz, welches unter dem N.inien Polane verkauft wird und die Kennummer
179825 (16) trägt, wird im Behälter 18 mit ungefähr 20d
.ι ι Teilen des Redu/icrmittels mit der Kennummer R7Kb9
gemischt. Die Komponente B ist eine Mischung von ungefähr 500 Volumenteilen des Katalysators V66V27
und ungefähr 140 Volumenteilen des Reduziermittels R7KT39. die beide durch die oben genannte Firma
■li vertrieben werden. Die Komponenten werden · die
Pistole 10 nut einer Strömungsgeschwindigkeit von ungefähr 403 ccm/min der Komponente A und rrit einer
Strömungsgeschwindigkeit der Komponente B von ungefähr 64 ccm/min eingeführt. Der Leitungsdruck für
die Komponente A und für die Komponente ß, und der Leitungsdruck für die Zerstäubungsluftleitung haben die
gleichen Werte wie vorangehend genannt. Die Pistole 10 wird in einem Abstand von ungefähr 25 bis ungefähr
37 cm von dem Substrat während des Aussendens und Zerstäubens des Materials weggehalten. Der Durchgang
bzw. Schritt der Pistole ist ungefähr halbwegs überlappt. Nach ungefähr 30 Minuten ist die Fläche des
Polyurethanfilrns im wesentlichen trocken, um eine leichte Handhabung zu gestatten. Nach Aushärtung des
Filmes über Nacht ist dieser im wesentlichen hart. Der entstandene Film ist im wesentlichen gleichförmig mit
einer Dicke von ungefähr 0,03 mm und hat Zähigkeit bzw. Festigkeit, Abriebwiderstand, Schlagfestigkeit,
chemische Beständigkeit und Lösungsmittelbeständigkeit wie für einen Quaütätsfinish erforderlich.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Druckluftpistole zum Versprühen eines Mehrkomponentenmaterials, bestehend aus einem Pistolenkörper, der mit separaten Quellen einer ersten
und einer zweiten zu mischenden und zu versprühenden Komponente und weiterhin mit einer Druckluftquelle verbunden ist, einem Druckluftzerstäuber an
dem Pistolenkörper zur Bildung eines Sprühnebels aus Mehrkomponentenmaterial und aus einer
Ventilanordnung innerhalb des Pistolenkörpers zur Verbindung des Druckluftzerstäubers mit den
Komponentenquellen oder mit der Druckluftquelle, dadurch gekennzeichnet, daß eine bewegbare Mischkammer (35) innerhalb des Pistolenkörpers (11,41,42) gehaltert ist und einen Teil mit einer
Ausgabeöffnung (37) für das gemischte Mehrkomponentenmaterial aufweist, der als Bestandteil des
Druckluftzerstäubers (40) ausgebildet ist, die Mischkammer (35) in bezug auf den Pistolenkörper (11,41,
42) zwiscbcn einer ersten Stellung, in welcher Mehrkomponenlenmaterial durch die Mischkammer
(35) zur Ausgabeöffnung (37) strömt, und einer zweiten Stellung bewegbar ist, in welcher die
Mischkammer (35) die Strömung von Mehrkomponentenmaterial absperrt und Druckluft durch die
Mischkammer (35) und die Ausgabeöffnung (37) strömt, und daß die Mischkammer (35) durch
Eingriffsflächen (35a, 4Ia^ der Mischkammer (15)
und des Pistolenkörpers (41) die Ausgabeöffnung (37) weder in Längsrichtung längs der Achse noch in
seitlicher Richtung in bezug auf den Druckluftzerstäuber (40) bewegend gehaltert ist.
2. Sprühpistole nnch A?:ipruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (15) innerhalb des Pistolenkörpers (II, 4t 42) zwischen zwei
winkclmäßig um die Achse ihrer äußeren Fläche verschobenen Arbeitsstellungen drehbar beweglich
ist, und zwar zwischen einer Sprühstellung, in welcher Öffnungen (38, 39) der Mischkammer (35)
mit den Quellen (18, 19) der Komponenten verbunden sind und gleichzeitig die äußere Fläche
(}5a^der Mischkammer (35) die Druckluftströmung
absperrt, und einer Nichtsprühstellung, in welcher die Öffnungen (38,39) der Mischkammer (35) mit der
Druckluftquelle (21) ausgerichtet sind und gleichzeitig die äußere Fläche (35a; die Quellen (18, 19) der
Komponenten absperrt.
3. Sprühpistole nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Fläche (35a) der
Mischkammer (35) im Durchmesser in Längsrichtung längs ihrer Drehachse abnehmend ausgebildet
ist und daß der Pistolenkörper (41, 4IaJ mit der äußeren Fläche CiSa) übereinstimmend zwecks
Verhinderung von Bewegung der Ausgabeöffnung (37) längs ihrer Achse und seitlich in bezug auf den
I)riiikliii!zerstäuber (40) ausgebildet ist.
\. Sprühpistole nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Fläche (35jJ der
Mischkammer (B) einen kugelförmigen Peil (\5.i)
aufweist und d.iß der Pistolenkörper (II, 41, 42)
einen kugelförmigen feil (41 ,ij aufweist, der mit der
äußeren fl.ithe (\ϊα) der Mischkammer (35) im
Eingriff angeordnet ist.
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