DE2914960B1

DE2914960B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Spruehbeschichten des Inneren von eine Naht aufweisenden rohrfoermigen Koerpern

Info

Publication number: DE2914960B1
Application number: DE2914960A
Authority: DE
Inventors: Ernst Lehmann
Original assignee: Gema AG Apparatebau
Current assignee: Gema AG Apparatebau
Priority date: 1979-04-12
Filing date: 1979-04-12
Publication date: 1980-10-16
Also published as: US4343436A; US4376143A; CH645041A5

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sprühbeschichten des Inneren von eine Naht aufweisenden rohrförmigen Körpern, insbesondere von Dosenrümpfen, durch Aufsprühen von Beschichtungsmaterial, vorzugsweise durch elektrostatisches Aufsprühen von pulverförmigem Beschichtungsmaterial, wobei auf die Naht ein Sprühstrahl gerichtet wird.

Die deutsche Gebrauchsmusterschrift 76 36 666 zeigt bereits das Innenbeschichten von Dosenrümpfen mit Beschichtungspulver in zwei Schritten, wobei zunächst der Dosenrumpf auf seinem gesamten Innenumfang beschichtet und anschließend im zweiten Verfahrensschritt nur noch auf der Dosennaht nachbeschichtet wird.

Ferner zeigt die US-PS 30 81 947 das Innenbeschichten von rohrförmigen Körpern, beispielsweise Dosenrümpfen, durch Aufsprühen von Flüssigkeit. Dabei müssen während des Sprühvorganges die Dosenrümpfe und die Sprühvorrichtung relativ zueinander gedreht werden, weil der oder gegebenenfalls die beiden Sprühstrahlen nicht in Form von Pulverwolken, sondern mehr oder weniger in Form von auf eng begrenzte Bereiche gerichteten Sprühstrahlen abgegeben werden. Wenn die Dosen gedreht werden, so erfordert die? teuere und störanfällige Vorrichtungen. Wenn die Sprühvorrichtung gedreht wird, dann kommen noch Anschlußprobleme für die Zufuhr des Beschichtungsmaterials hinzu.

Beim Beschichten von Gegenständen, die an verschiedenen Stellen unterschiedliches Haftvermögen für das Beschichtungsmaterial haben, und bei Gegenständen, die an verschiedenen Stellen unterschiedlich dick beschichtet werden müssen, gibt es also zwei Möglichkeiten:

entweder werden unterschiedliche Stellen getrennt beschichtet oder es werden alle Stellen mit der größten erforderlichen Schichtdicke beschichtet. Der eine Weg erfordert mehrere Beschichtungsvorgänge und einen großen Aufwand für die Sprüheinrichtung sowie viel Zeit. Der andere Weg ist rationeller, kostet jedoch viel Beschichtungsmaterial. Zur Erzielung niedriger Beschichtungskosten haben sich bisher überdimmensionierte Schichtdicken trotz des Mehrverbrauchs an Beschichtungsmaterial als vorteilhaft erwiesen. Da jedoch auch das Beschichtungsmaterial ein beträchtlicher Kostenfaklor ist, hat man entsprechend dem genannten DE-Gbm G 76 36 666 vorgeschlagen, die Dosennähte separat vom übrigen Doseninneren zu beschichten. Es werden also bewußt zwei Arbeitsgänge in Kauf genommen, um Beschichtungsmaterial einzusparen.

Seit es Konservendosen für Getränke und Lebensmittel gibt, werden diese aus sog. Weißblech, d. h. Stahlblech mit einer dünnen Zinnschicht gefertigt. Im Laufe der Zeit hat man erkannt, daß der direkte Kontakt des Füllgutes mit dem Zinn nachteilig ist. Man hat deshalb begonnen, die Dosen innen mit einem dünnen Lack auszuspritzen. Die Dosenrümpfe werden aus Blechplatten hergestellt, die gewalzt und nach dem Walzen entweder durch einen Falz oder eine Spezialschweißung verbunden werden. Das Problem ist nun, daß diese Verbindung eine dickere Beschichtung erfordert, als der übrige Teil des Rumpfes. Den gestiegenen Anforderungen an die Beschichtungsqualität genügt insbesondere die Beschichtung mit Kunststoffpulver und nachherigem Einschmelzen und Aushärten der Schicht. Die Erfindung eignet sich insbesondere

ORIGINAL INSPECTED

für diese Beschichtung mit Pulver.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, Gegenstände in kürzerer Zeit und mit weniger Vorrichtungs- und Beschichtungsmaterialaufwand zu beschichten, die an verschiedenen Stellen verschieden > stark mit Beschichtungsmaterial besprüht werden müssen, sei es nun, weil sie an einzelnen Stellen bezüglich des Beschichtungsmaterials ein geringeres Haftvermögen haben oder weil sie an bestimmten Stellen dicker beschichtet werden müssen. ι ο

Diese Aufgabe wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß gleichzeitig sowohl der im wesentlichen auf die Naht des rohrförmigen Körpers konzentrierte Sprühstrahl als auch eine im wesentlichen den gesamten Umfang eines Längsabschnittes der r~> Innenwand dieses rohrförmigen Körpers beschichtende Beschichtungsmaterial-Wolke erzeugt werden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Sprühstrahlaus'aß ein weiterer Auslaß _>o zur Erzeugung der Beschichtungsmaterial-Wolke vorgesehen ist.

Dadurch werden unterschiedlich zu behandelnde Bert 'ehe eines Gegenstandes gleichzeitig in einem einzigen Arbeitsgang behandelt und jeder Bereich wird -"> nur mit der minimal erforderlichen Schichtdicke versehen. Dies ergibt eine beachtliche Einsparung an Beschichtungszeit und Beschichtungsmaterial.

Der Sprühstrahl wird in weiterer Ausbreitungsrichtung in bestimmten Grenzen gehalten und dadurch auf Jo einen bestimmten Teil des zu beschichtenden Gegenstandes konzentriert. Das Beschichtungsmaterial des Sprühstrahles und/oder der Beschichtungsmaterial-Wolke werden vorzugsweise elektrisch aufgeladen, wie dies beispielsweise aus der CH-PS 5 09 106 bekannt ist. i> Die Zerstäubung des Beschichtungsmaterials kann in an sich bekannter Weise durch Prallkörper, Zerstäuberluft usw. erfolgen.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. to

Mehrere Ausführungsformen sind in den Zeichnungen als Beispiele dargestellt. In diesen zeigt

F i g. 1 einen schematisrhen, abgebrochenen Axialschnitt einer Sprühvorrichtung für Pulver nach der Erfindung,

F i g. 2 einen schematischen Ausschnitt längs der Ebene H-II in F ig.1,

Fig. 3 einen abgebrochenen Axialschnitt einer weiteren Ausführungsform für Pulver nach der Erfindung, und ^rx)

Fig. 4 einen abgebrochenen Axialschnitt einer nochmals weiteren Ausführungsform nach der Erfindung für Pulver.

»Pulver« bedeutet pulverförmiges bis körniges Material. >■>

Das bevorzugte Anwendungsgebiet der Erfindung ist das Innenbeschichten von Dosen mit Kunststoffpulver. Deshalb wird die Erfindung im folgenden in diesem Zusammenhang beschrieben. Entsprechend F i g. 1 werden von einer nicht dargestellten Falz- oder Schweiß- m> maschine Dosenrümpfe 1, 2 und 3 aneinander gereiht abtransportiert. Eine Sprühvorrichtung 4 nach der Erfindung hat die Form einer Lanze und enthält alle zur Pulverbeschichtung erforderlichen Teile.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Sprüh- &5 vorrichtung 4 fest an die Falz- oder Schweißmaschine angeflanscht. Eine andere Beschichtungsart ist denkbar, bei der die Dosenrümpfe 1, 2 und 3 über eine sogenannte Transfereinrichtung abtransportiert und auf einer Maschine karussellartig angeordnet werden, wobei dann die Sprühvorrichtung 4 taktweise in die Dosen eintaucht und diese beschichtet.

F i g. 1 zeigt einen Zerstäuberkopf 5, der sich besonders gut für die beschriebene Anwendung eignet, da er auf dem ganzen Dosenumfang eine gleichmäßige Beschichtung ermöglicht. Der Zerstäuberkopf 5 weist eine sich bei 6 progressiv erweiternde Mündungsöffnung 7 auf. Am stromaufwärtigen Mündungsende 8 endet ein Förderkanal 9 und ein Gaskanal 10. Die Mündung des Gaskanals 10 hat die Form eines Ringschlitzes und ist stromaufwärts dieses Ringschlitzes schraubenlinienförmig ausgebildet. Dadurch erhält über ihn zugeführtes Gas einen Drall, der das vom Förderkanal 9 in die Mündungsöffnung 7 gelangende Beschichtungspulver durchwirbelt und zerstäubt. Die Form der Zerstäuberwolke 11 kann durch einen Gasmantel beeinflußt werden, der aus einer Ringdüse 12 austritt.

Das Beschichtungsmaterial gelangt in Richtung des Pfeiles 13 in die Förderleitung 9. In diese ragen nahe des stromabwärtigen Endes Elektroden 14 zur elektrostatischen Aufladung des Beschichtungsmaterials. In den Zuleitungen 15 der Elektroden 14 befinden sich elektrische Widerstände 16. Die angelegte Hochspannung ist vorzugsweise eine Gleichspannung von 64 kV und 70 kV.

Eine Zusatzsprühvorrichtung 21 weist ein Rohr 22 auf, das nahe bei dem Zerstäuberkopf 5 mit seinem einen Ende in die Förderleitung 9 hineinragt. Das Einlaßende 23 des Rohres 22 ist entgegen der in der Förderleitung 9 herrschenden Strömungsrichtung gerichtet. Dadurch gelangt von der Förderleitung 9 ein Teil des Beschichtungsmaterials durch das Rohr 22 auf einen gegenüber dem anderen Rohrende 24 angeordneten Prallkörper 25. Dadurch wird dieses abgezweigte Beschichtungsmaterial zerstäubt und gelangt in Form eines konzentrierten Sprühstrahles auf eine Naht 26 des Dosenrumpfes 2. Um diesen zusätzlichen Zerstäuberstrahl in konzentrierter bzw. gebündelter Form auf die Naht 26 zu richten, wird er am stromabwärtigen Ende 24 des Rohres 22 von einer Haube 27 umgeben. Dies ist in etwas größerer Ansicht auch in F i g. 2 gezeigt. Die Haube 27 konzentriert den zusätzlichen Sprühstrahl auf einen bestimmten Bereich des zu beschichtenden Dosenrumpfes.

Die elektrische Aufladung des abgezweigten Beschichtungsmaterialst^romes erfolgt durch eine Elektrode 31, welche die Form eines dünnen, in das Rohr 21 eingelegten Drahtes hat, der über eine Verbindungsleitung 32 elektrisch mit der Elektrodenleitung 15 verbunden ist, die an einer Gleichspannung von beispielsweise 64 kV liegt.

Anstelle einer im Rohr 22 untergebrachten Elektrode 31 könnte auch eine Elektrode 33 vorgesehen sein, die in F i g. 1 gestrichelt dargestellt ist und in die als Strahlrohr wirkende Haube oder Maske 27 hineinragt.

In den weiteren Zeichnungen sind einander entsprechende Teile jeweils mit gleichen Bezugszahlen versehen.

Fig.3 zeigt eine Sprühvorrichtung 40 mit einem Zerstäuber 41, wie er aus der CH-PS 4 29 517 bekannt ist. Zur Zerstäu ν ng des über die Förderleitung 9 zugeführten Beschichtungsmaterial-Hauptstrom.es dient hier ein Prallkörper 42 mit einer Prallfläche 43, an welcher das ankommende rieschichtungsmaterial abgelenkt und dabei zerstäubt wird. Die Mündung 39 der

Förderleitung 9 dieser Ausführungsform von Fig.3 ist nur leicht nach außen angeschrägt und hat dadurch nicht die gleiche Wirkung wie die sich progressiv und stetig erweiternde Mündungsöffnung7 von Fig. 1. Dies ist bei F i g. 3 wegen des Prallkörpers 42 nicht erforderlich.

Das Rohr 22 für den zusätzlichen konzentrierten Zerstäuberstrahl ist in den Sprühvorrichtungen 4 und 40 axial verschieblich untergebracht und kann dadurch mehr oder weniger weit in die Förderleitung 9 hineinbewegt werden. Auf diese Weise ist eine Einstellung der je Zeiteinheit aus der Förderleitung 9 abgezweigten Materialmenge möglich.

Wie F i g. 3 zeigt, befindet sich im Förderkanal 9 stromaufwärts nahe bei dem Abzweigrohr 22 eine Drallkammer 44. In diese münden quer zur Strömungsrichtung 45 der Förderleitung 9 Gaskanäle bzw. Gasdüsen 46 derart, daß das durch die Förderleitung 9 über die Wirbelkammer 44 strömende Beschichtungsmaterial verwirbelt wird. Zu diesem Zwecke münden die Gaskanäle 46 im wesentlichen in Umfangsrichtung oder tangential in die Wirbelkammer 44 ein, die im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und koaxial zur Förderleitung 9 angeordnet ist. Dies ist deshalb besonders vorteilhaft, weil das Beschichtungsmaterial in der Förderleitung 9 zu einer schlangenförmigen Konzentration und damit zur Innhomogenität neigt. Durch die Wirbelkammer 44 wird das Beschichtungsmaterial homogen aufgeteilt und in dieser Form der Mündung bzw. dem Auslaß 39 der Förderleitung 9 und auch durch das zusätzliche Rohr 22 hindurchgeleitet. Zum Transport des pulverförmigen Beschichtungsmaterials durch die Förderleitung 9 dient Treibgas.

Die Elektroden 14 sind in F i g. 3, ebenso wie in F i g. 1, in einer Weise angeordnet, wie dies aus der CH-PS 5 09 106 bekannt ist.

Fi g. 4 zeigt eine von F i g. 3 abgewandelte Sprühvor-

^rj richtung 50. Ihre Zusatzsprühvorrichtung 51 zur Abgabe eines auf eine bestimmte Stelle kenzentrierten Zerstäuberstrahles hat nicht ein gerades Rohr 22, sondern eine gekrümmte Zweigleitung 52. Deren Sprühstrahl ist ebenfalls nach der Seite hin auf den Dosenmantel 2

ίο gerichtet. Diese Zweigleitung 52 ist jedoch durch den Prallkörper 42 hindurchgeführt und ragt axial in die Förderleitung 9 hinein. Im stromaufwärtigen Anfangsabschnitt 53 der Zweigleitung 52 befindet sich eine austauschbar angeordnete Strömungsdrossel 54. Durch

1--J diese kann die Menge des von der Zweigleitung 52 aufgenommenen Beschichtungsmaterials vergrößert oder verkleinert werden.

Dem Fachmann sind weitere Ausführungsformen der Erfindung möglich. Beispielsweise ist es möglich, den zusätzlichen Materialstrom in gleicher Weise zu zerstäuben wie den Hauptstrom. Es muß lediglich sichergestellt sein, daß der Zerstäuberstrahl eine Richtwirkung hat und dadurch auf einen bestimmten Beschichtungsbereich des betreffenden Gegenstandes

2") begrenzt ist. Dies kann durch die Art der Zerstäubung, durch eine Haube, Maske oder Strahlrohr erreicht werden. Ferner könnte in der Förderleitung 9 eine ähnliche Homogenisierung des Beschichtungsmaterials durch eine Drallkammer erreicht werden, die ohne Querschnittserweiterung lediglich durch einen Abschnitt der Förderleitung 9 gebildet ist, in welchen Gaskanäle bzw. Gasdüsen 46 münden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Sprühbeschichten des Inneren von eine Naht aufweisenden rohrförmigen Körpern, insbesondere von Dosenrümpfen, durch Aufsprühen von Beschichtungsmaterial, vorzugsweise durch elektrostatisches Aufsprühen von pulverförmigem Beschichtungsmaterial, wobei auf die Naht ein Sprühstrahl gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig sowohl der im wesentlichen auf die Naht des rohrförmigen Körpers konzentrierte Sprühstrahl als auch eine im wesentlichen den gesamten Umfang eines Längsabschnittes der Innenwand des rohrförmigen Körpers beschichtende Beschichtungsmaterial-Wolke erzeugt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material für den konzentrierten Sprühstrahl vom Materialstrom für die Wolke nahe stromaufwärts von der Stelle, an der die Wolke erzeugt wird, abgezweigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialstrom kurz vor der Abzweigung des konzentrierten Sprühstrahles durch Verwirbelung homogenisiert wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer Beschichtungsmaterialzuleitung und einem Auslaß zur Erzeugung eines Sprühstrahles zur Beschichtung im wesentlichen nur der Naht, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Auslaß (7, 39) zur Erzeugung der Beschichtungsmaterial-Wolke vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (22,52) zum Auslaß (24) des Sprühstrahls und die Zuleitung zum Auslaß (J, 39) der Wolke von einer gemeinsamen Beschichtungsmaterialzuleitung (9) abzweigen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (22, 52) für den Sprühstrahl ein in die gemeinsame Zuleitung (9) hineinragendes Rohr aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (22, 52) der Sprühstrahlzuleitung verschieden tief in die gemeinsame Zuleitung (9) hineinragend verstellbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (52) für den Sprühstrahl eine Einrichtung (54) zur wahlweisen Einstellung ihres Strömungswiderstandes aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß nahe vor der Abzweigung der Zuleitung (22, 52) für den Sprühstrahl Gaskanäle (46) in die gemeinsame Zuleitung (9) von der Seite her derart einmünden, daß über sie einströmendes Gas das Beschichtungsmaterial verwirbelt und homogen verteilt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Weite der gemeinsamen Zuleitung (9) im Bereich der Gaskanäle (46) in Form einer Wirbelkammer (44) erweitert ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (52) für den Sprühstrahl durch einen Prallkörper (42) des Auslasses (39) zur Erzeugung der Wolke hindurchführt.

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