DE3116652A1

DE3116652A1 - Lackierverfahren und -vorrichtung

Info

Publication number: DE3116652A1
Application number: DE19813116652
Authority: DE
Inventors: Werner Dr.-Chem. 8042 Graz Wilfinger
Original assignee: Vianova Resins AG
Current assignee: Allnex Austria GmbH
Priority date: 1980-05-28
Filing date: 1981-04-27
Publication date: 1982-11-25
Also published as: ATA281880A; AT365481B

Description

Lackierverfahren
Die DT-OS 28 55 771 @ betrifft ein Lackierverfahren zur Spritzapplikation von wasserverdünnbaren Lacksystemen unter Verwendung einer Spritzvorrichtung, welche eine Hauptsprühdüse zum Versprühen des Lackmaterials aufweist, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man durch mindestens eine, vorzugsweise zwei oder mehr seitlich davon angebrachte Hilfsdüsen Wasser und/oder Losungsmittel und/oder lackhilfsmittel und/oder andere flüssige Zusatze in und/oder um den durch die Hauptdüse erzeugten Lackstrahl versprüht, ohne daß dabei eine wesentliche Vermischung des Lackmaterials mit den durch die Hilfsdüsen versprühten Materialien erfolgt.
Wie bereits dort ausführlich dargestellt wird, wird das Spritzverhalten von Lacken auf Wasserbasis durch die Luftfeuchtig-Beult der Umgebung maßgeblich beeinflußt.
Beim Verspritzen von Wasserlacken kommt es durch das Verdunsten des Wassers neben dem "Austrocknent' der Lacktröpfchen zu einer starken Abkühlung des Farhnaterials infolge der hohen Verdampfungsenthalpie des Wassers.
Jeder der beiden Effekte bewirkt für sich einen starken Viskositätsanstieges Lackmaterials. Dies führt dazu, daß ein geschlossener und gut verlaufender Naßlackfilm meist erst bei hohen Schichtstärluken ereicht wird. Die im Naßlackfilm enthaltenen Lufteinschlüsse und andere flüchtige Bestandteile können dann, soferne es sich um hitzehärtende Lacksysteme handelt, den Lackfilm beim Einbrennen oft nur unter Hinterlassung bleibender Filmstörungen 6Nadelstiche, Kochbläschen) verlassen Besonders betroffen von diesen beiden schäfilichen Effekten sind Wasserlacke auf Dispersionsbasis, weil der durch das Austrocknen und Abkühlen bewirkte Viskositätsanstieg wegen des meist sehr hohen Molekulargewichtes der verwendeten Kunstharzdispersionen äußerst stark ist Daruberhinaus wird durch den Abkühlungseffekt die minimale Filmbildungstomperatur vieler Dispersionen unterschritten. Austrocknungs- und Abkühlungseffekt bewirken somit in diesem Fall nicht nur eine schlechte Oberflächenqualität der Lackfilme, sondern auch eine Heterogenität der inneren Filmstruk tur, welche sich in zusätzlichen Filmstörungen, wie z.B. schlech tem Glanz oder ungenügenden mechanischen Eigenschaften äußern ka Während nun mit dem oben,ervähnten Spritzverfahren, bei welchem durch Hilfsdüsen ein Wassernebel in und um den Lackstrahl herum versprüht wird, der Austrocknungseffekt sehr wirksam bekämpft wi ist hingegen der Abkühleffekt unvermindert wirksam und kann, vor allem bei niedrigen Umgebungstemperaturen, den günstigen Effekt der Wasserzuspritzung weitgehend zunichte machen. Dies umso mehr als durch die Wasserversprühung zusätzliche Wäremenergie der Umgebung entnommen wird und somit eine zusätzliche Abkühlung eintr Es wurde nun gefunden, daß eine weitere Verbesserung des gemäß m Nr. 28 55 771 beanspruchten Verfahrens dadurch erzielt werden kann wenn durch die Hilfsdüsen der Spritzpistole dem durch die Hauptdüse austretenden Lacktröpfchenstrahl auf 30 - 900C erwärmtes Wasser zugesprüht wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Spritzapplikation von wasserverdünnbaren Lacksystemen unter Verwendung einer Spritzvorrichtung, welche eine Hauptsprühdüse zum Versprühen des Lackmaterials aufweist und wobei durch mindestens eine, vorzugsweise zwei oder mehr seitlich davon angebrachte Hilfsdüsen Wasser und/oder LösungsmittelSund/oder andere flüssige Zusätze in und/oder um den durch die Haupt düse erzeugte Lackstrahl versprüht wird, ohne daß dabei eine wesentliche Vermischung des Lackmaterials mit den durch die Hilfsdüsen versprüht Materialien erfolgt, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß durch die Hilfsdüsen vorgewärmtes Wasser mit einer Temperatur ovischen 30 und 900C versprüht wird.
Es hat sich gezeigt, daß eine Erwärmung des zugesprühten Wassers auf 30 - 900C eine entscheidende Verbesserung des m' 28 55 771 beschriebenen Spritzverfahrens bewirkt, da in diesem Fall die Verdunstungswärme nicht der Umgebung, sondern dem zugesprühten Wasser entnommen wird. Dabei kann bei Bedarf das zugesprühte Wasser nicht nur als Energieträger für seine eigene Verdampfung, sondern auch für eine Wärmeabgabe an das aus der Pistole austretende Lack material benutzt werden, wodurch in bestimmten Fällen eine weitere Verbesserung der Filmqualität erzielt wird.
Die Erwärmung des zugespritzten Wassers kann entweder im Wasservorratsbehälter oder in einem Durchlauferhitzungsverfahren auf dem Weg vom Vorratssehälter zur Spritzpistole oder in der Spritzpistole erfolgen. Eine weitere Durchführungsmöglichkeit besteht darin, daß die Temperatur des zugesprühten Wassers in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und/oder von der Lacktemperatur und/ oder von der Temperatur der Spritzluft und /oder der Luftfeuchtigkeit etc. elektronisch geregelt wird.
Der wesentliche Unterschied des beanspruchten Verfahrens zum in der Lackbranche bekannten und vielfach verwendeten Heißspritzverfahren besteht darin, daß bei letzterem das gesamte Lackmaterial, beim beanspruchten Verfahren jedoch nur das zugesprühte Wasser erhitzt wird. Daraus resultieren für das anspruchagemäße Verfahren im Vergleich zum Heißspritzverfahren drei wesentliche Vorteile: a) Eine für das Lacknaterial o£tschädliche Aufheizung wird vermieden b) Beim Heißspritzverfahren werden die eingangs erwähnten Schwierigkeiten bei der Filmbildung myar abgeschwächt, jedoch nicht gänzlich behoben, weil sich der erhitzte Lack nag @ dem Austritt aus der Pistolendüse erst wieder abkühlt. Beim a.spruchsgemaßen Verfahren setzt die Zufuhr von Wärmeenergie jedoch erst nach dem Austritt des Lackstrahls aus der Hauptduse ein und verhindert damit eine Abkühlung des Iiackmaterials auf dem Weg zum Substrat.
c) Im Vergleich zum Heißs-»itzverfahren ist der Energieaufwand beim anspruchsgemäßen Verfahren wesentlich geringer, da die zugesprühte Wassermenze gewichtsmäßig nur maximal 25 Gew.-, vorzugsweise 10 - 20.Gew.-% der verspruhten Lackmenge beträgt.
Anhand eines Dispersionslacksystems, wie es in der Praxis für Automobil-Decklackierungen eingesetzt wird, wird im folgenden Beispiel die Überlegenheit des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem üblichen Spritzverfahren bzw. dem Spritzverfahren gemäß .DT-OS-Nr. 28-55 771.
Eingesetzt wird ein handelsüblicher rater Dispersione-Einbrenndecklack, für welchen die folgenden Kennwerte angegeben werden: Lackfestkörper : ca. 50 Gew.-% Viskosität DIN 53 11/20"C: 30 - 40 s pH-Wert : ca. 8,6 (eingestellt mit 10 %iger wäßriger Lösung von Dimethyläthanolamin) Bindemittel/Pigment-Verhältnis: 1 : 0,44 Bindemittel : 55 Gew.-% Acryldispersion 25 Gew.-% Acryl-Lösungspolymerisat 20 Gew.-% Melamin-Formaldehydkondensat (methanolveräthert) Pigment : organische Rotpigmente Verarbeitungsbedingungen: Spritzviskosität (DIN 53 211/20"C) : 20 - 25 5, Verdünnung: deionisiertes Wasser Lackfestkörper bei Spritzviskosität ca. 48 Gew.-% Einbrennbedingungen : 5 min Ablüften 30 min 1500C Der Lack wurde unter verschiedenen Versuchsbedingungen aus einer gemäßDT-OS2855771modifizierten Spritzpistole vom Typ SATA GR/Z mit 2 seitlich symmetrisch angeordneten Hilfsdüsen verspritzt.
Lackdüse : 1 mm Farbzufuhr : über Drucktopf Farbdruck : ca 25 kPa Lackzufuhr : hintere Regelschraube 1 1/2 Umdrehungen geöffnet Luftzufuhr : vordere Regelschraube 1 Umdrehung geöffnet Preßluftdruck : ca. 500 kPa Substrat : Stahlblech Die weiteren Versuchsbedingungen und die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle z sammengefaßt: A B C D E F G 1 38 18 0 - 40 47 8-9, M 2 60 27 0 - 40 72 4 3 38 - 18 160 18 35 53 7, M 4 60 27 160 18 35 75 2-3 5 38 18 100 30 35 65 5 6 38 18 200 30 35 82 1-2 7 38 « 18 100 50 35 80 1-2 8 38 18 150 50 35 82 1-2 A : relative Luftfeuchtigkeit im Spritzraum (%) B : Temperatur im Spritzraum (°C) C : zugesprühte Wassermenge g/1000 g Lack D : Temperatur des zugesprühten Wassers (°C) E : Schichtstärke (Trockenfilm ,um) F : Glanz, gemessen mit oniophotometer 200, Meßapertur Beleuchtungsapertur = 0,60 ; Werte in % bezogen auf Glas-Schwarznormal, n = 1,567 G : Beurteilung des Verlaufs 1 = sehr gut 10 = sehr schlecht M = Mikroporen Figur 1 stellt ein Beispiel für eine mögliche Anordnung bzw.
erfindungsgemäße Modifikation einer herkömmlichen Sprühvorrichtung dar; Figur 2 zeigt die Modifikation im Detail Zeichenerklärung Figur 1 und Figur 2 1 Seitenluft mit Hilfsflüssigkeit 2 Seitenluft (ohne HilLsflüssikeit: dargestellt) 3 Lackstrahl 4 Seitenluftdüsen 5 Düsenkörper 6 Hauptsprühdüse 7 Reguliervorrichtung des Sprühgerätes 8 Lackvorratsbehalter 9 Leitung für Hilfsflüssigkeit 10 Reguliervorrichtung des Sprühgerätes 11 Gefäß mit Hilfsflüssigkeit 12 Sprühgerät (Griff) 13 Druckluftanschluß 14 Düsenstock für Hilfsflüssigkeit 15 Dichtung 16 Befestigung für Hilfsdüse 17 Befestigung für Düsenkörper 18 Seitenluftkanai 19 Blind verschlossene zweite Ililfsdüse Leerseite

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zum Aufbringen von wasserverdünnbaren Lacken auf Flächen durch AufspHihen unter Druck, wobei man in den und/oder um den Hauptsprtlhstrahl des Lackmaterials herum mindestens einen Nebensprtlhstrahl aus Wasser und/oder Lösungsmittel undXoder Lackhilfsmittel und/oder andere flüssige Zusätze versprüht d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß man als Nebensprühstrahl vorgewärmtes Wasser mit einer Temperatur zwischen 30 und 90°C versprüht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß man eine Wassermenge von maximal 25 Gew.-% der versprühten Lackmenge versprüht.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h -g ek e n n z e i c h n e t, daß man eine Wassermenge von 10 bis 20 Gew.-% der verspruhten Laekmenge versprüht.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2 oder 3 unter Verwendung einer Spritzvorrichtung, welche ene Hauptsprühdüse zum Versprilhen des Lackmaterials aufweist und außerdem mindestens eine, vorzugsweise zwei oder mehr seitlich davon angebrachte HilfsdUsen zum Aufsprühen von Wasser und/oder Lösungsmittel und/oder Lackhilfsmittei und/oder andere fi<Is ige Zusätze in und/oder um den durch die Hauptdüse erzeugten Lackstrahl aufweist, d a d u r c h g e k e n nz e i c h eh ne t, daß die Hilfsdüsen (4, 19) zum PufsprUhen von vorgewärmten Wasser mit einer Temperatur zwischen 30 und 900C ausgebildet wird.