DE3226989A1

DE3226989A1 - Verfahren und vorrichtung zur aufbringung von lacken

Info

Publication number: DE3226989A1
Application number: DE19823226989
Authority: DE
Inventors: Raymond Wayne Warren Mich. Hatfield
Original assignee: LADNEY M JR
Current assignee: LADNEY M JR
Priority date: 1981-07-22
Filing date: 1982-07-19
Publication date: 1983-02-10
Also published as: JPS6210709B2; JPS5824385A; FR2510000B1; AU8565382A; IT1148360B; GB2102306B; CA1156882A; SE8204411L; AU534142B2; SE8204411D0; BR8204228A; US4388353A; FR2510000A1; DE3226989C2; GB2102306A; IT8248822A0; SE450343B

Description

Beschreibung

Verfahren und Vorrichtung zug Aufbringung von Lacken

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Die Erfindung bezieht auf das Spritzlackieren! genauer gesagt auf das Aufbringen von hitzehärtenden Lacken (Einbrennlacken) auf Werkstücke mit Hilfe einer Spritzpistole.

Hitzehärtende Lacke (Einbrennlacke)»wie beispielsweise Acrylharzlaoke, trocknen aufgrund einer fortschreitenden Vernetzungsreaktion, deren Geschwindigkeit in erste²* Linie durch die Temperatur bestimmt wird, bei der die Reaktion stattfindet. Um ein rasches Trocknen zu erreichen, werden die spritzlackierten Teile normalerweise unmittelbar nach der Lackierung auf einer erhöhten Temperatur (etwa 12O-175°C) über eine vorgegebene Zeitdauer gebrannt. Je nach den Umgebungsbedingungen und der Sauberkeit der umgebenden Atmosphäre besitzen die spritzlackierten Teile jedoch häufig Oberflächenfehler, die auf Staub und andere Verschmutzungen zurückgehen, welche an der spritzlackierten Oberfläche anhaften, bevor diese in ausreichender Weise getrocknet ist, d.h..zwischen dem Zeitpunkt der Spritzlackierung und dem Zeitpunkt der Einführung in den Brennofen. Je schneller ein hitzehärtender Lack in einen staubfreien Zustand aushärten kann, desto geringer ist die Neigung für Staub und andere Verschmutzungen an der lackierten Oberfläche anzuhaften. Die Herstellung einer glatten und fehlerfreien Oberfläche wird dadurch wahrscheinlicher.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Spritζlackierung mit Hilfe einer Luftpistole zu schaffen, mit dem fehlerfreie, glatte Oberflächen hergestellt werden können.

Genauer gesagt bezweckt die Erfindung die Schaffung eines Verfahrens zur Aufbringung eines hitzehärtenden Lackes,nach dem ein hitzeempfindlicher Katalysator in den Lack eingearbeitet und die Spritzpistole mit einem hohen Volumen an erhitzter Luft unter niedrigem Druck versorgt wird. Diese Kombination aus dem Katalysator und dem hohen Volumen der unter niedrigem Druck stehenden Luft bei erhöhter Temperatur sorgt für eine staubfreie Oberfläche innerhalb einer minimalen Zeitdauer.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird Luft im erhitzten Zustand einer Spritzpistole zugeführt. Die Luft wird in irgendeiner geeigneten V/eise erhitzt.

Da es wünschenswert ist, ein große⁸ Volumen von unter niedrigem Druck stehender Luft einzusetzen, ist für diesen Zweck insbesondere ein Flügelrad-Gebläse, bei dem eine Vielzahl von Turbinenflügeln Verwendung findet, geeignet. Durch Verwendung von Luft, die unter einem relativ niedrigen Druck (beispielsweise 0,07 bis 0,48 bar) steht, wird ein Minimum an Turbulenzen an der Spritzdüse und an der Oberfläche des zu lackierenden Teiles erzielt. Dieses Fehlen von Turbulenzen führt nicht nurzu weniger Staub, sondern bewirkt desweiteren, daß der Sprühnebel glatt und relativ gleichmäßig in kleine Rillen und Risse des zu lackierenden Teiles eindringen kann. Dies ist insbesondere beim Lackieren von abgedeckten Werkstücken von Bedeutung, da dann der Lack oder irgendeine andere Farbe so aufgebracht werden, kann, daß er unmittelbar bis zum Rand der Maskierung dringt und somit eine scharfe Grenzlinie zwischen der lackierten und abgedeckten Oberfläche vorsieht. Ferner neigt der Lack aufgrund des Fehlen» von Turbulenzen nicht dazu, unter die Ränder der Maskierung zu kriechen bzw. dort aufzutreffen, so daß zwischen der Maskierung und dem zu lackierenden Teil keine extrem enge Passung er-

forderlich ist, wie dies beim herkömmlich durchgeführten Spritzlackieren unter einem Druck von etwa 4,13 bar der Fall sein muß. Wenn ein Werkstück beispielsweise wahlweise mit einem galvanischen Chrom-Überzug versehen werden soll und daher unter Verwendung einer Maskierung mit einer Schutzfarbe besprüht wird, ist eine scharfe Grenzlinie äußerst wichtig, um den Aufbau einer Chromablagerung entlang der Linie zwischen galavanisch behandelten und lackierten Teilen des Werkstückes zu verhindern.

Bei dem erfindungsgemäß eingesetzten Gebläse kann es sich um ein Gebläse bekannter Bauart handeln, entweder einstufig oder mehrstufig, das in der Lage ist, ein großes Luftvolumen, beispielsweise 2,54 bis 5,66 m /min, zu liefern und die Luft auf eine erhöhte Temperatur im Bereich von etwa 10 bis 66⁰C (50 bis 150⁰F) über der Umgebungstemperatur zu erhitzen. Die Temperatur an der Düse der Spritzpistole hängt von der am Gebläse erzeugten Lufttemperatur, der Umgebungstemperatur, der Länge der Luftleitung oder des LuftSchlauches zwischen dem Gebläse und der Spritzpistole und dem Ausmaß ab, in dem die Luftleitung oder der Luftschlauch isoliert ist. Nach der erfindungsgemäßen Lehre sollte die Temperatur der von der Düse der Spritzpistole abgegebenen Luft in einem Bereich von mindestens 38-102 C (100-220⁰F) liegen.

Der Einsatz eines großen Volumens an erhitzter Luft ist mit vielen Vorteilen verbunden. Abgesehen von der Tatsache, daß dadurch das Verdampfen des Lösungsmittels gefördert und mit einem höheren Harzanteil des Lackes gearbeitet werden kann, wird die Aktivierung des Katalysators im Lack nahezu sofort eingeleitet, so daß eine staubfreie Lackoberfläche innerhalb von einer bis drei Minuten entsteht, während man

mit herkömmlichen Spritztechniken bei einem Druck von etwa 4,13 bar fünf bis zehn Minuten oder mehr benötigt. Mit dem Ausdruck "staubfrei" soll ein Härtungsgrad bezeichnet werden, bei dem Staub nicht mehr an der lackierten Oberfläche anhaftet. Die Herstellung einer staubfreien Oberfläche in einer minimalen Zeitspanne ist nahezu bei jedem Lackiervorgang von extrem wichtiger Bedeutung, da in der umgebenden Atmosphäre zumindest immer ein geringer Staubanteil vorhanden ist. Da die erhitzte Luft die Aktivierung des Katalysators nahezu unmittelbar dann bewirkt, wenn der Lack die Spritzdüse verläßt, und auch das Verdampfen des Lösungsmittels im Vergleich zu herkömmlichen, unter hohem Druck arbeitenden Spritztechniken wesentlich beschleunigt, wird in einem schnellen Zeitraum eine glatte und fehlerfreie Oberfläche erhalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist für beliebige Lacke (Emaille) geeignet, beispielsweise für hitzehärtende Acrylharzlacke. Bei dem verwendeten Katalysator handelt es sich um irgendeinen geeigneten organischen Säure-Katalysator, Zu hervorragenden Ergebnissen hat eine 75$ige Lösung von Phenylsäurephosphat in Butylalkohol geführt, die im Handel unter der Bezeichnung Mobil Chemical PA-75 erhältlich ist. Der Katalysator wird dem Lack in einer Menge von etwa 1-5 $ zugesetzt.

Bei dem bevorzugten Verfahren zum Aufbringen des mit dem Katalysator versehenen Lackes werden die Spritzpistole und das Gebläse so gesteuert, daß die Tempe ratur der Luft an der Spritzpistole etwa 44-6o°C (110-140⁰P) beträgt, daß ein Druck von etwa 0,14-0,28 bar (2-4 lb/Zoll ) vorhanden ist und daß das Luftvolumen zwischen 3,39 und 4,52 mVmin (120-160 f³/min) liegt.

Diese Temperatur-, Druck- und Volumenbereiehe sind jedoch von dem speziellen zu lackierenden Teil, den Umgebungsbedingungen und den entsprechenden Zielsetzungen abhängig. Ih jedem Fall leitet die erhitzte Luft die katalytische Reaktion nahezu sofort ein, und diese Reaktion läuft mit einer Geschwindigkeit ab, die von der Umgebungstemperatur abhängig ist. Auf diese Weise wird eine staubfreie Lackoberfläche erzeugt, lange bevor das Teil in den Brennofen eintritt.

Unter üblichen Bedingungen, bei denen die Umgebungstemperatur etwa 16-21⁰C beträgt, wird eine staubfreie Oberfläche in etwa 1 bis 3 Minuten erhalten, wenn der Lack in der erfindungsgemäßen Weise aufgebracht wird. Bei einer in der Fertigung eingesetzten erfindungsgemäß ausgebildeten Spritzanlage werden die lackierten Teile staubfrei, wenn sie zum Brennofen gefördert werden. Die lackierten Teile können mit einer Temperatur gebrannt werden, die nicht höher ist als etwa 60 C. Dies ist ebenfalls von Bedeutung, da viele Werkstücke aus Kunststoff keinen Brenntemperaturen ausgesetzt werden können, die wesentlich höher sind als 60⁰C, beispielsweise Temperaturen von 120 bis 175°C, bei denen lackierte bzw. emaillierte Teile normalerweise gebrannt werden.

Claims

Pat antan sprüche

1. Verfahren zur Aufbringung eines Acrylharzlack©s auf ein Werkstück, dadurch gekennzeichnet, daß ein hitzeempfindlicher organischer Säure-Katalysator dem Lack zugesetzt wird, um die Aushärtungszeit des Lackes zu beschleunigen, und daß der Lack durch die Düse einer Spritzpistole geführt wird, die mit Zerstäubungsluft versorgt wird, welche unter einem Druck von 0,07 - 0,48 bar steht und in einer Menge von etwa 2,54 - 7»07 m /min zugeführt wird, und daß die Zerstäubungsluft derart erhitzt wird, daß ihre Temperatur beim Austritt aus der Düse zwischen etwa 44-60⁰C gehalten wird, so daß die Wärmeenergie der Luft eine Aktivierung des Katalysators im wesentlichen sofort nach dem Austritt des Lackes aus der Düse bewirkt und so daß auf diese Weise innerhalb einer relativ kurzen Zeitspanne eine staubfreie Oberfläche auf dem lackierten Werkstück geschaffen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator eine Lösung aus Phenylsäurephosphat in Butylalkohol verwendet wird.

3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator dem Lack in einer Wange von 1-5 Gew.-$ zugesetzt wird.

4» Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lackierte Teil bei einer Temperatur von mindestens 60⁰C gebrannt wird, nachdem dessen Oberfläche staubfrei geworden ist.

5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erhitzte Luft der Düse in einer Menge von 3,40 - 4153 m /min zugeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft der Düse mit einem Druck von 0,14 0,28 bar zugeführt wird.