DE3623877C2 - Verfahren und Beschichtungsanlage zum Verarbeiten eines Beschichtungsmaterials - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 und eine Beschichtungsanlage zum Durchführen des Verfahrens.

Beispielsweise beim serienweisen elektrostatischen Be­ schichten von Fahrzeugrohkarossen werden in zunehmendem Maße Beschichtungsmaterialien bevorzugt, die aufgrund eines nur geringen Anteils an organischen Lösemitteln umweltfreundlicher und auch explosionssicherer sind als konventionelle Lacke, andererseits aber zu Problemen auf­ grund ihres geringen spezifischen Widerstands führen. Während in konventionellen Anlagen die Lacksäule zwischen der auf Hochspannungspotential liegenden Zerstäuber- oder sonstigen Beschichtungsvorrichtung und dem auf Erd­ potential liegenden Vorrats- bzw. Zuführungssystem für den Lack zur elektrischen Isolierung ausreicht, ist dies bei wesentlich leitfähigeren Beschichtungsmaterialien nicht mehr der Fall. Wenn man nicht auf die Aufladung des Lackmaterials innerhalb des Zerstäubers verzichten will (vgl. DE 34 29 075 A1), war ein isoliert angeordne­ tes System aus Vorratsbehältern für die verschiedenen wählbaren Farben erforderlich. Hierfür ist es bekannt, ein elektrisch isolierendes Versorgungssystem zu ver­ wenden, das einen im Betrieb ständig auf Hochspannungs­ potential liegenden Vorratsbehälter und einen von diesem sowie von einer geerdeten Versorgungsleitung elektrisch isolierten Zwischenbehälter enthält (vgl. DE 29 00 660 A1). Der Zwischenbehälter wird abwechselnd bei seiner eigenen Nachfüllung aus der Versorgungsleitung geerdet und beim Nachfüllen des Vorratsbehälters auf Hochspannungspoten­ tial gelegt. Ein derartiges Vorratssystem mit je zwei Behältern zur Potentialtrennung für jede der in der Pra­ xis bis zu 20 wählbaren Farben wäre aber zu aufwendig, hätte einen die Größe der eigentlichen Spritzkabine um ein Mehrfaches übersteigenden Platzbedarf und würde außer­ dem erhebliche Sicherheitsprobleme wegen der großen elek­ trischen Kapazität der Behälter bereiten. Statt dessen könnte man zwar nur ein einziges, allen Farben gemeinsa­ mes Versorgungssystem mit isolierten Behältern vorsehen, dem der Farbwechsler vorgeschaltet werden müßte. Bei jedem Farbwechsel müßte dann das gesamte Versorgungssy­ stem gereinigt werden, was nicht nur einen erheblichen Verlust an den jeweiligen Farbresten und einen großen Spülmittelbedarf bedeuten, sondern auch eine für die Großserienbeschichtung nicht tolerierbare Zeitdauer er­ fordern würde.

Aus der DE 31 35 721 A1 ist es be­ kannt, einer elektrostatischen Sprühvorrichtung mit auf Hochspannungspotential liegender Sprühglocke einen Teil des Lösemittels des versprühten Beschichtungsmaterials von dem die Farbe enthaltenden Teil getrennt zuzuführen und diese Bestandteile erst unmittelbar an oder in der Sprühvorrichtung zu mischen. Dadurch sollte ledig­ lich die Einstellung der Lösemittelkonzentration auf den für einen einerseits geschlossenen, andererseits ab­ tropfsicheren Farbüberzug erforderlichen optimalen Vis­ kositätswert vereinfacht werden. Da bei dem bekannten Verfahren der Lösemittelgehalt der mit den Farbpigment­ stoffen zugeführten Flüssigkeiten stets auf ein in der Praxis nicht zu unterschreitendes Mindestmaß eingestellt wird, der spezifische elektrische Widerstand der getrennt zugeführten Flüssigkeiten sich also nicht nennenswert unterscheidet, wurden die oben erläuterten Probleme nicht gelöst.

Aus der DE 31 30 096 A1 ist es bekannt, einem Rotations­ zerstäuber einer elektrostatischen Beschichtungsvorrichtung über geerdete Farbwechselventile, getrennte Zufuhrleitungen und ein Umschaltventil wahlweise entweder metallhaltige Farbe (die gewöhnlich eine relativ hohe elektrische Leit­ fähigkeit hat) oder nichtmetallische Farbe zuzuführen. Zur Isolation zwischen den Farbwechselventilen und dem Zer­ stäuber sollen die Zufuhrleitungen aus Kunststoff bestehen. Zur Reinigung des Zufuhrsystems bei einem Farbwechsel wird über entsprechende Anschlüsse der Farbwechseleinheit ein Verdünnungsmittel eingeleitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein für die Serienbeschichtung beispielsweise von Fahrzeugrohkaros­ sen mit Farbwechselmöglichkeit geeignetes Verfahren bzw. eine Beschichtungsanlage für ein Verfahren zu schaffen, das die Verarbeitung eines relativ leitfähigen Beschich­ tungsmaterials, das im Zerstäuber od. dgl. auf Hoch­ spannungspotential gelegt wird, vereinfacht und hierfür insbesondere weniger Isolations- und/oder Reinigungsauf­ wand erfordert als bisher.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 6 gelöst.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß der für die Versorgung der Beschichtungsvorrichtung erforder­ liche Aufwand drastisch herabgesetzt werden kann, wenn man ihr einen relativ leitfähigen Bestandteil des Be­ schichtungsmaterials von einem wesentlich weniger leit­ fähigen Restbestandteil, der die Farbpigmentstoffe und einen geringen Anteil sonstigen Lösemittels enthalten kann, getrennt zuführt und diese Bestandteile erst un­ mittelbar vor dem Absprühen mischt. Eine besondere Po­ tentialtrennung im Vorratssystem ist dadurch nicht mehr für die zahlreichen wechselbaren Farbkomponenten des Beschichtungsmaterials notwendig, die mit eigenem Löse­ mittel mit relativ hohem spezifischen elektrischen Wi­ derstand zugeführt werden können, sondern nur noch für das allen Farbkomponenten gemeinsame, im Beschichtungs­ material überwiegende Lösemittel mit niedrigem spezi­ fischen Widerstand. Der spezifische elektrische Wider­ stand der die Farben enthaltenden Komponenten soll um mindestens das 10fache und vorzugsweise um mehr als das 100fache höher sein als derjenige der Lösemittel­ komponente. Bei einem derzeit verwendeten, als Wasser­ basislack bekannten Beschichtungsmaterial besteht der gesamte flüssige Anteil aus etwa 20% organischen Löse­ mitteln, die einen spezifischen elektrischen Widerstand von mehr als 10⁷ Ohm·cm haben können, und 80% entsalz­ tem leitfähigem Wasser, das typisch einen spezifischen Widerstand von weniger als 10⁴ Ohm·cm hat und bei die­ sem Beispiel die getrennt zuzuführende Komponente bildet. Für die jeweiligen getrennten Komponenten können die schon bisher für konventionelle Lacke bzw. für leitfähige Beschichtungsmaterialien an sich üblichen und in der Pra­ xis bewährten Zuführungssysteme verwendet werden.

Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung ist eine Ver­ einfachung des Versorgungsleitungssystems für die Farb­ komponenten, die mit wesentlich geringeren Flüssigkeits­ mengen als bisher und durch Reduzierung ihrer Flüssig­ keit auf einen bestimmten "Stammlack" u. U. günstiger hinsichtlich des Farbabsetzverhaltens gefördert werden können.

An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung im fol­ genden näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ein verein­ fachtes Prinzipbild einer Beschichtungsanlage zum Durch­ führen des hier beschriebenen Verfahrens.

Einem üblichen Zerstäuber Z wird das abzusprühende Beschichtungsmaterial nicht in seiner fertigen Form zu­ geführt, sondern in Form von zwei räumlich getrennten Komponenten, die erst in einer dem Zerstäuber Z vorge­ schalteten Mischvorrichtung (oder im Zerstäuber selbst) gemischt werden. Die eine Komponente enthält die Pigment­ stoffe der jeweils gewählten Farbe und ein derzeit or­ ganisches Lösemittel in einer für die erforderliche Fließfähigkeit ausreichenden Menge, das einen möglichst hohen spezifischen elektrischen Widerstand haben soll. Die zweite Komponente enthält das restliche, beispiels­ weise 80% der Gesamtflüssigkeit des Beschichtungsma­ terials ausmachende, nicht organische Lösemittel mit nie­ drigem spezifischem Widerstand.

Die die Farbpigmentstoffe einer Anzahl n verfügbarer Farben enthaltenden Flüssigkeitskomponenten werden über entsprechend viele als Ring- oder Stichleitung angeord­ nete Versorgungsleitungen V₁ . . . V_n einem Farbwechsler FW zugeführt, der die jeweils ausgewählte Komponente über eine Farbdosiereinrichtung FD, die einen Farbdruckregler und eine Dosierpumpe aufweisen kann, an die Mischvor­ richtung MV abgibt.

Während der Zerstäuber von einem Hochspannungserzeuger HS über die gestrichelt dargestellte elektrische Lei­ tung EL auf Hochspannungspotential gelegt wird, sind die Leitungen V₁ . . . V_n geerdet. Da eine z. B. 50 bis 80 cm lange Farbleitung zwischen der Mischvorrichtung MV und der Farbdosiereinrichtung FD bei dem hohen Widerstand organischer Lösemittel zur elektrischen Isolierung aus­ reicht, können zweckmäßig auch der Farbwechsler FW so­ wie die Farbdosiereinrichtung FD geerdet werden. Andern­ falls könnte man die Farbdosiereinrichtung FD und sogar den Farbwechsler FW ohne besonders großen Aufwand auch isoliert anordnen. In keinem Fall ist über die wenig leitfähige Farbkomponente des Beschichtungsmaterials ein Kurzschluß vom Zerstäuber zu den geerdeten Versorgungs­ leitungen V₁ . . . V_n möglich.

Der Farbwechsler FW arbeitet in einer an sich bekannten Weise. Die Farbdosiereinrichtung FD muß selbstverständ­ lich nach jedem Farbwechsel gereinigt, d. h. gespült wer­ den, was aber wenig Zeit und nur geringe Verluste an Farbmaterial und Reinigungsmittel erfordert, da es sich nicht um große Behälter handelt. Die Reinigung erfolgt vorzugsweise mit der Lösemittelkomponente, wie noch er­ läutert wird.

Die aus dem leitfähigen Lösemittel wie z. B. entsalztem Wasser bestehende zweite Komponente wird über eine ge­ sonderte Versorgungsleitung VL und ein Ventil V einem eigenen Vorratssystem VS zugeführt, das im wesentlichen aus einem ersten Behälter B₁ und einem ihm nachgeschal­ teten zweiten Behälter B₂ besteht, die voneinander und von dem Ventil V galvanisch getrennt und auch gegen Erd­ potential isoliert angeordnet sind. Während die Versor­ gungsleitung VL wie die Leitungen V₁ . . . V_n fest geerdet sein soll, ist der zweite Behälter B₂ an den Hochspan­ nungspol des Hochspannungserzeugers HS angeschlossen. Der zweite Behälter B₂ und eine von ihm über eine Löse­ mittel-Dosiereinrichtung LD zu der Mischvorrichtung MV des Zerstäubers Z führende Leitung liegen also im Be­ trieb ständig auf hohem Potential.

Der erste Behälter B₁ wird dagegen im Betrieb von einem Potentialschalter SCH abwechselnd an Hochspannung ge­ legt und geerdet. Während der Behälter B₁ selbst aus der geerdeten Versorgungsleitung VL gefüllt wird, liegt er an Erde. Wenn er dann seinen Inhalt an den auf Hochspan­ nungspotential liegenden Behälter B₂ abgibt, wird der Behälter B vom Potentialschalter SCH an Hochspannung gelegt, bis er wieder nachgefüllt werden muß, usw.

Auch das Versorgungssystem VS erfordert keinen übermäßigen Aufwand und Platzbedarf, da es nicht mehrfach je­ weils für eine der verfügbaren Farben benötigt wird, sondern in der Regel ein System VS pro Spritzkabine ge­ nügt, und vor allem bedarf dieses System keiner Reini­ gung bei einem Farbwechsel, da das hierdurch zugeführte Lösemittel für alle Farbkomponenten verwendet wird.

Lösemittel aus der Versorgungsleitung VL kann auch über eine Leitung LS dem Farbwechsler FW zugeführt werden und hier zum Spülen auch der Farbdosiereinrichtung FD beim Farbwechsel verwendet werden. Dies hat den Vorteil, daß keine eigene, ggf. isolierte Versorgungsleitung für Rei­ nigungs- bzw. Spülmittel benötigt wird.

Die Mischvorrichtung MV kann zweckmäßig von einem (nicht dargestellten) elektronischen Steuersystem zur indivi­ duellen Einstellung der jeweils erforderlichen Viskosi­ tät gesteuert werden, worin ebenfalls ein Vorteil der getrennten Komponentenzuführung zu sehen ist.

Claims (7)

1. Verfahren zum Verarbeiten eines ein Lösemittel mit geringem spezifischen elektrischen Widerstand ent­ haltenden Beschichtungsmaterials wechselbarer Farbe, das von einer elektrostatischen Beschichtungsvorrich­ tung versprüht wird, wobei der Beschichtungsvorrichtung ein ein Lösemittel enthaltender Teil des Beschichtungsmaterials von einem die Farbpigmentstoffe enthaltenden Teil des Beschichtungsmaterials getrennt zugeführt wird und das Beschichtungsmaterial vor dem Versprühen auf Hochspannungspotential gelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der die Farbpigmentstoffe enthaltende Teil des Beschichtungsmaterials der Beschichtungsvorrichtung ohne das Lösemittel mit geringem spezifischen Wider­ stand oder mit einem derart geringen Anteil an Löse­ mittel zugeführt wird, da sich für diesen Teil des Beschichtungsmaterials ein um mindestens das 10fache höherer spezi­ fischer elektrischer Widerstand ergibt als für das getrennt bevorratete und zugeführte Lösemittel.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Beschichtungsmaterial der Beschichtungsvorrichtung in zwei voneinander getrenn­ ten flüssigen Komponenten zugeführt wird, von denen die die Farbpigmentstoffe enthaltende eine Komponente einen um mehr als das 100fache höheren spezifischen elektrischen Widerstand hat als die nur aus Lösemit­ tel bestehende zweite Komponente.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Vorrat, dem die Komponente mit hohem spezifischen Widerstand entnom­ men wird, geerdet wird, während ein das Lösemittel ohne Farbpigmentstoffe enthaltender Vorrat auf Hoch­ spannungspotential gelegt wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vor­ ratsbehälter (B₁) für das Lösemittel abwechselnd während der Abgabe von Lösemittel für die Beschich­ tungsvorrichtung auf Hochspannungspotential gelegt und während seiner eigenen Nachfüllung aus einem geerdeten Vorrat geerdet wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer das Lösemittel mit geringem spezifischen Widerstand zuführenden Versorgungsleitung (VL) Spülflüssigkeit zum Reinigen des die Farbpigmentstoffe zuführenden Systems bei einem Farbwechsel entnommen wird.

6. Beschichtungsanlage zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
mit einer Anzahl von Vorratsleitungen (V₁, V_n) für die Beschichtungsmaterialkomponenten unterschied­ licher Farbe, die an einen Farbwechsler (FW) ange­ schlossen sind,
mit einer weiteren Vorratsleitung (VL) für Lösemit­ tel,
mit zwischen die Versorgungsleitungen (V₁, V_n; VL) und eine Mischvorrichtung (MV) der Beschichtungsvor­ richtung (Z) geschalteten Dosiereinrichtungen (FD, LD) und mit einem elektrisch an die Beschichtungsvorrich­ tung (Z) angeschlossenen Hochspannungserzeuger (HS), dadurch gekennzeichnet,
daß die Versorgungsleitungen (V₁, V_n; VL) geerdet sind,
und daß zwischen die Versorgungsleitung (VL) des Lösemittels und dessen Dosiereinrichtung (LD) ein potentialisolierendes Vorratssystem (VS) geschaltet ist, das einen Behälter (B₁) enthält, der mit einem elektrischen Potentialschalter (SCH) verbunden ist, mit dem dieser Behälter (B₁) wahlweise auf Hochspan­ nungspotential oder Erdpotential legbar ist.

7. Beschichtungsanlage nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß nur das Vorratssystem (VS) des ohne Farbpigmentstoffe zugeführten Lösemit­ tels zwei isoliert angeordnete Behälter (B₁, B₂) enthält, von denen der eine Behälter (B₁) mit der Versorgungsleitung (VL) und mit dem anderen Behäl­ ter (B₂) über je eine elektrisch isolierende Ver­ bindungsstrecke verbunden ist.