DE4333859C2 - Verfahren zum Lackieren der Innenflächen von Weißblechbehältnissen und Anlage zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lackieren der Innenflächen von Weißblechbehältnissen, wie Dosen oder Eimern, bei dem auf die Innenflächen durch elektrostatisches Pulversprühen ein Pulverlack aufgebracht wird.

Als Weißblech wird mit einem dünnen Zinnüberzug versehenes gebeiztes Stahlblech bezeichnet. Die Herstellung von derartigen Zinnüberzügen erfolgt heute überwiegend auf galvanische Weise. Das erzeugte Weißblech ist physiologisch unbedenklich. Es ist noch korrosionsbeständiger als verzinktes Eisenblech, solange die schützende, ca. 0,001 mm dicke Zinnhaut unverletzt ist. Wird diese an einer Stelle beschädigt, dann rostet verzinntes Eisen allerdings schneller als verzinktes.

Derartige Weißblechbehältnisse sind insbesondere als Konservendosen zur Aufbewahrung von Lebensmitteln bekannt. Sie finden jedoch auch als Dosen, Eimer etc. zur Aufbewahrung von Farben, Lacken etc. Verwendung, wobei entsprechende Eimer mit Handgriffen zum Tragen versehen sind. Hierdurch ergeben sich an den Behältnissen Ösenstellen zur Anbringung der Griffe.

Mit zunehmendem Wassergehalt der in den Weißblechbehältnissen aufzube­ wahrenden Produkte steigt die Neigung von solchen Weißblechbehältnissen zur Korrosion. Dabei sind insbesondere die Schweißnähte sowie die Ösenstellen der Griffe gefährdet, da an diesen Stellen die Gefahr besteht, daß der Zinnüberzug nicht gleichmäßig auf das Behältnis aufgebracht ist. Da heutzutage immer mehr umweltschonende Farben verwendet werden, die einen sehr hohen Wasseranteil besitzen (bei Dispersionsfarbstoffen bis zu 80% Wasser), ist bei solchen Weißblechbehältnissen eine relativ große Korrosionsgefahr vorhanden. Um hier Abhilfe zu schaffen, hat man die Innenflächen der Weißblechbehält­ nisse lackiert, wobei man übliche Naßlackierungsverfahren angewendet hat.

Ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Pa­ tentanspruchs 1 ist aus der DE 28 26 611 A1 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird so vorgegangen, daß ein Pulverzuführungsrohr schräg auf das zu beschichtende Be­ hältnis gerichtet wird. Des weiteren findet ein dem offenen Ende des Rohrkörpers gegenüberliegend angeordnetes Wieder­ gewinnungsrohr Verwendung, durch das Pulver aus dem Bereich des Bodens des Rohrkörpers entlang der Rohrmantelwand der Zuführungsrichtung im wesentlichen entgegengesetzt geführt werden kann. Durch Anschließen des Wiedergewinnungsrohres an eine Unterdruckquelle wird das durch das Zuführungsrohr aufgebrachte Pulver entlang den Rohrinnenwänden abgezogen, so daß sich eine gleichmäßige Beschichtung der Rohrinnen­ wände mit Pulver ergibt. Das Pulverzuführungsrohr und das Wiedergewinnungsrohr sind stationär angeordnet, während der Dosenkörper gedreht wird. Dieses Verfahren ist somit recht aufwendig gestaltet, da neben dem Pulverzuführungsrohr ein Wiedergewinnungsrohr und eine Unterdruckquelle für dieses benötigt werden.

Aus der DE 27 43 379 B2 ist das Pulverbeschichten von Schwarzblech bekannt. In bezug auf die Aufbringung des Pul­ vers ist ausgeführt, daß dieses mittels einer herkömmlichen elektrostatischen Spritzvorrichtung der Ransburg-Bauart aufgespritzt oder aufgesprüht wird.

Auch in DE-Z: I-Lack, 52. Jahrgang, 8/1984, Seiten 304-310 sind allgemein Anwendungsgebiete für die Pulverlackiertech­ nologie beschrieben, wobei jedoch das Pulverlackieren von Dosen nicht erwähnt ist. Spezielle Einzelheiten in bezug auf die Aufbringung des Pulvers sind nicht erwähnt.

Die JP 4-4077 A in Patents Abstract of Japan C 927, April 10, 1992, Vol. 16/No. 144 betrifft das Beschichten der In­ nenflächen von kastenförmigem Material, wobei weitere Einzelheiten in bezug auf das Material nicht angegeben sind. Die Beschichtung erfolgt hierbei mit Hilfe von unten in das entsprechende Behältnis eingeführten drei Düsen, wo­ bei eine Düse die Bodenfläche besprüht, während die anderen beiden Düsen die Seitenwand besprühen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs angegebenen Art zu schaffen, das sich bei Erzielen einer gleichmäßigen und dauerhaften Lackierung besonders einfach verwirklichen läßt. Darüber hinaus soll erfindungs­ gemäß eine Anlage zur Durchführung eines derartigen Verfah­ rens zur Verfügung gestellt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der angegebenen Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Pa­ tentanspruchs 1 gelöst. Sie wird ferner durch eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Verfahren gelingt es, die Innenflächen der Weißblechbehältnisse, insbesondere an den problematischen Stellen, wie Schweißnähten und Ösen­ stellen, mit einer gleichmäßigen und dauerhaften Lack­ schicht zu versehen, die insbesondere ein Hinterwandern des Wasseranteils des im Behältnis aufzubewahrenden Produktes im Bereich der besonders gefährdeten Schweißnähte oder Ösenstellen verhindert. Derartige Hinterwanderungserscheinungen sind bei entsprechenden naßlackierten Weißblechbehältnissen zu beobachten. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden daher die lackierten Weißblechbehältnisse besonders korrosionsfest gemacht.

Bei dem erfindungsgemäß eingesetzten elektrostatischen Pulversprühen handelt es sich um eine Ausführungsform der Pulverbeschichtung, unter der man die Beschichtung von Metall- und Kunststoffoberflächen durch Auftragen und Sintern von wärmehärtenden Pulvern versteht. Das elektrostatische Pulversprühen ist bekannt und wird seit geraumer Zeit zum Lackieren von Autoteilen, Haushaltsgeräten, Möbeln etc. eingesetzt. Soweit bekannt, ist es jedoch noch nicht zum Lackieren von Behältnissen mit relativ kleinem Durchmesser, und schon gar nicht zum Lackieren von Weißblechbehältnissen, eingesetzt worden. Wie erwähnt, hat man hierzu auf herkömmliche Naßlackierungsverfahren zurückgegriffen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Pulverlack durch elektrostatisches Pulversprühen auf die Innenflächen des entsprechenden Weißblechbehältnisses, d. h. dessen Boden und Seitenwand, aufgebracht. Der Pulverlack haftet als gleichmäßige Schicht am Behältnis. In einem nachfolgenden Einbrenn- bzw. Sintervorgang bei einer Temperatur < 230°C wird die Lackschicht fest mit der Innenfläche des Behältnisses verbunden, und zwar insbesondere auch im Bereich der kritischen Stellen, wie Schweißnähte und Ösenstellen. Auch diese Stellen sind dann mit einer gleichmäßigen durchgehenden Lackschicht bedeckt, die vom im Produkt enthaltenen Wasser nicht hinterwandert werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Sinterbehandlung bei einer Temperatur < 230°C durchgeführt, um hierdurch den Zinnüberzug auf dem Weißblechbehältnis nicht anzugreifen.

Bevorzugt wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in einem Temperaturbereich von 150-200°C gearbeitet. Es hat sich gezeigt, daß dieser Bereich optimal in bezug auf den Sintervorgang der Pulverlackschicht ist und in keiner Weise die Zinnschicht des Weißblech­ materiales gefährdet.

Um ein gleichmäßiges Aufbringen des Pulverlacks auf die Innenseiten des Behältnisses zu sichern, wird dieses gemäß einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens während des Pulversprühens gedreht.

Der Pulverlack wird im Behältnis von unten nach oben aufgebracht. Mit anderen Worten, zuerst wird der Pulverlack auf den Boden des Behältnisses und dann von unten nach oben auf die Seitenwand desselben gesprüht. Das hat den Vorteil, daß eine besonders gleichmäßige Beschichtung der Innenflächen des Behältnisses erreicht wird, die bei umgekehrter Vorgehensweise, d. h. von oben nach unten, durch die Bildung von Ansammlungen im unteren Bereich des Behältnisses gefährdet ist.

Der Pulverlack wird durch eine in das Behältnis eingeführte Sprühdüse aufgebracht, wobei so vorgegangen wird, daß die Sprühdüse in das Behältnis eingeführt wird, so daß sich das Austrittsende der Düse in Bodennähe des Behältnisses befindet, und daß die Düse während des Pulversprühens kontinuierlich nach oben bewegt wird, bis der obere Rand des Behältnisses eingesprüht ist. Durch diese Vorgehensweise wird, wie vorstehend erwähnt, die Gefahr der Ausbildung von Ansammlungen im unteren Bereich des Behältnisses vermieden, weil beim Besprühen der Seitenwand kein zusätzliches Material auf der Bodenfläche abgelagert werden kann.

Der Sprühwinkel der Sprühdüse wird in Abhängigkeit von der Behältnisgröße so eingestellt, daß der Sprühkegel den gesamten Behältnisboden sowie einen Teil der Seitenwand abdeckt. Beim Beginn des Sprühvorganges wird somit neben der Bodenfläche gleichzeitig der untere Bereich der Seitenwand des Behältnisses eingesprüht und insbesondere die zwischen Bodenfläche und Seitenwand vorhandene Ecke. Bei der Aufwärtsbewegung der Düse ist dann der Sprühkegel nur noch mit der Seitenwandfläche in Kontakt. Durch diese Vorgehensweise kann bei einer mittig im Behältnis angeordneten Düse mit einem einzigen Bewegungsvorgang der Düse von unten nach oben die gesamte Boden- und Seitenwandfläche des Behältnisses gleichmäßig eingesprüht werden, wobei keine Stellen mit Materialanhäufungen bzw. Materialdefiziten entstehen.

Zum Pulversprühen wird vorzugsweise eine Sprühpistole verwendet. Derartige elektrostatische Sprühpistolen sind handelsüblich und brauchen an dieser Stelle im einzelnen nicht erläutert zu werden. Wesentlich ist hierbei nur, daß das zu sprühende Pulver elektrostatisch aufgeladen wird und hierdurch an der zu beschichtenden Fläche haftet.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise in einem weiteren Schritt die Außenseite des besprühten Behältnisses mit Luft abgeblasen. Hierdurch wird verhindert, daß Pulverlack, der beim Besprühen der Innenflächen des Behältnisses auf dessen Außenseite gerät, dort haften bleibt und beim nachfolgenden Sintervorgang mit eingebrannt wird.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Anlage zur Durchführung des vorstehend geschilderten Verfahrens.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Anlage besitzt einen taktweise angetriebenen Drehtisch mit einer Beschickungs-, einer Pulversprüh- und einer Entnahmestation, eine Vielzahl von Drehtellern auf dem Drehtisch zur rotierenden Lagerung der zu lackierenden Behältnisse, in der Pulversprühstation mindestens eine in ein rotierendes Behältnis einfahrbare und aus diesem wieder herausfahrbare Sprühpistole und einen Sinterofen. Mit einer derartigen Anlage lassen sich die Behältnisse auf weitgehend automatisierte Weise lackieren. Der taktweise angetriebene Drehtisch fördert ein zu lackierendes Behältnis oder eine entsprechende Gruppe von Behältnissen taktweise zu einer Pulversprühstation, in der mindestens eine in ein rotierendes Behältnis einfahrbare und aus diesem wieder herausfahrbare Sprühpistole angeordnet ist, die die Innenflächen des Behältnisses pulverbesprüht. Das besprühte Behältnis wird dann vom Drehtisch genommen und in einen Sinterofen gebracht, um die aufgebrachte Pulverschicht einzubrennen. Vorzugsweise werden gleichzeitig drei Behältnisse taktweise vom Drehtisch durch die einzelnen Stationen bewegt, wobei gleichzeitig drei Sprühpistolen den Sprühvorgang durchführen. Die Sprühpistolen sind so gesteuert, daß sie in die Behältnisse einfahren, so daß ihr Düsenende sich kurz oberhalb des Bodens des Behältnisses befindet,und danach langsam und kontinuierlich nach oben bewegt werden, wobei gleichzeitig der Sprühvorgang durchgeführt wird. Wenn sich die Sprühspistolen aus den Behältnissen herausbewegt haben, werden diese zu einer Entnahmestation weiterbefördert.

In Weiterbildung der erfindungsgemäß ausgebildeten Anlage weist diese zusätzlich eine Einrichtung zum Abblasen von Pulverresten auf der Außenseite der Behältnisse auf. Hierdurch wird ein Einbrennen von Lack auf der Außenseite der Behältnisse verhindert. Der Drehtisch besitzt daher vorzugsweise vier Stationen zum Beschicken, Pulversprühen, Abblasen und Entnehmen der Behältnisse. Hierbei sind die Pulversprüh- und Abblasstation vorzugsweise durch Schutzwände gegenüber den anderen Stationen abgetrennt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgebildeten Anlage in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Weise die Darstellung des Pulversprühvorganges mit Hilfe einer Pulversprühpistole, um hierdurch die Innenflächen eines leicht konisch ausgebildeten Behältnisses zu lackieren;

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf einen Teil einer Anlage zur Durchführung des Pulversprühverfahrens; und

Fig. 3 eine Seitenansicht des Drehtisches der Fig. 2 ohne Kabine.

Bei dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden leicht konisch ausgebildete Eimer für Dispersionsfarben auf ihren Innenflächen lackiert. Die Eimer bestehen aus Weißblech, d. h. Stahlblech, das mit einem dünnen Zinnüberzug versehen ist. Es handelt sich beispielsweise um Eimer mit einem Fassungsvermögen von 5 l, die eine Blechstärke von 0,26 mm besitzen.

Zum Lackieren der Innenflächen der Eimer 1 wird eine Pulverbeschichtung durch elektrostatisches Pulversprühen durchgeführt. Hierbei wird mit einer handelsüblichen Sprühpistole, beispielsweise einer Wagner-ESB Sprühpistole, ein Epoxid-Pulverlack elektrostatisch auf die Seitenwand und den Boden des Eimers 1 gesprüht. Der verwendete Pulverlack ist ebenfalls handelsüblich. Die Aushärtung dieses Epoxid-Pulverlacks erfolgt durch eine Polyadditionsreaktion von Epoxidharz mit einem passend dazu gewählten Härter.

Zur Aufbringung des Pulverlacks wird die Sprühpistole, die bei 2 und 4 in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, zentrisch in den Eimer 1 eingeführt. Dies kann manuell, oder wie bei der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Anlage, automatisch geschehen. Die Einführung erfolgt so weit, bis sich die Spitze der Pistole im Abstand über den Boden des Eimers befindet. Die Pistole 2 wird dann kontinuierlich nach oben bewegt, bis sie die in Fig. 1 bei 4 dargestellte Stellung erreicht. Mit Beginn der Aufwärtsbewegung wird mit dem Sprühen begonnen, so daß ein in Fig. 1 mit 3 bezeichneter Sprühkegel abgegeben wird, der langsam nach oben bis in die bei 4 gezeigte obere Pistolenendstellung gelangt. In dieser Stellung sind der gesamte Boden und die gesamte Seitenwand des Behältnisses mit Pulver besprüht. Der Sprühkegel 3 der Pistole ist in Abhängigkeit von der jeweiligen Behältnisgröße so ausgewählt, daß er den Boden und den unteren Randabschnitt der Seitenwand des Behältnisses abdeckt. Auf diese Weise wird der Eckbereich zwischen Bodenwand und Seitenwand einwandfrei gleichmäßig beschichtet.

Wenn sich die Sprühpistole in der in Fig. 1 bei 4 gezeichneten Endstellung befindet, wird der Sprühvorgang beendet. Die Pistole kann dann in das nächste Behältnis eingefahren werden, wobei entweder die Pistole oder das Behältnis bewegt werden.

Die Fig. 2 und 3 zeigen eine automatisch arbeitende Anlage zur Durchführung des Pulversprühverfahrens. Die Anlage umfaßt einen Drehtisch 5, der über einen Schrittmotor in vier Takten bewegt wird.

Dabei wird der Drehtisch von einer Bestückungsstation 10 zu einer Pulversprühstation 11, von dort zu einer Abblasstation 12 und von der Abblasstation in eine Entnahmestation 13 bewegt. In der Bestückungsstation 10 werden zu lackierende Eimer auf Drehteller 6 gesetzt, die sich auf dem Drehtisch 5 befinden. Hierbei sind drei Drehteller 6 nebeneinander angeordnet. Die Drehteller werden über einen Kettenantrieb 7, 8, 9 um ihre eigene Achse gedreht. Die auf den Drehtisch gesetzten Eimer werden über ihre Bodensicke auf den Drehtellern 6 positioniert, so daß sie unverrückbar sind. Die Eimer weisen mit ihrer Öffnung nach oben.

Nach dem Aufsetzen der Eimer wird der Drehtisch einen Takt weiter bewegt, so daß die Eimer in die Pulversprühstation 11 gelangen. Die Pulversprühstation 11 befindet sich in einer Kabine 14, so daß der nachfolgende Pulversprühvorgang in einem im wesentlichen abgedichteten Raum stattfindet. In der Station 11 fahren bei rotierenden Eimern drei Pulversprühpistolen in die Eimer ein und führen den Pulversprühvorgang durch, wie er in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurde. Nach Beendigung des Sprühvorganges, wenn sich die Pistolen in der in Fig. 1 bei 4 dargestellten Stellung befinden, rückt der Drehtisch 5 einen weiteren Takt in die bei 12 gezeigte Abblasstation vor. Diese Abblasstation 12 befindet sich ebenfalls noch in der Kabine 14. Hierbei wird Luft auf die Außenseite der rotierenden Eimer geblasen, um an der Außenseite haftenden Pulverlack zu entfernen. Die Eimer treten dann gesäubert aus der Kabine aus und werden im dritten Takt einer Entnahmestation 13 zugeführt. In dieser Station werden die mit dem Pulver beschichteten Eimer manuell von den Drehtellern 6 entnommen und beispielsweise auf einen geeigneten Wagen gesetzt. Der Drehtisch 5 dreht sich dann im vierten Takt weiter bis in die Bestückungsstation 10, so daß neue Behälter auf die Drehteller gesetzt werden können.

Die auf dem Waden befindlichen Eimer werden in einen geeigneten Sinterofen (nicht gezeigt) gefahren und dort einem Sintervorgang unterzogen. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die 5 l Eimer acht Minuten lang bei 180°C im Sinterofen behandelt. Danach werden die Eimer dem Sinterofen entnommen.

Es hat sich gezeigt, daß die Eimer eine gleichmäßige und dauerhafte Lackschicht auf ihren Innenflächen besitzen, und zwar sowohl auf dem Boden als auch auf der Seitenwand. Insbesondere waren die Schweißnaht sowie die Ösenstellen einwandfrei gleichmäßig beschichtet. Ein durchgeführter Korrosionstest ergab, daß die Korrosionsfestigkeit dieser Eimer wesentlich besser war als bei vergleichbaren Eimern, die naßlackiert worden waren.

Claims (8)

1. Verfahren zum Lackieren der Innenflächen von Weiß­ blechbehältnissen, wie Dosen oder Eimern, bei dem auf die Innenflächen durch elektrostatisches Pulversprühen ein Pulverlack aufgebracht wird, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

• a) mittiges Einführen einer Sprühdüse in das auf­ rechtstehende mit seiner Öffnung nach oben weisende Behältnis, bis sich das Austrittsende der Düse in Bodennähe desselben befindet, wobei der Sprühwinkel der Sprühdüse in Abhängigkeit von der Behältnis­ größe so eingestellt wird, daß der Sprühkegel den gesamten Behältnisboden sowie einen Teil der Be­ hältnisseitenwand abdeckt;
• b) kontinuierliches Bewegen der Sprühdüse nach oben während des Pulversprühens, bis der obere Rand des Behältnisses eingesprüht ist;
• c) Herausbewegen der Sprühdüse aus dem Behältnis; und
• d) Erhitzen des Behältnisses zum Einbrennen der aufgebrachten Pulverschicht bei einer Temperatur < 230°C.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverlackschicht in einem Temperaturbereich von 150-200°C eingebrannt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß zum Pulversprühen eine Sprühpistole verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Außenseite des besprüh­ ten Behältnisses zum Entfernen von anhaftendem Pulver­ lack mit Luft abgeblasen wird.

5. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen taktweise angetriebenen Drehtisch (5) mit einer Be­ schickungs-, einer Pulversprüh- und einer Entnahmesta­ tion (10, 11, 13), eine Vielzahl von Drehtellern (6) auf dem Drehtisch (5) zur rotierenden Lagerung der zu lackierenden Behältnisse, in der Pulversprühstation mindestens eine in ein rotierendes Behältnis einfahr­ bare und aus diesem wieder herausfahrbare Sprühpistole und einen Sinterofen.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich eine Einrichtung zum Abblasen von Pul­ verresten auf der Außenseite des Behältnisses auf­ weist.

7. Anlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehtisch (5) vier Stationen (10, 11, 12, 13) zum Beschicken, Pulversprühen, Abblasen und Entnehmen der Behältnisse aufweist.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulversprüh- und die Abblasestation (11, 12) durch Schutzwände gegenüber den anderen Stationen abgetrennt sind.