DE69301001T2

DE69301001T2 - Lackierkabine und Verfahren zur Beschleunigung der Verdampfung des Verdünners aus einer Beschichtung auf einer Plattenoberfläche

Info

Publication number: DE69301001T2
Application number: DE69301001T
Authority: DE
Inventors: Christopher Stephen Jeffs
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: PPG Industries Ohio Inc
Priority date: 1992-04-30
Filing date: 1993-03-02
Publication date: 1996-05-09
Anticipated expiration: 2013-03-03
Also published as: EP0568179A1; CA2091383C; AU660529B2; JPH0631221A; AU3398593A; EP0568179B1; ZW3593A1; ES2050649T5; EP0568179B2; CA2091383A1; JP2813520B2; DE69301001T3; ES2050649T3; ES2050649T1; ATE131592T1; GB9304159D0; DE69301001D1; US5397606A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verdampfung van Wasser oder einem anderen Lösungsmittel aus einer Beschichtung auf der Oberfläche einer Platte gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Sie ist insbesondere zum Beschleunigen des Trocknens von Zwischen- und Endschichten von wasserhaltigen Beschichtungen beispielsweise während des erneuten Lackierens von Straßenfahrzeugen nützlich. Sie betrifft auch eine Kabine oder ein anderes Gehäuse zum Lackieren oder erneuten Lackieren von Platten aufweisenden Artikeln wie Kraftfahrzeugen gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 13.
Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Kabine ist beispielsweise aus der DE-U-8703671 bekannt.
Vor dem Aufkommen von wasserhaltigen Fahrzeuglacken in den 1970er Jahren basierten alle Lacke für Fahrzeuge auf Lösungsmitteln und wurden als Primer, dann als Grundschicht und dann als Oberschicht angewendet. Das Lösungsmittel verdampfte im allgemeinen schnell zwischen den Beschichtungen, ohne daß erhöhte Temperaturen erforderlich wären.
Die üblicherweise zum Verschönern von Kraftfahrzeugen verwendeten Lacke sind lösungsmittelhaltig und derart zusammengesetzt, daß sie durch Sprühen aufgebracht werden. Ein Sprühlack ist derart zusammengesetzt, daß er eine niedrige Viskosität an seinem Zerstäubungspunkt hat, so daß er leicht zerstäubt, und eine hohe Viskosität am Ziel aufweist, beispielsweise der Fahrzeugkarosserie oder einer Karossierieplatte, um ein Herablaufen zu verhindern. In lösungsmittelhaltigen Lacken wird diese Viskositätsänderung durch Verdampfen des Lösungsmittels erreicht, während sich das Lackspray zwischen der Sprühpistole und dem Ziel im Flug befindet.
Als wasserhaltige Lacke zuerst in der Kraftfahrzeugindustrie in den frühen 1970er Jahren eingeführt wurden, wurden sie derart ausgebildet, daß sie beim Sprühen auf dieselbe Weise wie die auf Lösungsmitteln basierenden Gegenstücke funktionierten, d.h., daß sie die Viskosität auf dem Flugweg zwischen der Pistole und dem Ziel durch Verdampfung von Lösungsmitteln (in diesem Fall Wasser) änderten. Im Vergleich zu organischen Flüssigkeiten, die als Trägerstoffe in lösungsmittelhaltigen Lacken verwendet wurden, hat Wasser jedoch einige einzigartige Eigenschaften. Zuerst ist es anders als organische Lösungsmittel in der Atmosphäre enthalten, und Anderungen in seinem Partialdruck (d.h. in seiner relativen Umgebungsfeuchtigkeit) ändern von Tag zu Tag die Rate, mit der es verdampft. Zweitens ist seine latente Verdampfungswärme hoch und daher im Vergleich mit organischen Lösungsmitteln mehr Energie pro Einheitsmasse erforderlich, um Wasser zu verdampfen. Infolgedessen mußten diese zuerst eingeführten wasserhaltigen Lacke in sorgfältig gesteuerten klimatisierten Umgebungen gesprüht werden. Sie waren nie wirklich technisch zufriedenstellend, und dies führte dazu, daß sie zurückgezogen werden mußten. Das erste wirklich effektive wasserhaltige Lackiersystem für Kraftfahrzeuge ist dasjenige, das in der EP-B- 38127 beschrieben ist und ein wasserhaltiges Grundschicht-Klarschichtsystem umfaßt.
Grundschicht-Klarschichtsysteme (Basecoat-Clearcoat-Stysteme) wurden wieder in der Kraftfahrzeugindustrie in den frühen 1970er Jahren eingeführt, um das Aussehen der Oberschicht oder äußersten Schicht auf dem fertigen Fahrzeug zu verbessern, insbesondere für Metallic-Effektlacke. Die Oberschicht ist für den Glanz und die Farbe des Fahrzeugs sowie für den Schutz des Fahrzeugs gegen Verwitterung, Kratzer, Steinschlag und entsprechende Schäden auf ihrer Oberfläche verantwortlich. In einer üblichen einschichtigen Oberschicht muß der Oberschichtlack all diese Eigenschaften aufweisen. Ein Grundschicht-Klarschichtsystem besteht aus zwei unterschiedlichen Lacken. Die Grundschicht, die zuerst aufgebracht wird, ist hoch pigmentiert und schafft lediglich die Farbe und das Aussehen (speziell den Metallic-Effekt), während der Glanz und die Stabilität gegen Verwitterungsabrieb und Steinschlag von der Klarschicht kommt.
Die oben erwähnte EP-B-38127 basiert auf einer wasserhaltigen Basisschicht und löst das Problem der in einem Sprühlack erforderlichen Viskositätsänderung auf eine revolutionäre Weise. Die Lacke sind derart zusammengesetzt, daß sie thixotrop oder pseudoplastisch sind, und so ist relativ wenig oder keine Verdampfung von Wasser während des Fluges erforderlich, um die beim Autolackieren geforderte Sprühleistung von hoher Qualität sicherzustellen.
Die Folge hiervon ist, daß der Lackfilm manchmal hohe Beträge an Wasser enthalten kann. Wenn der Lackierschritt während der Fahrzeugproduktion stattfindet, macht es nur geringe oder keine Schwierigkeit. Das Grundschichtharzsystem ist ausreichend robust, um eine Feucht-auf-Feucht-Anwendung der Klarschicht zu erlauben, d.h. die Klarschicht kann auf der Grundschicht angebracht werden, nachdem die Grundschicht nur sehr wenig Zeit zum Trocknen gehabt hat. Der gesamte Oberschichtfilm wird nachfolgend bei einer hohen Temperatur getrocknet, welche das Wasser austreibt und den Film härtet.
Beim erneuten Lackieren von Kraftfahrzeugen ist die Position ein wenig anders. Ein erneut lackiertes Fahrzeug kann nicht dem Trocknen bei den Temperaturen ausgesetzt werden, die bei einer Fahrzeugproduktionslinie verwendet werden. Schäden würden bei temperaturempfindlichen und schmelzbaren Komponenten verursacht werden. Es ist deshalb wünschenswert, wenn wesentlich mehr Wasser von der Grundschicht entfernt werden könnte.
Zum Trocknen und Einbrennen von Kraftfahrzeugen, die mit lösungsmittelhaltigen Lacken lackiert sind, sind viele Verfahren ausgedacht worden. Oberflächlich betrachtet haben viele dieser Verfahren den Anschein, daß sie beim Trocknen von wasserhaltigen Lacken direkt angewendet werden können, nachdem lediglich Routineveränderungen vorgenommen worden sind. Der Unterschied im Verhalten zwischen wasserhaltigen Lacken und lösungsmittelhaltigen Lacken ist jedoch der, daß das Ergebnis offensichtlich kleinerer Veränderungen im Verhalten des wasserhaltigen Systems oft überhaupt nicht klar ist. Bei lösungsmittelhaltigen Lacken wurde das Problem, Lösungsmittel von den lackierten Fahrzeugen zu entfernen, in erster Linie dadurch angegangen, daß vorgeschlagen wurde, einen großen Luftstrom durch die das Fahrzeug enthaltende Kabine zu leiten. Beispielsweise wird im US-Patent 1606442 (1926) eine auf einem Lösungsmittel basierende Beschichtung in einer mit Luft erwärmten und speziell befeuchteten Kabine getrocknet. Die Beschichtung wird dann durch Kühlen in einem grossen Luftstrom gehärtet.
Das Blasen von Luft auf wasserbasierende Beschichtungen kann zur Bildung einer Haut auf der äußeren Oberfläche führen, die dann in erheblicher Weise den ordnungsgemäßen Austritt von Wasser aus dem Film beschränkt. Dies hat ungünstige Auswirkungen auf das Aussehen des Films, da das Schrumpfen des Films uneben sein kann und die Flockensteuerung in metallischen oder Glimmerflocken enthaltenden Filmen verschlechtert wird.
Ein weiterer Nachteil der Luftblassysteme sind die Störungen durch Staub von benachbarten Oberflächen gewesen, der die Beschichtung verunreinigt.
Es ist selbstverständlich bekannt, beispielsweise aus der FR-A- 2029314, ein Autochassis auf eine hohe Temperatur, beispielsweise 200ºC, während des Herstellungsprozesses in einem Heiß blasofen zu erwärmen, und es wurde in der Tat eine Infrarot- Strahlungserwärmung vorgeschlagen, um Zweitbeschichtungen vor einer oberen Beschichtung zu beschleunigen. Eine derartige Erwärmung ist nicht nur für ein Verfahren zum erneuten Lackieren eines Kraftfahrzeugs teuer, sondern auch natürlich unpraktisch, wenn in Betracht gezogen wird, ein montiertes Fahrzeug zu erwärmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Beschleunigen des Trocknens einer derartigen Beschichtung oder in der Tat von irgendeiner anderen Beschichtung auf einer Platte zu schaffen, das energieeffizient ist und die "Verdampfungs"- Zeit auf akzeptierbare Level reduziert, ohne daß das Risiko einer Staubverunreinigung erhöht wird, die bei der Anwendung von nichtwässrigen Beschichtungen auf Lösungsmittelbasis vorhanden ist.
Demgemäß schafft die Erfindung ein Verfahren zum Forcieren der Verdampfung von Wasser oder eines anderen Lösungsmittels aus einer Beschichtung auf einer vorbestimmten Oberfläche einer Platte oder eines Bereiches einer Platte eines Gegenstandes wie eines Kraftfahrzeugs, das in einer Lackierkabine oder einem anderen Gehäuse steht, das eine Frischluftzuführung und ein Abführungssystem für die dampfbeladene Luft aufweist, indem Luft auf die Beschichtung geblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß individuelle Luftstrahlen von entsprechenden Luftzuführungen in Richtung auf Randbereiche der vorbestimmten Oberfläche gerichtet werden, wobei jede Luftzuführung auf einen vorbestimmten jeweiligen Abstand von der vorbestimmten Oberfläche derart gehalten wird, daß ihr Strahl beim Erreichen des jeweiligen Randbereiches, auf den er direkt im wesentlichen unabhängig von seinen benachbarten Strahlen gerichtet ist, wesentlich enger ist als die Länge dieses Randbereichs, und daß die Luftzuführungen zur Ebene der vorbestimmten Oberfläche derart geneigt sind, daß die Luft von ihren Strahlen durch die vorbestimmte Oberfläche in einer streuenden, vorwiegend laminaren Strömung quer über die vorbestimmte Oberfläche unter Aufrechterhaltung ihres Anhaftens über den Randbereich und vom Randbereich in Richtung der Ränder der vorbestimmten Oberfläche mitgerissen wird, so daß sie im wesentlichen über die gesamte vorbestimmte Oberfläche strömt, wodurch dampfgeladene Luft eng benachbart zur Oberfläche mit frischer Luft ersetzt wird, um das Trocknen zu beschleunigen. Die Verwendung einer im wesentlichen lokalen Luftzuführung erlaubt die Steuerung der Position und der Richtung des Luftstroms derart, daß der Trocknungseffekt der Luft optimiert wird, und daß das Aufwirbeln von Staub vermieden wird, der auf benachbarten Oberflächen vorhanden sein kann. Während die Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms 1-2 ms&supmin;¹ sein kann, wenn er die Plattenoberfläche erreicht und daran entlangströmt, ist es nicht erforderlich, die gewöhnliche Strömungsrate der Trocknungsluft zu erhöhen, die sich in großer Masse irgendwohin, beispielsweise von der Decke zum Fußboden innerhalb einer Kabine bewegen kann. Dies vermeidet auch das Aufwirbeln von Staub.
Wir haben entdeckt, daß dieses Verfahren besonders energieeffizient ist und es überraschend wirksam beim Trocknen von Platten wie Fahrzeugtüren und Motorhauben ist.
Die Erfindung könnte auch bei der forcierten Verdampfung aus dicken Filmen wie den bereits erwähnten dicken wasserhaltigen Primerbeschichtungen nützlich sein, vorausgesetzt, daß das Abscheiden des Wassers oder anderer Lösungsmittel gelöst werden kann.
Die Beschleunigung der Verdampfung kann weiter in Situationen verbessert werden, wo die Minimierung des Energieverbrauchs nicht so kritisch ist, indem thermische Energie entweder durch Vorheizen der Luft, welche den Luftstrahl bildet, oder durch Verwenden von Strahlungswärmequellen wie IR-Platten, die auf die Oberfläche der zu trocknenden Platte gerichtet sind, angewendet wird.
Die Erfindung schafft auch eine Kabine oder ein anderes Gehäuse zum Lackieren oder erneuten Lackieren von Platten aufweisenden Artikeln wie Kraftfahrzeugen, mit einem Frischlufteinlaß und einem Extraktionsauslaß für die dampfbeladene Luft für die massenhafte Bewegung von Trocknungsluft über einen in der Kabine stehenden lackierten Artikel, und eine Einrichtung zum Blasen von Luft auf die Artikel; dadurch gekennzeichnet, daß die Luftblaseinrichtung individuelle Luftzuführungen aufweist, um individuelle jeweilige Luftstrahlen zu liefern, von denen jeder eine Strömungsgeschwindigkeit hat, die im wesentlichen größer ist als diejenige der massenhaften Bewegung, wobei jede Luftzuführung derart ist, daß sie im Gebrauch in einer vorbestimmten Position und Ausrichtung bezüglich der jeweiligen vorbestimmten Oberfläche einer Platte oder eines Bereichs einer Platte des lackierten, zu trocknenden Artikels gehalten wird, so daß ihr Trocknungsluftstrahl im wesentlichen unabhängig von ihren benachbarten Strahlen in Richtung auf einen Randbereich der jeweiligen vorbestimmten Oberfläche gerichtet wird, wobei die Luftzuführung derart geformt und die Strömungsgeschwindigkeit derart ist, daß dann, wenn es sich bei der vorbestimmten Oberfläche um eine typische Autoplatte mit einer Fläche von ungefähr 0,5 m² handelt, der Strahl beim Erreichen des Randbereichs der vorbestimmten Oberfläche wesentlich enger und vorzugsweise von einer Breite von 10-20 cm ist, als die Länge des jeweiligen Randes, und daß die Luftzuführung derart positioniert ist, daß ihr Strahl zur Ebene der vorbestimmten Oberfläche geneigt ist und die Luft von dem Strahl durch die vorbestimmte Oberfläche in einer zerstreuenden, vorwiegend laminarer Strömung quer über die vorbestimmte Oberfläche unter Aufrechterhaltung ihres Anhaftens über den Randbereich und vom Randbereich in Richtung der Ränder der vorbestimmten Oberfläche mitgerissen wird, so daß sie im wesentlichen über die gesamte vorbestimmte Oberfläche strömt, wodurch die eng an der Oberfläche anliegende dampfgeladene Luft durch Frischluft ersetzt wird, um die Verdampfung zu beschleunigen.
Die bevorzugte Form einer Luftzuführung ist von der Art eines "Luftbewegers", d.h. eine Luftzuführung, die derart angeordnet ist, daß sie einen Bereich des Massenstroms der Luft vom Einlaß des Gehäuses derart mitzieht, daß die volumetrische Rate der Strömung erhöht wird; die Luftzuführung kombiniert daher die unter Druck stehende Luft mit der Massenluftströmung, um eine gerichtete Abströmung bei einer größeren Strömungsgeschwindigkeit zu erzeugen.
Zweckmäßigerweise ist die Luftzuführung im richtigen vorbestimmten Abstand und der entsprechenden Neigung positioniert, indem ein Halterahmen eingestellt wird.
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nachfolgend zwei Ausführungsformen beispielshaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben; in diesen zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Innenseite einer erfindunggemäßen Kabine zum erneuten Lackieren mit einem Fahrzeug, dessen Platten zu trocknen sind;
Fig. 2 einen schematischen Vertikalschnitt quer durch das Auto in der Kabine von Fig. 1;
Fig. 3 eine Seitenansicht eines Teils eines Fahrzeugs in einer Kabine zum erneuten Lackieren, wobei ein Teil der Vorrichtung zum Trocknen von Plattenbeschichtungen bei Verwendung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist;
Fig. 4 eine Teildraufsicht der Anordnung von Fig. 1;
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines Halterahmens mit zwei Luftauslässen gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 6 eine perspektivische Teilansicht eines alternativen Halterahmens zusammen mit einer Halteschiene zur Verwendung beim erfindungsgemäßen Verfahren.
Bei diesen Beispielen wird eine dünne wasserhaltige Grundschicht auf einer Fahrzeugplatte getrocknet, indem ein sich relativ schnell bewegender Luftstrom benachbart zur beschichteten Platte verwendet wird. Dies verwirbelt die sich nahe der Platte befindende Luft, die hohe Feuchtigkeitsgrade aufweist, und ersetzt sie kontinuierlich mit einer trockeneren Luft. Die Lufttemperatur kann höher sein als diejenige der Umgebungsluft, oder das System kann in Verbindung mit einer Infraroterwärmung verwendet werden, um die latente Verdampfungswärme zu ersetzen.
Ein bevorzugtes Beispiel der erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung ist in den Fig. 1 und 2 gezeigt. Eine Kabine 1 zum erneuten Lackieren weist eine übliche Gestaltung mit einem gefilterten Lufteinlaß 3 in der Decke und einem Gitter 4 im Zentralbereich des Fußbodens zum Abziehen von feuchtigkeitsbeladener Luft auf. Über dem Gitter 4 steht ein Auto 2 mit Platten, die mit einem in der Kabine 1 aufgesprühten Lack beschichtet worden sind. Wie durch Pfeile in Fig. 2 angedeutet, ist ein Luftmassenstrom vorhanden, der sich im allgemeinen nach unten bewegt und typischerweise bei 0,5 ms&supmin;¹ liegt. Eine Druckluftzuführung 9 mit einer üblichen Konstruktion weist einen Auslaß für das Lacksprühen auf (nicht gezeigt).
Zwölf Luftzuführungen in der Form von zylindrischen Luftbewegern 7 (im Handel erhältlich) sind einstellbar in vier "Zonen" von drei, gerade unterhalb des Massenlufteinlasses 3 und innerhalb seines Umfangs, wenigstens 0,5 m von den äußeren Rändern der Filter angeordnet. Jeder Luftbeweger 7 weist eine bekannte Konstruktion auf und hat einen ringförmigen Streifenauslaß auf der Zylinderachse für die unter Druck zugeführte Luft. Der Streifenauslaß ist derart geformt, daß die Luft entlang einer inneren Wand eines hohlen, im allgemeinen zylinderförmigen Körpers mitgezogen wird, so daß die Luft dazu gebracht wird, axial in einem Ring zu strömen. Dieser Strom schleppt oder zieht einen sich langsam bewegenden Massenstrom in einen Zylinder aus einem Niedrigdruckeinlaßbereich, so daß ein zylindrischer, nach außen gerichteter Strom im allgemeinen entlang der Achse erzeugt wird. Der Strom befindet sich auf einer wesentlich größeren Geschwindigkeit als die 0,5 ms&supmin;¹-Geschwindigkeit des Massenstroms, und zwar derart, daß er beim Erreichen einer Zielplatte auf dem Auto 2 nach einer geringfügigen Divergenz und Verlangsamung eine Geschwindigkeit zwischen 1 und 2 ms&supmin;¹ hat, gemessen parallel zur Plattenoberfläche und 0,5 bis 1 cm von der Oberfläche entfernt.
Die Luftbeweger 7 sind an zwei Versorgungsleitungen 5 befestigt, die parallel zueinander in Längsrichtung des Autos 2 und des Gitters 4 angeordnet sind. Jede Versorgungsleitung 5 ist drehbar um ihre Achse durch drei beabstandete Winkelhalter 6 gehaltert, die am Einlaß 3 befestigt sind. Auf jeder Versorgungsleitung 5 sind die sechs Luftbeweger gegenseitig parallel angeordnet (obwohl ein Luftbeweger an jedem Ende nach innen geneigt sein kann, um das Trocknen der Endplatten zu unterstützen), in zwei Zonen von jeweils drei auf entsprechenden Hälften der Leitung gruppiert. Ein mit der Leitung 5 verbundener Handhebel 8 erlaubt es, daß die Luftbeweger 7 in geeigneter Weise winkelmäßig ausgerichtet werden. Eine Luftleitung 92, 93, 94, 95 führt von einem Luftversorgungssteuergehäuse 91 zu jeder Zone der drei Luftbeweger 7 über einen Kanal innerhalb der Versorgungsleitung 5.
Das Luftversorgungssteuergehäuse 91 enthält eine Druckmeßeinrichtung und ein Ventil für jede Zone. Üblicherweise wird nur eine Zone zu einer Zeit benutzt und der Druck wird auf 2 bar (30 psi> begrenzt, um eine Strömungsrate von 425 Litern (15 Kubikfuß> pro Minute abzugeben. Stromaufwärts der Ventile ist vorzugsweise ein Drosselkörper vorgesehen, so daß auch dann, wenn alle vier Zonen aktiv sind, die Strömungsrate 850 Liter (30 Kubikfuß> pro Minute nicht übersteigt. Diese Anforderungen sind vollständig in Übereinstimmung mit üblichen Luftzuführungen für Lackierkabinen, beispielsweise für zwei Sprühpistolen und luftgefütterte Masken. Der Luftstrom strömt von jedem Luftbeweger nach unten im wesentlichen unabhängig von seinen benachbarten Luftbewegern weiter, und erreicht den Rand der Platte oder des Plattenbereichs, auf die (den) er gerichtet ist. Erreicht er den Plattenrand, ist seine Breite noch wesentlich geringer als beispielsweise 10-20% der Länge dieses Plattenrandes. Handelt es sich bei der Platte um eine typische Autoplatte und befindet sich diese 2 m unterhalb des Luftbewegers, wird der Strahl typischerweise auf eine Breite von etwa 10-20 cm divergiert sein, wenn er auf die Platte auftrifft. Erreicht er die Platte, wird er von der Platte abgelenkt, wird dann jedoch durch die Plattenoberfläche "angebunden" und veranlaßt, in einem im allgemeinen laminaren Vorhang parallel zur Platte zu strömen, wobei er sich längs des Plattenrandes und von diesem Rand aus zu anderen Rändern verteilt, so daß er den gesamten Umfang der Platte erreicht. Es wird angenommen, daß das Phänomen des Anhaftens teilweise aus dem Coanda-Effekt resultiert. Die laminare Strömung, die vom Luftbeweger ausgeht, tendiert auch dazu, mehr Luft vom Massenluftstrom mitzuziehen, der die Platte erreicht. Beispiele dieses Luftstroms sind schematisch in Fig. 2 gezeigt.
Begünstigt durch die Luftextraktion unterhalb des Autos 2 wird Trocknungsluft um die Platten herumgezogen, die sich teilweise oder vollständig nach unten erstrecken, so daß diese Platten ebenso getrocknet werden können.
Die Luftbeweger müssen sorgfältig positioniert und regelmäßig ausgerichtet sein, um die beschriebenen Vorteile vollständig zu erreichen; dies wird nachstehend in detaillierter Weise erläutert.
Während die Kabine als Lackierkabine beschrieben wird, ist zu beachten, daß die Kabine erforderlichenfalls allein zum Trocknen verwendet werden könnte.
Wir haben gefunden, daß der Leistungsverbrauch für die Luftbeweger für eine Zone 1,8 - 3,6 kW, für zwei Zonen 3,0 - 4,8 kW und für alle vier Zonen weniger als 6 kW ist.
Die Luftbeweger müssen nicht zylindrisch sein und im folgenden Beispiel sind sie flach und haben einen länglichen Auslaß. Das Ventil zum Verursachen einer laminaren divergenten Strömung über die Platte ist jedoch das gleiche. Ferner ist diese Art von Luftbeweger ebenfalls im Handel erhältlich.
Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, steht ein Kraftfahrzeug, dessen Platten mit einer wasserhaltigen Beschichtung besprüht worden sind, auf dem Boden einer Kabine. Die Kabine ist in üblicher Weise belüftet, wobei mit Feuchtigkeit beladene Luft vom Bodenbereich abgezogen wird.
Druckluft wird in einem gebläseförmigen engen Strahl 11 von einem Luftauslaß 10 an jeder geeigneten Position oder vom gleichen Luftauslaß, der von Position zu Position bewegt wird, geliefert. Der oder jeder Auslaß 10 ist einstellbar an einem Halterahmen gehaltert, von dem Beispiele in den Fig. 5 und 6 gezeigt sind und nachfolgend detaillierter beschrieben werden.
Der Luftauslaß 10, der schon als "Abstreifluftbeweger" bekannt ist, erzeugt ein breites, flaches Luftband 11, das nur geringfügig divergiert und als Strahl auf einen Teil eines Randbereichs der Platte gerichtet ist. Ein Luftauslaß ist somit benachbart zum vorderen Scharnier der Türplatte 20 angeordnet, so daß Luft über den im allgemeinen rechtwinkeligen größeren Bereich der Türplatte aufgewirbelt wird. Eine andere Position für den Luftauslaß zum Verwirbeln von Luft über die Hälfte der Motorhaube 21 befindet sich, wie gezeigt, in einem kurzen Abstand oberhalb und zur Vorderseite der Vorderlichter. Bei beiden Beispielen ist der Neigungswinkel der Hauptachse des Luftstroms 11 relativ zur Ebene der Platte ungefähr 45º und jedenfalls innerhalb des Bereichs von 20º-80º. Wir haben entdeckt, daß für mehr längliche Platten der Auslaß 10 in einem flacheren Winkel wie 20º-30º zur Ebene der Platte geneigt und derart angeordnet sein soll, daß die Luft zur kürzeren Dimension, d.h. zur Breite der Tafel, geleitet wird, so daß die Luft eine ausreichende Vorwärtsgeschwindigkeit parallel zur Plattenoberfläche hat, um den entfernten Rand der Oberfläche zu erreichen.
Der Abstand des Luftauslasses 10 vom nächsten Teil der Plattenoberfläche sollte etwa 50 cm bis 60 cm (ungefähr 2 Fuß) betragen; ist er näher, wird die glatte Strömung verwirbelt mit dem Resultat, daß der Strahl die entfernten Ränder der Platte mit einer glatten laminaren Strömung nicht mehr erreicht. Ist er größer von der Platte, würde der Strahl (in diesem besonderen Beispiel) dimensional und volumetrisch zu weit expandieren, als daß er noch das gewünschte Ergebnis erzielen könnte.
Wir haben gefunden, daß mit sorgfältigem Positionieren des Luftauslasses bezüglich der Platte es möglich ist, den Luftstrom zu veranlassen, daß er durch die Platte mitgezogen und über die Oberfläche mit einer laminaren Strömung quer über die Plattenoberfläche verteilt wird. Überraschenderweise ist der Luftstrom sogar an den entfernten Ecken der Platte noch ausreichend ausgebildet und in vernünftigen Maßen gleichförmig. Während es keinen nachteiligen Effekt für die Qualität der Beschichtung hat, wenn einige Bereiche der Platte schneller als andere getrocknet werden, wird die Energieeffektivität des Systems klar durch die vorliegende Anordnung optimiert, die einen stetigen Fluß überraschenderweise uniform über die Platte liefert.
Das Ausmaß, in dem der Trocknungsprozeß auf diese Weise beschleunigt werden kann, hängt in gewissem Maß von der Feuchtigkeit der Atmosphäre ab. Eine typische Dauer für nichtunterstütztes Trocknen, d.h. eine typische Verdampfungszeit für eine Schicht, beträgt 10 bis 30 Minuten. Mit dem Luftstrahl kann dies auf etwa 5 Minuten reduziert werden. Dies kann erforderlichenfalls weiter auf etwa 1 bis 2 Minuten durch Verwendung von Wärmeenergie, typischerweise unter Verwendung einer Leistung von 3 kW bis 6 kW für jeden Luftauslaß, verringert werden.
Die thermische Energie kann durch Vorheizen der Luft von einem Kompressor in einer üblichen Weise aufgebracht werden. Alternativ oder zusätzlich kann thermische Energie durch Strahlung beispielsweise von einer oder mehreren IR-Heizplatten 13 aufgebracht werden (Fig. 3).
Bei diesem Beispiel wird die Luft mit einem Druck von 2 bar (30 psi) vom Kompressor geliefert. Dieser Eingangsdruck wird auf 2 bar (30 psi) durch einen Druckbegrenzer beschränkt, und die minimale Höhe des Luftauslasses wird bei 60 cm vom Fußboden der Kabine aus gehalten, um das Problem des Staubaufwirbelns zu minimieren. Es ist klar, daß die Strahlen niemals in Richtung irgendeiner Oberfläche gerichtet werden sollten, die Staub ansammeln könnten.
Bei diesem Beispiel ist die Abmessung des Luftauslasses 7,5 cm lang bei einer Weite von ungefähr 100 - 125 um; die Luftverbrauchsrate beträgt etwa 4,25 Liter pro Minute oder 15 cfm (Kubikfuß pro Minute) bei 2 bar (30 psi); die Luftgeschwindigkeit liegt, wenn sie sich über die Plattenoberfläche bewegt, zwischen 1 und 2 Meter pro Sekunde, und die Bedeckungsfläche der Platte liegt ungefähr bei einem halben Quadratmeter.
Der in Fig. 5 gezeigte Halterahmen besteht aus einem mit Rädern versehenen Wagen 40, auf dem ein horizontaler Haltearm 41 schwenkbar, wie durch den Pfeil 33 gezeigt, angeordnet ist. Der Haltearm 41 ist mit zwei horizontalen Verlängerungen 12 verbunden, so daß ein T-Aufbau gebildet wird. Die Armverlängerungen 12 sind um eine horizontale Achse schwenkbar, wie durch den Pfeil 34 gezeigt. Jede Armverlängerung 12 ist, wie durch die Pfeile 32 gezeigt, teleskopartig mit einem weiteren Verlängerungsstück verbunden, das mit einem Luftauslaß 10 verbunden ist. Die Verbindung mit dem Luftauslaß 10 erlaubt auch, wie durch die Pfeile 30 gezeigt, eine Schwenkeinstellung um eine horizontale Achse; jeder Luftauslaß 10 ist auch um die Achse des Haltearms 12 schwenkbar, wie durch die Pfeile 31 gezeigt.
Eine alternative Anordnung für den Halterahmen ist in Fig. 6 gezeigt. Eine einzige, auf hoher Höhe angeordnete Aluminiumschiene 50 mit einem Querschnitt von etwa 20 cm auf 5 cm, die beispielsweise an der Wand der Kabine befestigt ist, trägt eine Verschiebehalterung 60 für eine horizontale Schiebebewegung, wie durch den Pfeil 51 gezeigt. Ein Maltearm ist mittels eines Universalgelenks am Arm 60 befestigt, das eine Schwenkbewegung um zwei senkrechte Achsen erlaubt, wie durch die Pfeile 62 und 63 gezeigt. Die übrigen Komponenten des Haltearms sind die gleichen, wie diejenigen, die vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben worden sind.
Der Halterahmen von Fig. 5 ist von den zu trocknenden Platten mittels des mit Rädern versehenen Wagens entfernbar. Der Halterahmen von Fig. 6 ist entweder manuell oder automatisch längs der Schiene zu einem anderen Teil der Kabine zurückziehbar.
Obwohl die Erfindung durch ein Verfahren zum Beschleunigen des Trocknens einer wasserhaltigen Beschichtung dargestellt wurde, ist sie ohne weiteres auf andere Arten von Beschichtungen anwendbar. Ferner kann die Erfindung bei Platten mit einer großen Vielzahl von Formen verwendet werden: am besten funktioniert sie bei flachen Platten, zufriedenstellende Ergebnisse können jedoch noch mit weniger gleichmäßigen Ausgestaltungen erreicht werden. Das wesentliche Merkmal der Erfindung ist, daß der Luftstrom durch die Platte mitgezogen wird und daß die Strömung quer über die Plattenoberfläche hauptsächlich laminar und nicht turbulent ist.
Die Kabine könnte ein Differential in den Raten des Massenluftstroms von verschiedenen Bereichen der Decke aufweisen, beispielsweise eine schnellere Strömung im Umfangsbereich, aber auch dann würde die Strömungsrate niedriger sein als diejenige der Luft von den Luftbewegern (oder anderen Luftzuführungen).

Claims

1. Verfahren zum Forcieren der Verdampfung von Wasser oder einem anderen Lösungsmittel aus einer Beschichtung auf einer vorbestimmten Oberfläche einer Platte (2) oder eines Teils einer Platte eines Gegenstandes wie eines Kraftfahrzeugs, der in einer Lackierkabine oder einer anderen Umschließung steht, die eine Frischluftzufuhr und ein Abzugssystem für dampfbeladene Luft aufweist, indem Luft auf die Beschichtung geblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß individuelle Luftstrahlen von jeweiligen Luftzuführungen (7) in Richtung von Randbereichen der vorbestimmten Oberfläche geleitet werden, wobei jede Luftzuführung in einem vorbestimmten jeweiligen Abstand von der vorbestimmten Oberfläche derart gehalten wird, daß ihr Strahl beim Erreichen des jeweiligen Randbereichs, auf den er im wesentlichen unabhängig von seinen benachbarten Strahlen gerichtet ist, wesentlich enger ist als die Länge dieses Randbereichs, und daß die Luftzuführungen zur Ebene der vorbestimmten Oberfläche derart geneigt sind, daß die Luft von ihren Strahlen durch die vorbestimmte Oberfläche in einer sich verbreitenden, vorwiegend laminaren Strömung über die vorbestimmte Oberfläche unter Aufrechterhaltung des Anhaftens über den Randbereich und vom Randbereich in Richtung der Ränder der vorbestimmten Oberfläche mitgezogen wird, so daß sie im wesentlichen über die gesamte vorbestimmte Oberfläche strömt, wodurch dampfbeladene Luft, die sich nahe der Oberfläche befindet, durch Frischluft ersetzt wird, um das Trocknen zu beschleunigen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem jede Luftzuführung (7) dadurch im vorbestimmten Abstand und im geeigneten Neigungswinkel positioniert wird, daß ein llalterahmen (5, 6) eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Beschichtung eine wasserhaltige Beschichtung ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem jeder Luftstrahl durch eine Druckluftquelle (9, 91) erzeugt und der Druck begrenzt wird, um sicherzustellen, daß der Strahl eine vorbestimmte maximale Geschwindigkeit nicht überschreitet.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches das gleichzeitige Wärmebestrahlen der Plattenoberfläche enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem die Bestrahlung durch einen IR-Erwärmer geschaffen wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches das Vorheizen der Luft vor Austritt aus den Luftzuführungen (7) enthält.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Gegenstand auf einer Stützfläche steht, die einer Staubanhäufung ausgesetzt ist, und der vorbestimmte Neigungswinkel und die Position einer jeden Luftzuführung (7) derart ist, daß das Aufwirbeln von Staub auf jenem Teil der Stützfläche in der Nähe der zu trocknenden vorbestimmten Oberfläche vermieden wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Gegenstand ein Fahrzeug ist, das in einer Lackierkabine (1) steht.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die volumetrische Luftstromrate in jedem Strom im Bereich von 425 Litern pro Minute (15 Kubikfuß pro Minute) ist.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Geschwindigkeit eines jeden Luftstroms an der vorbestimmten Oberfläche, der parallel zu dieser Oberfläche strömt, zwischen 1 und 2 Metern pro Sekunde ist, in einem Abstand zwischen 0,5 und 1,0 cm von der Oberfläche gemessen.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Breite eines jeden Luftstrahls in der Ebene der vorbestimmten Oberfläche beim Erreichen des Randbereichs zwischen 10% und 20% der Länge des jeweiligen Randes ist.

13. Kabine oder andere Umschließung (1) zum Lackieren oder erneuten Lackieren von Platten aufweisenden Artikeln wie Kraftfahrzeugen (2), mit einem Frischlufteinlaß (3) und einem Abzugsauslaß für dampfbeladene Luft (4) für die Massenbewegung von Trocknungsluft über einen in der Kabine stehenden lackierten Artikel (2), und einer Einrichtung zum Blasen von Luft auf die Artikel; dadurch gekennzeichnet, daß die Luftblaseinrichtung individuelle Luftzuführungen (7) aufweist, um individuelle jeweilige Luftstrahlen zu liefern, von denen jeder eine Strömungsgeschwindigkeit hat, die wesentlich größer ist als diejenige der Massenbewegung, wobei jede Luftzuführung derart ist, daß sie im Gebrauch in einer vorbestimmten Position und Orientierung bezüglich einer jeweiligen vorbestimmten Oberfläche einer Platte oder eines Teils einer Platte (2) des lackierten Artikels gehalten werden kann, der zu trocknen ist, derart, daß der Trocknungsluftstrahl im wesentlich unabhängig von seinem benachbarten Strahl in Richtung eines Randbereiches der jeweiligen vorbestimmten Oberfläche geleitet wird, wobei die Luftzuführung derart geformt und die Strömungsgeschwindigkeit derart ist, daß im Falle, wenn die vorbestimmte Oberfläche eine typische Autoplatte mit einer Fläche von etwa 0,5 m² ist, der Strahl beim Erreichen des Randbereiches der vorbestimmten Oberfläche wesentlich enger als die Länge des jeweiligen Randes und vorzugsweise von einer Breite von etwa 10-20 cm ist, und wobei die Luftzuführung (7) derart positioniert ist, daß ihr Strahl zur Ebene der vorbestimmten Oberfläche geneigt ist und die Luft vom Strahl durch die vorbestimmte Oberfläche in einer sich verbreitenden, vorwiegend laminaren Strömung quer über die vorbestimmte Oberfläche unter Aufrechterhaltung des Anhaftens über einen Randbereich und vom Randbereich in Richtung der Ränder der vorbestimmten Oberfläche mitgezogen wird, so daß sie im wesentlichen über die gesamte vorbestimmte Oberfläche strömt, wodurch die dampfbeladene Luft, die nahe der Oberfläche liegt, durch Frischluft ersetzt wird, um die Verdampfung zu beschleunigen.

14. Umhüllung nach Anspruch 13, bei welcher jede Luftzuführung (7) einen Luftbeweger umfaßt, der mit einer Quelle (9, 91) für Druckluft verbunden ist, einen gerichteten Auslaß für die Druckluft und einen weiteren Einlaß für einen Teil der Massentrocknungsluft vom Lufteinlaß der Umhüllung aufweist, wobei die Zuführung (7) derart ausgebildet ist, daß sie bewirkt, daß der Druckluftstrom den Teil der Massentrocknungsluft mitzieht, die zum gerichteten Auslaß benachbart ist.

15. Umhüllung nach Anspruch 14, bei welcher der Luftbeweger zylindrisch ist, wobei der gerichtete Auslaß ein ringförmiger Streifen auf der Achse des Luftbewegers ist, derart, daß die Massentrocknungsluft in einem zylindrischen Strom innerhalb eines ringförmigen Stroms der die größere Geschwindigkeit aufweisenden Luft längs der Achse mitgezogen wird.

16. Umhüllung nach Anspruch 13, 14 oder 15, bei welcher jede Luftzuführung (7) derart geformt und ihre Druckluftquelle derart ist, daß der von ihr erzeugte Luftstrahl eine Breite von 10-20 cm an einem Punkt hat, der 2 m von der Luftzuführung entfernt ist.