EP0695582B1 - Verfahren und Vorrichtung zum elektrostatischen und / oder pneumatischen Applizieren von flüssigen Überzugsmitteln auf leitfähige Substrate - Google Patents

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EP0695582B1
EP0695582B1 EP94109125A EP94109125A EP0695582B1 EP 0695582 B1 EP0695582 B1 EP 0695582B1 EP 94109125 A EP94109125 A EP 94109125A EP 94109125 A EP94109125 A EP 94109125A EP 0695582 B1 EP0695582 B1 EP 0695582B1
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EP
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air
spray cone
directed
accordance
bell
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EP94109125A
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Friedrich-Wilhelmdr. Behrens
Christian Voye
Uwe Hornig
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Inpro Innovationsgesellschaft fuer Fortgeschrittene Produktionssysteme in der Fahrzeugindustrie mbH
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    • B05D3/042—Directing or stopping the fluid to be coated with air

Definitions

  • the invention relates to a method for electrostatic and / or pneumatic application of liquid coating agents on conductive substrates, in particular from Metallic basecoats on automotive components, in which the liquid Paint to produce a spray cone on the substrate electrostatically and / or pneumatically sprayed and Air flows directed parallel to the surface of the spray cone be generated.
  • the invention further relates to a device for electrostatic Application of liquid coating agents conductive substrates, especially metallic basecoats on automotive components, with one connected as an electrode High-speed rotary atomizer bell, from one to the substrate directed bell-like paint spray cone can be generated, switched with additional electrodes or as an electrode High-speed rotary atomizer bell and with the high-speed rotary atomizer bell arranged compressed air nozzles for generation of directed parallel to the surface of the spray cone Air flows (steering air), the high-rotation atomizer bell and the substrate is movable relative to one another.
  • the invention further relates to a device for pneumatic Application of liquid coating agents conductive substrates, especially metallic basecoats on automotive components, with an electrostatic device having pneumatic atomizer, from its horn air a paint spray cone directed towards the substrate can be generated, and with compressed air nozzles arranged on the pneumatic atomizer to generate the surface of the spray cone parallel, directed air flows, with the pneumatic atomizer and the substrate is movable relative to one another are.
  • Liquid coating agents can be of various types and Way to be applied to substrates. That's how it is applied generally thin coating agents, such as liquid paints by spraying onto a surface to be coated Well known substrate.
  • This is pneumatic Manner, e.g. with compressed air, the liquid paint through on the nozzle to be painted is finely atomized and sprayed on the object.
  • This method yields a directed flow of the paint particles on the Substrate surface, with the larger paint particles knock down on the surface and form a lacquer film.
  • the air used for spraying must be on the side of drain off the substrate and leads to very finely divided paint particles past the substrate into the surrounding airspace.
  • This paint mist is called overspray. He can ever after the choice of the process parameters considerable amounts of sprayed paint material include, for example between 40 and 90%. This overspray portion has to be absorbed in a complex manner and be disposed of.
  • EP-A-216 173 device of the type mentioned electrostatic application of liquid coating media to conductive substrates is one as an electrode switched atomizer head, inside which the coating agent is supplied is drivingly coupled with a turbine air jet engine. By centrifugal force the coating agent is transported outside to the edge of the atomizer head and atomized there into a multitude of fine droplet threads.
  • the switched as an electrode The atomizer head charges the resulting mist of the coating agent by means of electrical voltage electrostatically, the substrate to be coated acting as a counter electrode.
  • At least one compressed air nozzle is arranged on each side of the atomizer head Generate droplets of the spray cone to direct air streams to the substrate.
  • Spray cone is rotationally symmetrical and consists of mist from the coating agent on the jacket and is practically low on the inside.
  • Avoiding negative pressure can, if necessary, lead air into the interior of the spray cone become.
  • the paint particles in this case are directed onto the substrate by the electric field lines. By this process can achieve a high degree of separation of the paint.
  • the overspray portion is only up to 40%. However, this share is still to be absorbed and closed to dispose.
  • the air supply nozzles around the rotary bell for The spray cone is generally ring-shaped.
  • a nozzle as a ring around the Atomizer device attached This nozzle is intended for air supply for swirling cleaning fluid serve when changing the paint.
  • the nozzle envelops the spray element Completely.
  • the invention has for its object a method and a device for electrostatic and / or pneumatic Application of coating liquids according to of the type mentioned at the beginning, with the one or the reduced compared to the prior art Proportion of overspray generated is the number of layers of the same coating agent can be reduced. Especially should apply when applying a coating agent on the Basis of effect paints when producing only a small one Overspray share a good training of the effect, e.g. of Metallic effect can be achieved.
  • the one or more essentially semicircular around the high-speed rotary atomizer bell arranged nozzles each have an air flow against the Straighten and distract generated paint spray cone and the substrate to be coated being on the side of the high-speed rotary atomizer bell, the opposite to the semicircular arranged nozzles is corresponding to the latter Side of the high-speed rotary atomizer bell moved becomes.
  • the method according to the invention it becomes rotationally symmetrical generated paint mist bell from one side or more directed air jets and the Shape of the paint mist bell changed asymmetrically.
  • the air vents are arranged on one side around the rotating bell, in particular, they can be part-circular around the rotary bell be arranged, e.g. semicircular. Is preferred it is possible to provide several rows of nozzles. The rows of nozzles are in contrast to the enveloping air jacket of the rotating bell not parallel to the surface of the rotating bell aligned, but they point inclined to that Inside the spray bell. Through the generated additional air flows it is possible to use the spray bell asymmetrical e.g. deform egg-shaped.
  • the finer paint mist particles are deflected more than the coarser particles, so that a deformation of the spray pattern so it is done on the opposite of the air nozzles lying side preferably deposited finer paint droplets be while on the side of the additional Air supply preferentially separated coarser droplets become.
  • the additional air flow increases the velocity component of the drops on the workpiece there.
  • the strength of the air flow from a nozzle depend on the location of the air nozzle. In particular, should the airflow in the middle of the semicircular arrangement be the strongest. It is also possible to change the direction the air nozzle depending on the position of the nozzle the semicircular ring. It is preferred that the angle of the additional air nozzle on the paint spray bell is more inclined in the middle of the semicircle than on the edges. With these two measures, one targeted alignment of the spray cone can be achieved.
  • the direction of movement has to be such that in operation the outer air nozzles first the finer Get droplets on the substrate and then the coarser ones Paint droplets.
  • the movement should be as even as possible. she can can be generated by known methods.
  • the substrate can be guided past solid spray elements on the other hand it is also possible to use the Spray organs e.g. computer controlled on the to be coated Bring the substrate past. Procedures for this are in the Technology generally known.
  • Coating agents are known in principle. It is a matter of the usual coating agents based on solvent-based, but especially of aqueous coating media.
  • the viscosity of the coating agent is the spraying organ customized. This can be done by known measures, e.g. Dilute with water or solvent or by changing the temperature happen.
  • the coating agents can be so-called Trade fillers, basecoats or clearcoats.
  • the substrates to be coated are all conductive Suitable objects that either have an intrinsic conductivity own or with a conductive coating have been.
  • Examples of such substrates are conductive plastics, metals, especially iron, aluminum or magnesium. If necessary, a mixed construction of the substrate.
  • the method according to the invention is suitable for spray application various coating agents.
  • various coating agents In particular it is in the Multi-layer painting in the automotive or automotive supply industry used.
  • the advantage is that with the inventive method a constant order picture of to be applied coating agent is obtained because only low air vortices arise and only a reduced amount of overspray portion of the paint.
  • the overspray portion by the inventive method reduced to less than 30% of the paint material used become. Because of the increased amount applied, it is if possible, the number of coats of one Reduce paint layer. The reduced overspray content is less likely to contaminate the paint booth or the substrate.
  • the method according to the invention enables the use of effect paints, in particular metallic effect paints achieving excellent effects training, e.g. excellent metallic effects training.
  • This excellent metallic effect is with conventional ones Procedures only with a significantly higher one Obtain share of overspray.
  • an additional supply of air into the interior of the Paint fog bell provided that a device for Control of the corresponding air flow has. This facility ensures that the airflow is only so strong that there is no negative pressure in the middle of the paint mist bell and a pulsation of the bell shape is avoided.
  • the device has at least one prefers several additional nozzles on one Side of the device, preferably part-circular around the Rotation bell are arranged. If necessary, the included angles can also be selected larger than 180 °, for a half-sided complete wrapping and To deflect the spray cone.
  • the nozzles are open align the spray cone and deflect it. It can also use multiple semicircular sets of air jets be provided. The air nozzles are fixed to the device attached, they do not rotate with the rotating bell.
  • nozzles can be used, e.g. point-shaped nozzles, slit-shaped nozzles or semi-circular ones Nozzles.
  • At the air supply for the nozzles to provide a control device with which the air speed and the amount of air can be affected. These parameters depend on the shape of the paint mist bell dependent. The person skilled in the art can use them in a few experiments determine the spray pattern.
  • the inner and outer air supply i.e. the air supply outside of the high-speed rotary atomizer bell arranged on one side Air nozzles and the air supply to the interior of the high-speed rotary atomizer bell are combined and can be easily be carried out simultaneously.
  • the device for electrostatic Apply coating liquids on a conductive substrate 1 a high-speed rotary atomizer bell 2, which is connected as an electrode and a Has suspension in which a paint supply 4 is provided is.
  • a high-speed rotary atomizer bell 2 On the jacket of the high-speed rotary atomizer bell 2 furthermore an annular nozzle 3 for generating from the surface of the spray cone 8 parallel, directed air flows.
  • Air is supplied within the spray cone 8 can. Outside of the high-speed rotary atomizer bell 2 on one side inclined additional air nozzles 5 with Supply lines 6 arranged.
  • outside air nozzles 5 are stationary relative to the high-speed rotary atomizer bell 2 arranged, i.e. they do not rotate with the latter.
  • the additional air nozzles 5 are against the spray cone 8 directed by the exiting from the air nozzles 5 directed air flows receives the asymmetrical shape 7.
  • Fig. 2 shows a plan view of an embodiment of the Device in which a circular ring nozzle 5 outside the high-speed rotary atomizer bell 2 on one side is provided.
  • FIG 3 shows a further embodiment of the device with two outside of the high-speed rotary atomizer bell 2 the different sets of Air nozzles 5a, 5b.
  • These air nozzles 5a, 5b can be dependent from their position to the rotating bell be inclined and different amounts of air submit. For example, slot and round nozzles be provided.
  • FIGS. 1 to 4 The respectively required common supply, control and fastening devices are shown in FIGS. 1 to 4 not shown.
  • FIG. 5 shows an alternative device according to the invention with a pneumatic atomizer having a housing 12 9, one directed towards the substrate 1 Spray cone 11 generated.
  • Air nozzles 13 come to the surface of the spray cone 11 parallel, directed air flows to limit the spray out.
  • Outside of the pneumatic atomizer 9, 6 illustrates, on one side at least an additional air nozzle 10 stationary with respect to the Pneumatic atomizer 9 arranged in such a way to the spray cone axis 14 is inclined that the spray cone through the Air flow 15 emerging from the additional air nozzle 10 is deformable into an asymmetrical spray cone 11.
  • the Paint supply 16 and the supply for the atomizing air 17 of the pneumatic atomizer 9, as shown in FIG. 6, provided centrally in the housing 12.
  • the substrate 1 and the Pneumatic atomizers 9 can be moved relative to one another.

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  • Wood Science & Technology (AREA)
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  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrostatischen und/oder pneumatischen Applizieren von flüssigen Überzugsmitteln auf leitfähige Substrate, insbesondere von Metallic-Basislacken auf Kfz-Bauteile, bei dem der flüssige Lack unter Erzeugung eines Spritzkegels auf das Substrat elektrostatisch und/oder pneumatisch verspritzt und parallel zur Oberfläche des Spritzkegels gerichtete Luftströme erzeugt werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur elektrostatischen Applikation von flüssigen Überzugsmitteln auf leitfähige Substrate, insbesondere von Metallic-Basislacken auf Kfz-Bauteile, mit einer als Elektrode geschalteten Hochrotationszerstäuberglocke, von der ein zum Substrat gerichteter glockenartiger Lackspritzkegel erzeugbar ist, mit zusätzlichen Elektroden oder als Elektrode geschaltete Hochrotationszerstäuberglocke und mit an der Hochrotationszerstäuberglocke angeordneten Druckluftdüsen zur Erzeugung von zur Oberfläche des Spritzkegels parallelen, gerichteten Luftströmen (Lenkluft), wobei die Hochrotationszerstäuberglocke und das Substrat relativ zueinander bewegbar sind.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur pneumatischen Applikation von flüssigen Überzugsmitteln auf leitfähige Substrate, insbesondere von Metallic-Basislacken auf Kfz-Bauteile, mit einem eine elektrostatische Einrichtung aufweisenden Pneumatikzerstäuber, von dessen Hornluft ein zum Substrat gerichteter Lackspritzkegel erzeugbar ist, und mit am Pneumatikzerstäuber angeordneten Druckluftdüsen zur Erzeugung von zur Oberfläche des Spritzkegels parallelen, gerichteten Luftströmen, wobei der Pneumatikzerstäuber und das Substrat relativ zueinander bewegbar sind.
Flüssige Überzugsmittel können auf verschiedene Art und Weise auf Substrate appliziert werden. So ist das Applizieren im allgemeinen dünnflüssiger Überzugsmittel, wie flüssiger Lacke mittels Spritzen auf ein zu beschichtendes Substrat hinlänglich bekannt. Hierbei wird auf pneumatische Weise, z.B. mit Druckluft, der flüssige Lack durch eine auf das zu lackierende Objekt gerichtete Düse fein zerstäubt und auf dem Objekt versprüht. Bei diesem Verfahren ergibt sich eine gerichtete Strömung der Lackpartikel auf die Substratoberfläche, wobei sich die größeren Lackpartikel auf der Oberfläche niederschlagen und einen Lackfilm ergeben. Die zum Versprühen verwendete Luft muß seitlich von dem Substrat abfließen und führt sehr feinverteilte Lackpartikel am Substrat vorbei in den umgebenden Luftraum. Dieser Lacknebel wird als Overspray bezeichnet. Er kann je nach Wahl der Verfahrensparameter erhebliche Mengen des versprühten Lackmaterials umfassen, beispielsweise zwischen 40 und 90 %. Dieser Oversprayanteil muß aufwendig aufgefangen und entsorgt werden.
Ein derartiges Lackierverfahren hat jedoch den Vorteil, daß speziell bei Effektlacken, wie Metallic-Lacken, die als Grundlage zur Ausbildung des Effekts eine Ausrichtung der Pigmentteilchen im Lackfilm erfordern, ein hervorragender Effekt erreicht wird. Diesem positiven Effekt stehen jedoch die erheblichen Nachteile des hohen Oversprayanteils, der aus ökonomischen und Umweltschutzgründen möglichst vermieden werden sollte, entgegen.
Bei einer aus der EP-A-216 173 bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art zur elektrostatischen Applikation von flüssigen Überzugsmitteln auf leitfähige Substrate ist ein als Elektrode geschalteter Zerstäuberkopf, in dessen Innere das Uberzugsmittel zugeführt wird, mit einem Turbinenluftstrahlmotor antriebsmäßig gekoppelt. Durch die Zentrifugalkraft wird das Überzugsmittel nach außen an den Rand des Zerstäuberkopfes transportiert und dort zu einer Vielzahl feiner Tröpfchenfäden zerstäubt. Der als Elektrode geschaltete Zerstäuberkopf lädt mittels elektrischer Spannung den enststehenden Nebel des Überzugsmittels elektrostatisch auf , wobei das zu beschichtende Substrat als Gegenelektrode wirkt. An jeder Seite des Zerstäuberkopfes ist mindestens eine Druckluftdüse angeordnet, die Tröpfchenfäden des Spritzkegels zum Substrat lenkende Luftströme erzeugen. Der Spritzkegel ist rotationssymmetrisch und besteht am Mantel aus Nebel des Überzugsmittels und ist im Inneren praktisch überzugsmittelarm. Um im Inneren des Spritzkegels Unterdruck zu vermeiden, kann gegebenenfalls in das Innere des Spritzkegels Luft geleitet werden. Eine solche Vorrichtung ist in der DE-A 32 14 314 beschrieben. Die Lackteilchen werden in diesem Falle durch die elektrischen Feldlinien auf das Substrat gerichtet. Durch dieses Verfahren kann ein hoher Abscheidegrad des Lacks erreicht werden. Der Oversprayanteil beträgt nur noch bis zu 40%. Dieser Anteil ist jedoch noch aufzufangen und zu entsorgen.
Ein weiterer Nachteil dieses Lackierverfahrens mit erhöhter Ausbeute besteht jedoch darin, daß bei Metallic-Lacken die Ausrichtung der Metallic-Teilchen zur Oberfläche des Substrats nur im geringen Maße gewährleistet wird. Der gewünschte Effekt des Metallic-Flops wird also nur zum geringen Teil erreicht. Aus diesem Grunde ist es nicht möglich, mit diesem Lackierverfabren, optisch hervorragende Effektlackfilme zu erhalten.
Die Düsen der Luftzuführung um die Rotationsglocke zum Umhüllen des Spritzkegels sind im allgemeinen ringförmig. Nach der DE-A 37 20 200 wird z.B. eine Düse als Ring um die Zerstäubervorrichtung angebracht. Diese Düse soll bei Luftzuführung für eine Verwirbelung von Reinigungsflüssigkeit bei einem Lackwechsel dienen. Die Düse umhüllt das Sprühorgan vollständig.
In der Praxis werden Verfahren eingesetzt, den Lack, im speziellen den Metallic-Basislack, in mehreren Schichten zu applizieren. Zuerst wird eine erste Schicht mit einer elektrostatisch unterstützten Rotationsglocke aufgetragen (ESTA-Lackierung), und nach einer gewissen Abdunstphase werden weitere Lackschichten mittels pneumatischer Zerstäubung aufgetragen. Auf diese Weise wird ein homogen beschichtetes Substrat erhalten, das auch einen guten Metallic-Effekt aufweist. Der Oversprayanteil bei diesem kombinierten Auftragsverfahren liegt aber immer noch bis zu 45 Gew.-% und erfordert technische Maßnahmen zur Luftreinigung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrostatischen und/oder pneumatischen Applizieren von Beschichtungsflüssigkeiten gemäß der eingangs erwähnten Art zur Verfügung zu stellen, mit dem bzw. der bei einem gegenüber dem Stand der Technik verminderten Anteil an erzeugtem Overspray die Anzahl der nacheinander auf das Substrat aufzutragenden Schichten des gleichen Überzugsmittels verringert werden kann. Insbesondere soll bei der Applikation eines Überzugsmittels auf der Basis von Effektlacken bei Erzeugung eines nur geringen Oversprayanteils eine gute Ausbildung des Effekts, z.B. des Metallic-Effekts erzielt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die technische Lehre des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 10 oder 11 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtungen ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 9 bzw. 12 bis 18.
Erfindungsgemäß wird das zu applizierende Überzugsmittel mittels der elektrostatischen unterstützten Hochrotationszerstäuberglocke zerstäubt und auf das zu lackierende Substrat gebracht, wobei die eine oder mehrere im wesentlichen halbkreisförmig um die Hochrotationszerstäuberglocke angeordneten Düsen jeweils einen Luftstrom gegen den erzeugten Lackspritzkegel richten und diesen ablenken und wobei das zu beschichtende Substrat von der Seite der Hochrotationszerstäuberglocke, die entgegengesetzt zu den halbkreisförmig angeordneten Düsen ist zu der letzteren entsprechenden Seite der Hochrotationszerstäuberglocke bewegt wird.
Vorzugsweise kann in das Innere des zum Substrat gerichteten Spritzkegels Druckluft mittels einer zwischen die Hochrotationszerstäuberglocke und das Substrat geführten Luftzuführung eingebracht werden, damit im Inneren des Spritzkegels kein Unterdruck gegenüber dem außen herrschenden Luftdruck entsteht. Hierbei werden turbulente Wolken von feinverteilten Lacknebeltröpfchen vermieden, die nicht auf das Substrat gelangen, sondern sich im Beschichtungsraum als Overspray verteilen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die rotationssymmetrisch erzeugte Lacknebelglocke einseitig von einem oder mehreren gerichteten Luftstrahlen beeinflußt und die Form der Lacknebelglocke unsymmetrisch verändert. Die Luftdüsen sind einseitig um die Rotationsglocke angeordnet, insbesondere können sie teilkreisförmig um die Rotationsglocke angeordnet sein, z.B. halbkreisförmig. Bevorzugt ist es möglich, mehrere Düsenreihen vorzusehen. Die Düsenreihen sind im Gegensatz zu dem umhüllenden Luftmantel der Rotationsglocke nicht parallel zu der Oberfläche der Rotationsglocke ausgerichtet, sondern sie zeigen geneigt auf das Innere der Sprühnebelglocke hin. Durch die erzeugten zusätzlichen Luftströme ist es möglich, die Sprühnebelglocke unsymmetrisch z.B. eiförmig zu verformen. Dabei werden die feineren Lacknebelteilchen stärker abgelenkt als die gröberen Teilchen, so daß eine Verformung des Sprühbildes so erfolgt, daß auf der entgegengesetzt zu den Luftdüsen liegenden Seite bevorzugt feinere Lacktröpfchen abgeschieden werden, während auf der Seite der zusätzlichen Luftzuführung bevorzugt gröbere Tröpfchen abgeschieden werden. Insbesondere erhöht die zusätzliche Luftströmung die Geschwindigkeitskomponente der Tropfen auf das Werkstück hin.
Gegebenenfalls kann die Stärke des Luftstroms einer Düse von dem Ort der Luftdüse abhängig sein. Insbesondere sollte der Luftstrom in der Mitte der halbkreisförmigen Anordnung am stärksten sein. Weiterhin ist es möglich, die Richtung der Luftdüse in Abhängigkeit von der Position der Düse auf dem halbkreisförmigen Ring abzustimmen. Es ist bevorzugt, daß der Winkel der zusätzlichen Luftdüse auf die Lacksprühglocke in der Mitte des Halbkreises stärker geneigt ist als an den Rändern. Mit diesen beiden Maßnahmen kann eine gezielte Ausrichtung des Sprühnebelkegels erreicht werden.
Es können auch mindestens zwei verschiedene Teilkreise von zusätzlichen Luftdüsen um die Hochrotationszerstäuberglocke angeordnet sein. Dabei kann die Ausrichtung der einzelnen Luftdüsen sowie die Luftgeschwindigkeit an den verschiedenen Düsenreihen unterschiedlich gewählt werden. Es ist auch möglich, eine Luftzuführung in den Spritzkegel mit äußeren Luftdüsen zu kombinieren. Damit wird eine konstante, unsymmetrische nicht pulsierende Sprühnebelglocke erzeugt, die auch in bezug auf die Verteilung von größeren und kleineren Lacktröpfchen unsymmetrisch sein kann.
Um ein homogenes Beschichtungsbild des Substrats zu erhalten, werden das zu lackierende Substrat und der Hochrotationszerstäuber relativ gegeneinander bewegt. Erfindungsgemäß hat die Bewegungsrichtung so zu sein, daß in Betriebsetzung der außen liegenden Luftdüsen zuerst die feineren Tröpfchen auf das Substrat gelangen und danach die gröberen Lacktröpfchen.
Die Bewegung soll möglichst gleichmäßig erfolgen. Sie kann durch bekannte Verfahren erzeugt werden. Beispielsweise kann das Substrat an festen Sprühorganen vorbeigeführt werden, auf der anderen Seite ist es auch möglich, die Sprühorgane z.B. computergesteuert an dem zu beschichtenden Substrat vorbeizuführen. Verfahren hierzu sind in der Technik allgemein bekannt.
Die auf die erfindungsgemäße Art und Weise aufzutragenden Überzugsmittel sind im Prinzip bekannt. Es handelt sich um die üblichen Überzugsmittel auf Basis von lösungsmittelhaltigen, insbesondere jedoch von wäßrigen Überzugsmitteln. Die Viskosität der Überzugsmittel wird dem Spritzorgan angepaßt. Das kann durch bekannte Maßnahmen, z.B. Verdünnen mit Wasser oder Lösungsmittel oder durch Temperaturänderung geschehen. Bei den Überzugsmitteln kann es sich um sogenannte Füller, Basislacke oder Klarlacke handeln. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Auftragen von Effektlacken geeignet, insbesondere von Metallic-Basislacken.
Als zu beschichtende Substrate sind alle leitfähigen Objekte geeignet, die entweder eine Eigenleitfähigkeit besitzen oder die mit einer leitfähigen Beschichtung versehen worden sind. Beispiele für solche Substrate sind leitfähige Kunststoffe, Metalle, insbesondere Eisen, Aluminium oder Magnesium. Gegebenenfalls kann auch eine gemischte Bauweise des Substrats vorliegen.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zum Sprühauftrag verschiedener Überzugsmittel. Insbesondere wird es in der Mehrschichtlackierung bei der Automobil- oder Automobilzulieferindustrie eingesetzt. Von Vorteil ist, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein konstantes Auftragsbild des zu applizierenden Überzugsmittels erhalten wird, da nur geringe Luftwirbel entstehen und nur eine verminderte Menge von Oversprayanteil des Lacks anfällt. Überraschenderweise kann der Oversprayanteil durch das erfindungsgemäße Verfahren auf unter 30 % des eingesetzen Lackmaterials vermindert werden. Durch die erhöhte aufgetragene Menge ist es gegebenenfalls möglich, die Anzahl der Spritzgänge einer Lackschicht zu vermindern. Der verminderte Oversprayanteil kann weniger die Lackierkabine oder das Substrat verschmutzen.
Gleichzeitig ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren bei der Verwendung von Effektlacken, insbesondere von Metallic-Effektlacken die Erzielung einer hervorragenden Effektausbildung, z.B. einer hervorragenden Metallic-Effektausbildung. Dieser hervorragende Metallic-Effekt ist bei herkömmlichen Verfahrensweisen nur mit einem erheblich höheren Anteil an Overspray zu erhalten.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum elektrostatischen Applizieren von Überzugsmitteln ist mittig zusätzlich eine Zuführung von Luft in das Innere der Lacknebelglocke vorgesehen, die eine Einrichtung zum Steuern des entsprechenden Luftstroms aufweist. Diese Einrichtung sorgt dafür, daß der Luftstrom nur so stark ist, daß in der Mitte der Lacknebelglocke kein Unterdruck entsteht und ein Pulsieren der Glockenform vermieden wird.
Die genaue Luftmenge kann der Fachmann durch wenige Versuche ermitteln. Sie ist abhängig von den Parametern der Rotationsvorrichtung, z.B. Glockendurchmesser, Umdrehungsgeschwindigkeit, Lackviskosität.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung mindestens eine, bevorzugt mehrere zusätzliche Düsen auf, die auf einer Seite der Vorrichtung, bevorzugt teilkreisförmig um die Rotationsglocke angeordnet sind. Gegebenenfalls kann der eingeschlossene Winkel auch größer als 180° gewählt werden, um ein möglichst halbseitiges vollständiges Einhüllen und Ablenken des Spritzkegels zu erzielen. Die Düsen sind auf den Spritzkegel ausgerichtet und lenken diesen ab. Es können auch mehrere halbkreisförmige Sätze von Luftdüsen vorgesehen werden. Die Luftdüsen sind fest an der Vorrichtung angebracht, sie rotieren nicht mit der Rotationsglocke.
Es können übliche bekannte Düsen verwendet werden, z.B. punktförmige Düsen, schlitzförmige Düsen oder halbkreisförmige Düsen. An der Zuführung der Luft für die Düsen ist eine Regeleinrichtung vorzusehen, mit der die Luftgeschwindigkeit und die Menge der Luft beeinflußt werden kann. Diese Parameter sind von der Form der Lacknebelglocke abhängig. Der Fachmann kann sie in wenigen Versuchen anhand des Spritzbildes ermitteln.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die innere und die äußere Luftzufuhr kombiniert, d.h. die Luftzuführung der außerhalb der Hochrotationszerstäuberglocke auf deren einer Seite angeordneten Luftdüsen und die Luftzuführung in das Innere der Hochrotationszerstäuberglocke sind kombiniert und können problemlos gleichzeitig durchgeführt werden.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen erläutert. In diesen sind:
  • Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung, wobei die Hochrotationszerstäuberglocke im Schnitt sowie der Spritzkegel in gestrichelter Linie und der verformte, abgelenkte Spritzkegel in durchgezogener Linie dargestellt sind,
  • Fig. 2 eine schematische Aufsicht auf die Hochrotationszerstäuberglocke und eine äußere kreisförmige Ringdüse einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung,
  • Fig. 3 eine schematische Aufsicht auf die Hochrotationszerstäuberglocke und zwei unterschiedliche Sätze von Luftdüsen einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung,
  • Fig. 4 eine schematische Aufsicht auf die Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 3 mit dem Sprühbild des unsymmetrischen Spritzkegels bei der Relativbewegung von Substrat und Hochrotationszerstäuberglocke,
  • Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Pneumatikzerstäubers der alternativen erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem unsymmetrischen verformten Spritzkegel und
  • Fig. 6 eine schematische Aufsicht auf den Pneumatikzerstäuber.
    • Wie Fig. 1 zeigt, weist die Vorrichtung zum elektrostatischen Applizieren von Beschichtungsflüssigkeiten auf ein leitfähiges Substrat 1 eine Hochrotationszerstäuberglocke 2 auf, die als Elektrode geschaltet ist und eine Aufhängung besitzt, in der eine Lackzuführung 4 vorgesehen ist. Am Mantel der Hochrotationszerstäuberglocke 2 ist weiterhin eine Ringdüse 3 zur Erzeugung von zur Oberfläche des Spritzkegels 8 parallelen, gerichteten Luftströmen vorgesehen. Es können auch zusätzliche Elektroden im Bereich der Hochrotationszerstäuberglocke 2 vorgesehen sein. In der Mitte der Rotationsglocke 1 ist ein Kanal 4 vorgesehen, durch den von einer nicht dargestellten Einrichtung gesteuerte Luft innerhalb des Spritzkegels 8 zugeführt werden kann. Außerhalb der Hochrotationszerstäuberglocke 2 sind auf deren einer Seite geneigte zusätzliche Luftdüsen 5 mit Zuleitungen 6 angeordnet. Diese außen liegenden Luftdüsen 5 sind relativ zur Hochrotationszerstäuberglocke 2 stationär angeordnet, d.h. sie rotieren nicht mit letzterer. Die zusätzlichen Luftdüsen 5 sind gegen den Spritzkegel 8 gerichtet, der durch die aus den Luftdüsen 5 austretenden gerichteten Luftströme die unsymmetrische Form 7 erhält.
    Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf eine Ausführungsform der Vorrichtung, bei der eine kreisförmige Ringdüse 5 außerhalb der Hochrotationszerstäuberglocke 2 auf deren einer Seite vorgesehen ist.
    Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung mit zwei außerhalb der Hochrotationszerstäuberglocke 2 auf deren einer Seite vorgesehenen unterschiedlichen Sätzen von Luftdüsen 5a, 5b. Diese Luftdüsen 5a, 5b können in Abhängigkeit von ihrer Position zur Rotationsglocke unterschiedlich geneigt sein und unterschiedliche Luftmengen abgeben. Es können beispielsweise Schlitz- und Runddüsen vorgesehen sein.
    Aus Fig. 4 geht das Sprühbild des unsymmetrisch verformten Spritzkegels hervor, wobei die Hochrotationszerstäuberglocke 2, die zusätzlichen Luftdüsen 5 sowie das Sprühbild 7 schematisch gezeigt sind. Bei 7a scheiden sich im wesentlichen die größeren Lacktröpfchen ab. Bei 7b scheiden sich die kleineren Lacktröpfchen der Lacknebelwolke ab. Die relative Bewegung des zu lackierenden Substrats 1 und der Hochrotationszerstäuberglocke 2 ist durch den Pfeil längs der Hauptachse des ellipsenartigen Sprühbildes 7 wiedergegeben.
    Die jeweils erforderlichen gängigen Zuführungs-, Steuerungs- und Befestigungseinrichtungen sind in den Fig. 1 bis 4 nicht dargestellt.
    Aus Fig. 5 geht eine alternative erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem ein Gehäuse 12 aufweisenden Pneumatikzerstäuber 9 hervor, der einen auf das Substrat 1 gerichteten Spritzkegel 11 erzeugt. Aus am Pneumatikzerstäuber 9 vorgesehenen Luftdüsen 13 treten zur Oberfläche des Spritzkegels 11 parallele, gerichtete Luftströme zur Sprühnebelbegrenzung aus. Außerhalb des Pneumatikzerstäubers 9 ist, wie Fig. 6 verdeutlicht, auf dessen einer Seite mindestens eine zusätzliche Luftdüse 10 stationär in bezug auf den Pneumatikzerstäuber 9 angeordnet, die derart zur Spritzkegelachse 14 geneigt ist, daß der Spritzkegel durch den aus der zusätzlichen Luftdüse 10 austretenden Luftstrom 15 zu einem unsymmetrischen Spritzkegel 11 verformbar ist. Die Lackzuführung 16 und die Zuführung für die Zerstäuberluft 17 des Pneumatikzerstäubers 9 sind, wie Fig. 6 zeigt, mittig in dem Gehäuse 12 vorgesehen. Das Substrat 1 und der Pneumatikzerstäuber 9 sind relativ zueinander bewegbar.

    Claims (18)

    1. Verfahren zum elektrostatischen und/oder pneumatischen Applizieren von flüssigen Überzugsmitteln auf leitfähige Substrate (1), insbesondere von Metallic-Basislacken auf Kfz-Bauteile, bei dem der flüssige Lack unter Erzeugung eines Spritzkegels (8) auf das Substrat (1) elektrostatisch und/oder pneumatisch verspritzt und parallel zur Oberfläche des Spritzkegels (8) gerichtete Luftströme erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß einseitig von außerhalb des Spritzkegels (8) mindestens ein zusätzlicher gerichteter Luftstrom (15) mittels einer stationär zum Spritzkegel (8) angeordneten Düse (5/10) auf den Spritzkegel (8) aufgebracht und eine unsymmetrische Form (7/11a) des letzteren unter einer derartigen Verformung des Sprühbildes erzeugt wird, daß auf der zu dem zusätzlichen gerichteten Luftstrom entgegengesetzten Seite (7b) des Sprühbildes (7/11) und auf der benachbarten Seite (7a) des Sprühbildes (7) im wesentlichen feinere bzw. gröbere Lacktröpfchen auf dem Substrat (1) abgeschieden werden, und daß das zu beschichtende bzw. Lackierende Substrat (1) relativ zu dem unsymmetrisch verformten Spritzkegel (7/11a) so bewegt wird, daß zunächst die feineren Lacktröpfchen auf dem Substrat (1) und auf letzteren dann die gröberen Tröpfchen abgeschieden werden.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzkegel (8) eiförmig verformt wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von der einen Seite des Spritzkegels (8) von außerhalb mehrere zur Spritzkegelachse (14) geneigt ausgerichtete zusätzliche Luftströme (15) auf den Spritzkegel (8) zur unsymmetrischen Verformung des letzteren aufgebracht werden.
    4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangspunkte (5/10) der gerichteten Luftströme (15) einseitig des Spritzkegels (8) halbkreisförmig angeordnet werden.
    5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangspunkte (5/10) der gerichteten Luftströme (15) einseitig des Spritzkegels (8) in mehren Ebenen angeordnet werden.
    6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangspunkte (5/10) der gerichteten Luftströme (15) radial zueinander in verschiedenem Abstand angeordnet werden.
    7. Verfahren nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die winkelmäßige Ausrichtung jedes gerichteten zusätzlichen Luftstroms (15) bezogen auf die Achse (14) des Spritzkegels (8) in Abhängigkeit von der Position des Ausgangspunktes (5/10) dieses gerichteten Luftstroms (15) in der halbkreisförmigen Anordnung der Ausgangspunkte (5/10) der Vielzahl der gerichteten Luftströme (15) gewählt wird.
    8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der gerichtete Luftstrom (15), dessen Ausgangspunkt (5/10) in der Mitte der halbkreisförmigen Anordnung der Ausgangspunkte (5/10) der Vielzahl der gerichteten Luftströme (15) liegt, auf den Spritzkegel (8) stärker geneigt ist als die gerichteten Luftströme (15), deren Ausgangspunkt (5/10) sich jeweils an dem Rand der halbkreisförmigen Anordnung der Ausgangspunkte (5/10) der Vielzahl der gerichteten Luftströme (15) befindet.
    9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in das Innere des Spritzkegels (8) ein gesteuerter Luftstrom (17) eingeführt wird.
    10. Vorrichtung zur elektrostatischen Applikation von flüssigen Überzugsmitteln auf leitfähige Substrate (1), insbesondere von Metallic-Basislacken auf Kfz-Bauteile, mit einer als Elektrode geschalteten Hochrotationszerstäuberglocke (2), von der ein zum Substrat (1) gerichteter glockenartiger Lackspritzkegel (8) erzeugbar ist, mit zusätzlichen Elektroden oder als Elektrode geschaltete Hochrotationszerstäuberglocke (2) und mit an der Hochrotationszerstäuberglocke (2) angeordneten Druckluftdüsen (13) zur Erzeugung von zur Oberfläche des Spritzkegels (8) parallelen, gerichteten Luftströmen (Lenkluft), wobei die Hochrotationszerstäuberglocke (2) und das Substrat (1) relativ zueinander bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der Hochrotationszerstäuberglocke (2) auf deren einer Seite mindestens eine, an eine Druckluftzuführung (6) angeschlossene Luftdüse (5) stationär zur Hochrotationszerstäuberglocke (2) angeordnet und gegen den von dieser erzeugten glockenartigen Lacknebelkegel (8) geneigt derart ausgerichtet ist, daß der Lackspritzkegel (8) von einem aus der Luftdüse (5) austretenden Druckluftstrom unsymmetrisch verformbar ist.
    11. Vorrichtung zur pneumatischen Applikation von flüssigen Überzugsmitteln auf leitfähige Substrate (1), insbesondere von Metallic-Basislacken auf Kfz-Bauteile, mit einem eine elektrostatische Einrichtung aufweisenden Pneumatikzerstäuber (9), von dessen Hornluft ein zum Substrat (1) gerichteter Lackspritzkegel (11) erzeugbar ist, und mit am Pneumatikzerstäuber (9) angeordneten Druckluftdüsen (13) zur Erzeugung von zur Oberfläche des Spritzkegels (11) parallelen, gerichteten Luftströmen, wobei der Pneumatikzerstäuber (9) und das Substrat (1) relativ zueinander bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Pneumatikzerstäubers (9) auf dessen einer Seite mindestens eine, an eine Druckluftzuführung (10) angeschlossene Luftdüse (10) stationär zum Pneumatikzerstäuber (9) angeordnet und gegen den von diesem erzeugten Lacknebelkegel (11) geneigt derart ausgerichtet ist, daß der Lackspritzkegel (11) von einem aus der Luftdüse (10) austretenden Druckluftstrom unsymmetrisch verformbar ist.
    12. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl Luftdüsen (5 bzw. 10) auf der einen Seite des Spritzkegels (8 bzw. 11) außerhalb der Hochrotationszerstäuberglocke (2) bzw. des Pneumatikzerstäubers (9) stationär in bezug auf diese bzw. diesen angeordnet und zur Spritzkegelachse (14) derart geneigt ist, daß der Spritzkegel (8 bzw. 11) durch die aus den Luftdüsen (8 bzw. 10) austretenden Luftströme (15) unsymmetrisch verformbar ist.
    13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Luftdüsen (5 bzw. 10) einseitig des Spritzkegels (8 bzw. 11) halbkreisförmig angeordnet ist.
    14. Vorrichtung nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Luftdüsen (5 bzw. 10) einseitig des Spritzkegels (8 bzw. 11) in mehreren Ebenen angeordnet sind.
    15. Vorrichtung nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Luftdüsen (5 bzw. 10) radial zueinander in verschiedenem Abstand angeordnet sind.
    16. Vorrichtung nach Anspruch 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die winkelmäßige Ausrichtung jeder Luftdüse (5 bzw. 10) bezogen auf die Achse (14) des Spritzkegels (8 bzw. 11) abhängig von der Position dieser Luftdüse (5 bzw. 10) in der halbkreisförmigen Anordnung der Luftdüsen (5 bzw. 10) ist.
    17. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Mitte der halbkreisförmigen Anordnung der Luftdüsen (5 bzw. 10) angeordnete Luftdüse auf den Spritzkegel (8 bzw. 11) stärker geneigt ist als die Luftdüsen (5 bzw. 10), die sich am Rand der halbkreisförmigen Anordnung befinden.
    18. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in das Innere der Hochrotationszerstäuberglocke (2) eine Zuführung (17) für Druckluft vorgesehen ist.
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