EP0791400B1

EP0791400B1 - Process and apparatus for coating an object

Info

Publication number: EP0791400B1
Application number: EP96120821A
Authority: EP
Inventors: Felix Walser
Original assignee: Elpatronic AG
Current assignee: Elpatronic AG
Priority date: 1996-02-21
Filing date: 1996-12-23
Publication date: 2000-05-03
Anticipated expiration: 2016-12-23
Also published as: DE59605130D1; JPH09234413A; EP0791400A1; US5863600A; TW341551B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung auf einen Gegenstand gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Aufbringung einer Beschichtung auf einen Gegenstand gemäss Oberbegriff des Anspruchs 5.The invention relates to a method for Applying a coating to an object according to Preamble of claim 1. Furthermore, the Invention a device for applying a Coating on an object according to the preamble of Claim 5.

Verfahren bzw. Vorrichtungen der genannten Art zum Beschichten von Gegenständen sind bekannt. Die Beschichtungsteilchen werden auf den zu beschichtenden Gegenstand aufgebracht, eventuell unter Einwirkung elektrostatischer Aufladung, und ergeben dort, z.B. durch eine Wärmebehandlung, eine haltbare Beschichtung. Insbesondere bekannt ist ein solches Vorgehen beim Beschichten bzw. Besprühen der Innennaht von Dosenzargen oder der ganzen Innenwandung von Dosenzargen mit Beschichtungsmaterial. Dabei muss das Beschichtungsmaterial, in der Regel ein Pulver, über eine lange Leitung gefördert werden, da der Zugang zu der geschlossenen Zarge nur durch die Schweissmaschine hindurch erfolgen kann. Die lange Leitung erfordert eine hohe Geschwindigkeit des Fluids, in der Regel Luft, um das Pulver in genügender Menge entlang der langen Leitung zu fördern. Eine hohe Luftgeschwindigkeit bzw. Teilchengeschwindigkeit ist aber an der Austrittsstelle unvorteilhaft, da dadurch die Pulverpartikel von der zu beschichtenden Oberfläche wieder abprallen können, was den Aufbringungswirkungsgrad verschlechtert. Ferner besteht die Anforderung, dass das austretende Beschichtungsmaterial möglichst homogen verteilt austreten sollte bzw. auf den zu beschichtenden Gegenstand auftreffen sollte, um eine gleichmässige Beschichtungsdicke zu erreichen; dies ist besonders bei der Nahtabdeckung bei Dosenrümpfen bzw. Dosenzargen notwendig. EP-A-0 732 151 zeigt eine Beschichtungseinrichtung, bei der ein Teil des Fluides am Anfang der Förderleitung entnommen wird.Methods and devices of the above Kinds for coating objects are known. The Coating particles are on the to be coated Applied object, possibly under influence electrostatic charge, and there, e.g. by a heat treatment, a durable coating. Such a procedure is particularly known for Coating or spraying the inner seam of can frames or the entire inner wall of can frames Coating material. It has to be Coating material, usually a powder, over a long management are promoted because of access to the closed frame only by the welding machine can be done through. The long line requires one high speed of the fluid, usually air, around the powder in sufficient quantity along the long line to promote. A high air speed or However, particle velocity is at the exit point disadvantageous because it causes the powder particles from the coating surface can bounce back what deposition efficiency deteriorates. Further there is a requirement that the emerging coating material Exit as homogeneously as possible should or on the object to be coated should hit to a uniform coating thickness to reach; this is particularly the case with the Seam cover for can bodies or can frames necessary. EP-A-0 732 151 shows a coating device, where some of the fluid is at the beginning of the Delivery line is removed.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit denen bei guter Förderung in der Leitung ein hoher Aufbringungswirkungsgrad erzielt werden kann und mit denen eine sehr gleichmässige Beschichtung erzielbar ist.It is therefore the task of the present Invention, a method and an apparatus provide with whom with good funding in the Line a high deposition efficiency can be achieved can and with which a very uniform coating is achievable.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This task is performed with the above Procedure by the characteristic features of the Claim 1 solved.

Die Aufgabe wird bei der eingangs genannten Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 5 gelöst.The task is mentioned at the beginning Device by the characteristic features of the Claim 5 solved.

Durch die Entnahme eine Teils des Fluids wird im folgenden Leitungsbereich die Fluidgeschwindigkeit verringert, was die Ausstossung der Beschichtungsteilchen mit geringer Geschwindigkeit bewirkt und damit den Aufbringungsgrad erhöht. Die Erfindung bewirkt also die Abtrennung von transporttechnisch notwendigem, im Austritts- bzw. Sprühbereich aber störenden Fluid aus dem Fluid-Pulvergemisch. Die geringere Geschwindigkeit und die damit einhergehende Drucksteigerung bewirkt weiter eine Verwirbelung der nachströmenden Teilchen, was eine bessere Homogenität des austretenden Teilchenstromes ergibt.By removing part of the fluid the fluid velocity in the following line area reduces what the coating particles expel effected at low speed and thus the Degree of application increased. So the invention does that Separation of transport-related, in Exit or spray area but disruptive fluid from the Fluid powder mixture. The lower speed and the associated increase in pressure continues to have an effect a swirling of the inflowing particles, what a better homogeneity of the exiting particle stream results.

Vor der Entnahme des Teils des Fluidstromes erfolgt eine Trennung desselben in einen teilchenarmen Fluidstrom und einen teilchenreichen Fluidstrom. Entnommen wird dann nur der teilchenarme bzw. im wesentlichen teilchenfreie Fluidstrom. Damit steht im wesentlichen das gesamte entlang der Leitung geförderte Beschichtungsmaterial zum Beschichten bzw. Besprühen zur Verfügung, entnommen wird nur das zum Transport benötigte, im Beschichtungsbereich aber störende Fluid.Before removing part of the fluid flow it is separated into a low-particle Fluid flow and a particle-rich fluid flow. Then only the low-particle or in essential particle-free fluid flow. So it says in essentially the entire funded along the line Coating material for coating or spraying Disposal, only that required for transport is taken but disruptive fluid in the coating area.

Die Trennung in einen teilchenarmen und einen teilchenreichen Fluidstrom erfolgt durch eine Krümmung in der Leitung.The separation into a low particle and one Particulate fluid flow takes place due to a bend in the pipe.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt

Figur 1 schematisch eine Einrichtung zur Förderung von Beschichtungspulver für die Beschichtung von Dosenzargen; und

Figur 2 den vorderen Teil einer Leitung für das Gas-Pulvergemisch bei der Beschichtung von Dosenzargen in Schnittdarstellung und mit der Angabe von Strömungslinien.

Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. It shows

Figure 1 schematically shows a device for conveying coating powder for coating can bodies; and

Figure 2 shows the front part of a line for the gas-powder mixture when coating can bodies in a sectional view and with the specification of flow lines.

Figur 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Anlage zur Herstellung und Beschichtung von Dosenzargen. Nachfolgend wird die Erfindung anhand dieses Beispiels näher erläutert, wobei dies nur als bevorzugte Ausführungsform zu verstehen ist. Die Erfindung kann auch bei der Beschichtung von anderen Gegenständen verwendet werden. Figur 1 zeigt eine Fördereinrichtung 1, welche in der Figur nur schematisch als ein durchgehendes Förderband dargestellt ist. Bei einer wirklichen Anlage dieser Art können mehrere Fördermittel mit entsprechenden Uebergabeelementen hintereinander vorgesehen sein. Die auf der Fördereinrichtung 1 geförderten Dosenzargen 2-7 werden auf bekannte Weise so hergestellt, dass in einer Rundungsstation 8 ein ebenes Blech zu einer Dosenzarge verformt wird, deren Längsnaht noch nicht geschlossen ist. Entlang der Förderstrecke kann die Längsnaht weiter geschlossen werden und wird jedenfalls in der Rollnahtschweissmaschine 9 zur Ueberlappung gebracht, so dass die Naht der Dosenzarge mittels der Schweissrollen 10 und 11 und in der Regel einer Drahtelektrode geschweisst werden kann. Die geschweissten Dosenzargen verlassen die Schweissmaschine und gelangen zu einer Beschichtungsstation. In der Beschichtungsstation wird entweder nur die Schweissnaht oder die gesamte Innenwandung der Zarge mit einem Beschichtungsmaterial versehen. Bekannterweise kann dies ein Beschichtungspulver sein, welches im Doseninnern aufgebracht wird. Dabei kann eine elektrostatische Aufladung des Pulvers vorgesehen werden, um eine gute Haftung des Pulvers an der Doseninnenwand zu erreichen. In einer nachfolgenden Station 13 wird dann eine Wärmebehandlung der Dosenzarge durchgeführt, welche ein Aufschmelzen des Pulvers bewirkt. Nachfolgend wird die Beschichtung durch Abkühlung zur fertigen harten Beschichtung. Das Aufbringen des Pulvers auf die Dosenzargeninnenwand erfolgt dadurch, dass aus einem Vorratsbehälter 14 das Pulver in einer Misch- und Fördereinheit 15 einem Gasstrom zugemischt wird, welcher das Pulver entlang der Leitung 16 durch die Rundungsstation 8 und die Schweissmaschine 9 bis zum Beschichtungsbereich fördert. Am Ende der Leitung 16 im Beschichtungsbereich wird das Pulver-Luftgemisch ausgestossen und trifft als ausgestossene Wolke 17, deren Form je nach Ausgestaltung des Ausstossbereichs der Leitung 16 bzw. des gewünschten Ergebnisses der Innenbeschichtung variieren kann, auf die Innenseite der Dosenzarge. Insoweit ist das beschriebene Verfahren und die gezeigte Anlage bekannt. Gemäss der Erfindung wird nun ein Teil des Fluidstroms in der Leitung 16 vor dem Ausströmbereich aus der Leitung entnommen. Im gezeigten Beispiel ist dazu eine Absaugleitung 18 vorgesehen, welche an einer Stelle 19 in die Leitung 16 mündet und welche am anderen Ende mit einer Unterdruckquelle 20 verbunden ist, welche die Absaugung eines Teils des Fluidstroms in der Leitung 16 bewirkt. Das abgesaugte Fluid kann nach der Unterdruckquelle 20 in die Umgebung entlassen werden, wobei ein Filter vorgesehen sein kann, der die mit dem Fluid zusammen abgesaugten pulverförmigen Beschichtungsteilchen zurückhält. Die Absaugung eines Teils des Fluidstroms bewirkt die eingangs geschilderten Vorteile. Insbesonders kann dadurch die Fördergeschwindigkeit für das Pulver mittels der Druckluft in der Leitung 16 hochgehalten werden, was die einwandfreie Förderung des Pulvers entlang der langen Leitung bewirkt. Durch die Absaugung wird indes die Geschwindigkeit des Pulver-Luftgemisches nach der Absaugstelle 19, d.h. im Bereich 22 deutlich geringer, so dass sich ein Auftreffen der Pulverteilchen auf die Zargeninnenwandung mit geringerer Geschwindigkeit ergibt, was den Aufbringungswirkungsgrad erhöht. Die Menge des abgesaugten Fluidstromes kann dabei durch Einstellung der Unterdruckquelle variiert werden. Die Einstellung kann auf empirische Weise derart erfolgten, dass trotz der Absaugung genug Pulver auf der Zargeninnenseite abgeschieden wird.Figure 1 shows schematically the structure of a Plant for the production and coating of can bodies. The invention is illustrated below using this example explained in more detail, this being only as a preferred embodiment is to be understood. The invention can also the coating of other objects. Figure 1 shows a conveyor 1, which in the figure only schematically as a continuous conveyor belt is shown. With a real investment this Several types of funding can be provided with appropriate transfer elements be provided one after the other. The one on the Conveyor 1 supported can bodies 2-7 manufactured in a known manner so that in a rounding station 8 a flat sheet is deformed into a can frame whose longitudinal seam is not yet closed. The longitudinal seam can be closed further along the conveyor line at least in the roller seam welding machine 9 overlapped so that the Seam of the can frame using welding rollers 10 and 11 and are usually welded to a wire electrode can. The welded can frames leave the Welding machine and arrive at a coating station. In the coating station either only the Weld seam or the entire inner wall of the frame provided with a coating material. As is known, can this can be a coating powder which is inside the can is applied. This can cause an electrostatic charge of the powder are provided to ensure good adhesion to reach the powder on the inside of the can. In a Subsequent station 13 then undergoes a heat treatment performed the can frame, which a melting of the Powder causes. Subsequently the coating is done by Cooling down to the finished hard coating. The application of the powder on the inside of the can body that from a storage container 14, the powder in a mixing and delivery unit 15 mixed into a gas stream which is the powder along line 16 through the rounding station 8 and the welding machine 9 to the coating area. At the end of the line 16 in the coating area is the powder-air mixture ejected and hits as ejected cloud 17, whose Shape depending on the design of the discharge area of the line 16 or the desired result of the inner coating can vary on the inside of the can frame. In this respect, the described method and the one shown Plant known. According to the invention, a Part of the fluid flow in line 16 in front of the outflow area taken from the line. In the example shown For this purpose, a suction line 18 is provided, which on a Place 19 in line 16 and which on the other End is connected to a vacuum source 20, which is the suction of part of the fluid flow in the Line 16 causes. The extracted fluid can after Vacuum source 20 are released into the environment, wherein a filter can be provided, which with the Fluid powder particles sucked together holds back. The suction of part of the fluid flow brings about the advantages described at the beginning. In particular can thereby the conveying speed for the Powder held up by means of the compressed air in line 16 be what the proper conveyance of the powder along the long line. By suction becomes the speed of the powder-air mixture after the suction point 19, i.e. significantly lower in area 22, so that there is an impact of the powder particles on the inner wall of the frame at a lower speed gives what increases the application efficiency. The amount the extracted fluid flow can be adjusted the vacuum source can be varied. The setting can be done empirically such that despite the suction, enough powder on the inside of the frame is deposited.

Figur 2 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung des vorderen Bereichs der Leitung 16, welche das Pulver-Luftgemisch fördert. Bei diesem Ausführungsbeispiel, in welchem gleiche Bezugsziffern wie in Figur 1 gleiche Teile bezeichnen, erfolgt wiederum die Förderung des Pulver-Luftgemisches durch die Leitung 16, an deren Austrittsende 23 der Austritt eines Gemisches von Pulver und Luft erfolgt. Die Absaugung eines Teils des Stromes in der Leitung 16 erfolgt hier ebenfalls mittels der Leitung 18, welche in einem Bereich 19' in die Leitung 16 mündet. Zu diesem Zweck ist ein Teil der Wandung der Leitung 16 zur Bildung einer entsprechenden Oeffnung 24 weggelassen. Ein Verbindungselement 25 verbindet die beiden Leitungen 18 und 16 miteinander und bildet in sich einen geschlossenen Anschlussraum 19', durch den die Leitung 18 über die Oeffnung 24 mit dem Innern der Leitung 16 in Verbindung steht. Bei dem gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt nun die Aufteilung des Gesamtstromes A aus Pulver und Luft in die zwei Teilströme B und C derart, dass der rückgeführte Teilstrom B im wesentlichen nur aus dem Fluid bzw. Luft besteht und keine Pulverteilchen enthält. Die Entnahme des Teilstromes B erfolgt hier nach einem gekrümmten Bereich 26 der Leitung 16, wobei der Zentrifugaleffekt dieser Rohrkrümmung ausgenützt wird. Demgemäss bewegen sich die gegenüber dem Transportgas schwereren Pulverpartikel vorwiegend an der in der Zeichnung rechten Krümmerwand entlang und somit im Bereich 27. Im in der Zeichnung linken Querschnittsbereich 28 des Krümmers strömt vorwiegend von Pulverpartikeln freies Transportgas, welches ohne die geförderte Pulvermenge wesentlich zu verringern, durch die Leitung 18 abgesaugt werden kann. Durch diese Ausführungsform ergibt sich eine Abtrennung von transporttechnisch notwendigem, im Sprühbereich aber störenden Gas aus dem Gas-Pulvergemisch. Dadurch ergeben sich ebenfalls die bereits geschilderten sowie weitere Vorteile. Einerseits wird die Strömungsgeschwindigkeit des Gas-Pulvergemisches im Strom C verringert, so dass die Relativgeschwindigkeit vom Gas-Pulverstrom zur zu beschichtenden mit einer bestimmten Geschwindigkeit transportierten Dosenzarge stark verringert wird. Durch diese Verringerung wird erreicht, dass die Pulverpartikel weniger von der zu beschichtenden Oberfläche abprallen und somit der Aufbringungswirkungsgrad verbessert wird. Weiter werden die mit einer bestimmten Geschwindigkeit geförderten Pulverpartikel durch den Druckanstieg und der damit verbundenen Geschwindigkeitsabnahme im Teilstrom C infolge der Impulswirkung abgebremst und dadurch zu einer nahezu homogenen Gas-Luft-Wolke über den ganzen Leitungsquerschnitt im Bereich C verwirbelt. Dadurch wird eine gleichmässigere Pulverschichtdicke erreicht. Weiter wird durch die Entnahme des Teilmassenstromes B vor dem Sprühraum die Menge des im Sprühraum abzuführenden Transportgases verringert, was die entsprechenden Abführmassnahmen vereinfachen kann. Weiter wird durch die Entnahme des Teilmassenstromes B mit Hilfe der Unterdruckquelle das Druckgefälle entlang der Leitung 16 verringert, was zu erhöhtem Massenstromdurchsatz bei gleichbleibendem Transportgasdruck führt. Figure 2 shows a preferred embodiment the front area of line 16, which contains the powder-air mixture promotes. In this embodiment, in which have the same reference numerals as in Figure 1, the same parts denote, the powder-air mixture is conveyed again through line 16, at the exit end thereof 23 the discharge of a mixture of powder and air he follows. The suction of part of the stream in the Line 16 also takes place here by means of line 18, which opens into line 16 in an area 19 '. To For this purpose, part of the wall of the line 16 is for Formation of a corresponding opening 24 omitted. On Connecting element 25 connects the two lines 18 and 16 with each other and forms a closed one Connection space 19 'through which the line 18 via the Opening 24 in connection with the interior of the line 16 stands. In the preferred embodiment shown the total stream A is now divided from powder and air into the two sub-streams B and C such that the recirculated partial stream B essentially only from the There is fluid or air and contains no powder particles. The partial stream B is removed here after a curved region 26 of line 16, the centrifugal effect this pipe curvature is used. Accordingly move the heavier compared to the transport gas Powder particles predominantly on the right one in the drawing Along the manifold wall and thus in area 27. Im in der Drawing left cross-sectional area 28 of the manifold flows mainly transport gas free of powder particles, which is essential without the amount of powder conveyed to be reduced, sucked off through line 18 can. This embodiment results in a separation of transport-related, in the spray area but disruptive gas from the gas-powder mixture. Thereby there are also those already described as well as other advantages. On the one hand, the flow rate the gas-powder mixture in stream C is reduced, so the relative velocity of the gas powder flow to be coated at a certain speed transported can frame greatly reduced becomes. This reduction ensures that the Powder particles less of the surface to be coated bounce off and thus improves the application efficiency becomes. They continue at a certain speed conveyed powder particles due to the pressure increase and the associated decrease in speed slowed down in partial flow C due to the impulse effect and thereby creating an almost homogeneous gas-air cloud over the Whole line cross section swirled in area C. Thereby a more uniform powder layer thickness is achieved. Next is the removal of the partial mass flow B in front of the spray room the amount of in the spray room transport gas to be discharged is reduced, which is the corresponding Laxative measures can simplify. Will continue by removing the partial mass flow B with the help of Vacuum source, the pressure drop along line 16 reduced, which leads to increased mass flow rate constant transport gas pressure leads.

In Figur 2 sind in Strömungsrichtung verlaufende Strömungslinien 30 angegeben, deren Abstand voneinander den herrschenden Druck darstellt. Ferner sind Geschwindigkeitslinien 31 angegeben, deren Abstand a voneinander ein Mass für die Strömungsgeschwindigkeit darstellt. Es ist ersichtlich, dass im Bereich des Stromes A eine grosse Fördergeschwindigkeit bei geringem Druck vorliegt, was erwünscht ist, um das Pulver entlang der langen Leitung zu fördern. Im Bereich des Stromes C hingegen ergibt sich durch die Absaugung des Massenstromes B die gewünschte Geschwindigkeitsabnahme bzw. eine Drucksteigerung. Die im Bereich 27 der Rohrkrümmung sich noch mit hoher Geschwindigkeit fortbewegenden Pulverteilchen gelangen in diesen Bereich geringerer Gasgeschwindigkeit und höheren Drucks und verwirbeln dort, wie bereits erwähnt, um das gewünschte homogene Gemisch mit zugleich gegenüber dem Strom A verminderter Geschwindigkeit zu ergeben.In Figure 2 are in the direction of flow Flow lines 30 indicated their distance from each other represents the prevailing pressure. There are also speed lines 31 indicated, their distance a from each other represents a measure of the flow velocity. It can be seen that in the area of the current A there is a high conveying speed at low pressure, which is desirable to keep the powder along the long To promote leadership. In the area of the current C, however results from the extraction of the mass flow B desired decrease in speed or an increase in pressure. The area 27 of the pipe curvature is still with high-speed moving powder particles in this area of lower gas velocity and higher pressure and swirl there, as already mentioned, to the desired homogeneous mixture at the same time to give reduced speed compared to the current A.

Die dargestellte Rohrkrümmung ergibt ein einfaches Mittel zur Trennung des Pulver-Luftgemisches in einen Bereich der vorwiegend nur Luft enthält und einen Bereich, der Pulver und Luft enthält. Natürlich können auch andere Krümmungsformen oder andere Verläufe der Leitung 16 gewählt werden, die einen ähnlichen Effekt aufweisen.The pipe curvature shown is simple Means for separating the powder-air mixture in an area that mainly contains only air and one Area that contains powder and air. Of course you can other forms of curvature or other courses of the line 16 can be selected that have a similar effect.

Claims

Method for applying a coating to an object (2-7) in which a particulate coating-material is conveyed along a transfer line (16) by means of a fluid flow (A) and is discharged from the line in a coating zone, characterized in that a part (B) of the fluid flow is bled from the transfer line at the end thereof, upstream of the discharge zone, separation into a particle-lean fluid flow and a particle-laden fluid flow being effected in the region of the bleed point, the part (B) of the fluid flow which is bled off being drawn from the particle-lean fluid flow, and the separation of the fluid flow being effected by the provision of at least one bend (26) in the line (16).
Method according to Claim 1, characterized in that bleeding off of part (B) of the fluid flow is effected by means of a partial vacuum line (18) which is connected to the line and through which the part of the fluid flow is extracted.
Method according to Claim 1 or Claim 2, characterized in that the fluid flow is a gas flow which is used to convey a pulverulent coating material.
Method according to any one of Claims 1 to 3, characterized in that a succession of objects (2-7) conveyed on a conveyor (1), in particular can bodies, are coated.
Apparatus for applying a coating to an object (2-7) in which a particulate coating-material from a feed bin (14) is conveyed along a transfer line (16) by means of a fluid flow (A) from a fluid source (15) and, in a coating zone, is discharged from the line and impinges on the object to be coated (2-7), characterized in that an opening (24) is provided in the transfer line (16) at the end thereof, upstream of the discharge opening (23) thereof, and is connected to a suction line (18) by means of which a part (B) of the fluid flow can be bled from the line, a bend (26) in the line (16) being provided in the region of the connection of the suction line (18) to divide the fluid flow into a particle-lean fluid flow and a particle-laden fluid flow, the suction line (18) being connected in such a way that it acts on the particle-lean fluid flow.
Apparatus according to Claim 5, characterized by a conveyor device (1) for the objects to be coated (2-7) and a fluid line (16) at least partly coextending with the conveyor device.