EP1372867A1 - Method for applying a coating agent - Google Patents

Method for applying a coating agent

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Publication number
EP1372867A1
EP1372867A1 EP02706785A EP02706785A EP1372867A1 EP 1372867 A1 EP1372867 A1 EP 1372867A1 EP 02706785 A EP02706785 A EP 02706785A EP 02706785 A EP02706785 A EP 02706785A EP 1372867 A1 EP1372867 A1 EP 1372867A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coating agent
gas mixture
volume space
coating
chamber
Prior art date
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Granted
Application number
EP02706785A
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German (de)
French (fr)
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EP1372867B1 (en
Inventor
Werner Brock
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NANOCOATING GESELLSCHAFT FUER OBERFLAECHENTECHNOLO
Original Assignee
Nanocoating GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1372867A1 publication Critical patent/EP1372867A1/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B16/00—Spray booths
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B16/00—Spray booths
    • B05B16/60—Ventilation arrangements specially adapted therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/0012—Apparatus for achieving spraying before discharge from the apparatus

Definitions

  • the invention relates to a method for applying a coating agent to the surface of a workpiece.
  • the invention further relates to a device for performing the method.
  • a coating agent is understood to mean a wet-chemical coating material, in particular a lacquer.
  • Lacquers as such are known from the prior art in a variety of configurations. They are usually applied in a thin layer to the surface of a workpiece and, through a chemical reaction and / or physical change, form a solid film that adheres to the surface of the workpiece and, depending on the application, has a decorative and / or protective function.
  • the main components of a paint are usually binders, solvents, pigments, fillers and other additives, such as paint aids.
  • lacquers can contain organic solvents and / or water or be solvent-free.
  • varnishing The application of a varnish to the surface of a workpiece is referred to as varnishing and can take place depending on the surface of the workpiece, the varnish to be applied and the desired properties of the later varnish layer using a wide variety of methods. For example, by painting with a brush, by spraying with the help of spraying devices or by flooding, dipping, pouring or rolling. Coating can also be used to coat metal strips or sheets Stoving lacquers are carried out, in the case of powder coating by electrostatic coating or sintering in the fluidized bed, and finally by the electrophoretic lacquering frequently used in particular in the automotive industry.
  • Smooth layers of paint can be formed in particular using the immersion method.
  • the thickness of the smeared layer primarily depends on the viscosity and rheology of the lacquer and the speed at which the workpiece is pulled out of the immersion bath. It is disadvantageous, however, that an unavoidable build-up of paint occurs in the dripping area of the workpiece, which generally results in an undesired thickening of the paint layer in this area. It should also be borne in mind that the entire workpiece is wetted by the dipping process. This is always a disadvantage if not the entire workpiece, but only partial areas of it, are to be provided with a lacquer layer.
  • the spraying method is particularly suitable for the targeted painting of selected workpiece surface areas.
  • a spray cone is generated, which is directed to the surface to be coated with a compressed air pressure that can usually be predetermined. In this way, only partial areas of a workpiece surface can be coated, i.e. be painted.
  • the spray process has established itself in many areas because of the aforementioned advantage, regardless of whether a protective or decorative surface coating is to be formed with the paint, the paint layers which can be produced by the spray process also have a largely considerable strength.
  • the lacquer layer thicknesses which can be achieved with conventional methods are very large. This fact is particularly noticeable in the case of transparent coating systems, because it is the structural change caused by the application of a coating Workpiece surface often perceived by the viewer as high-gloss and "greasy". Also, the appearance of orange peel effects cannot always be completely avoided. Such effects are also perceived as unattractive by the viewer and often lead to complaints.
  • the invention is intended to propose a device for carrying out the method.
  • the invention proposes a method for applying a coating agent to the surface of a workpiece, in which the coating agent is mixed in a finely divided manner in a gas stream, the coating agent-gas mixture into an atmosphere opposite the surrounding atmosphere sealed volume space is guided and a workpiece arranged within the volume space is washed around by the coating agent-gas mixture.
  • a major advantage of this method is that, depending on the particle diameter of the finely divided coating agent, layer thicknesses can also be formed whose thickness is below the wavelength of the light and thus any structural changes or undesired surface effects are invisible to the human eye and therefore imperceptible.
  • the coating agent to be applied is finely divided into particles with a particle diameter of 10 "8 m to 10 " 6 m.
  • the particles are then mixed into a gas stream so that an aerosol consisting of carrier gas and coating agent suspended particles is formed. This is led into a volume space that is sealed off from the surrounding atmosphere. This is the case within the volume space Arranged workpiece having a coating surface, which is now exposed to the aerosol atmosphere.
  • Floating particles of the coating agent hit the surface of the workpiece and wet it, so that depending on the density of the coating agent-gas mixture and the dwell time of the workpiece within this atmosphere, a closed surface coating is achieved, the layer thickness of which corresponds to the particle diameter of the coating agent in a few 10 nm range, preferably a few 100 nm range.
  • the formation of a closed surface coating can additionally be supported by an electrical or electrostatic charging of the coating agent particles and / or the workpiece to be coated.
  • transparent coating compositions can thus be applied for the first time in an ambient atmosphere in such thin layer thicknesses that they can no longer be perceived as such by humans.
  • the surface properties of workpieces can be specifically changed. For example, surfaces of everyday objects can be covered with a colorless protective layer, so that later cleaning of the object, for example wiping fingerprints, can be done much more easily and quickly.
  • the surface of black plastic parts such as the surface of car fittings, or the surface of shiny metallic or matt, for example chrome-plated surfaces, can be maintained and cleaned much more easily owing to a sealant which has been produced using the method according to the invention.
  • a coating agent-gas mixture according to the invention are produced by mechanical atomization of fine powders, by condensation of vapors when cooling below the dew or freezing point, by combustion processes or spraying of solutions or mixed solutions, sols, emulsions or suspensions, the solvents or dispersants evaporating immediately. If the finely divided coating agent particles are solids, the coating agent / gas mixture is either smoke or dust, depending on the type of formation. Fog occurs in the case of liquid coating agent particles.
  • the method according to the invention is suitable for coating a wide variety of flat or three-dimensional workpieces. These can consist of plastic, metal, glass, ceramics, fiber products, textiles, polymers, stone, sandstone or concrete. Particularly good results can be achieved with materials which have reactive groups (e.g. hydroxyl or amino groups) on their surface. These include, for example, glass or ceramic surfaces.
  • the method can also be used for metals, in particular for aluminum, brass and chrome, but is also particularly suitable for galvanically treated surfaces. The adherence of the coating agent to the surface of the workpiece is improved with increasing surface tension of the workpiece. Examples of workpieces that can be coated with the method according to the invention are fittings, solar panels, glass covers, facades, decorative panels, display windows, car sheets, printing machine sheets, metal foils and nozzles.
  • the workpiece preferably has room temperature, but can also be introduced cooled or heated into the volume space in order to achieve a temperature difference between the workpiece and the coating agent located in the volume space.
  • Coating agents are those based on silanes, in particular organosilanes.
  • Organosilanes are bifunctional silicon compounds that can be used in lacquers and paints as adhesion promoters between the surface and the coating or as crosslinkers.
  • Organosilanes can also act as a co-binder as oligomers in hybrid coatings.
  • Suitable organosilanes are, in particular, organofunctional silanes and alkylsilanes. These are derived from silicic acid esters, with one or two alkoxy groups of the silicic acid ester being replaced by directly bonded alkyl or functionalized alkyl radicals.
  • Organofunctional silanes and alkylsilanes thereby obtain a bifunctionality which allows them to react with both organic and inorganic materials or to modify organophilically via their alkyl radical of organic materials.
  • Organosilanes preferably used according to the invention are preferably in the form of a liquid with a low viscosity.
  • the reaction behavior of the organosilanes is particularly advantageous, the silicon-functional group being able to hydrolyze in the presence of water or through surface moisture of substrates (for example glass, metal, fillers or pigments).
  • the alkoxy groups are split off gradually to form alcohol and the silane is converted into the reactive form, the silanol.
  • the silanol formed can then be fixed via a chemical bond on the surface of inorganic substrates.
  • the coating compositions preferably used in the process according to the invention can also contain further constituents such as resins or inorganic compounds such as aluminum oxides (eg Al 2 O 3 ) or titanium oxide. It is also possible to modify the organofunctional silanes in such a way that one or more silicon atoms are replaced by metal atoms. As a result, the properties of the layer system to be achieved can be specifically changed and adapted to the respective requirements.
  • the composition of the coating agent for example, the following properties of the coated workpiece can be achieved: - chemically inert, abrasion, scratch and wear resistant;
  • the composition of the coating agent-gas mixture must be taken into account when choosing the way in which the coating agent-gas mixture is brought into contact with the workpiece. It has been shown that essentially three coating effects can be observed. Firstly, a condensation effect in which the aerosol washes around the workpiece and condenses like a mist on the surface of the object. The condensation effect essentially occurs with smaller particle sizes of the coating agent mixed into the carrier gas. There is also a gravitational effect, in which larger particles are accelerated downwards due to gravity and coat workpieces, especially from above. Finally, a kinetic effect can be observed, in which the particles move through the kinetic energy and hit the surface of the object and adhere to it.
  • the way in which the coating agent-gas mixture is brought into contact with the workpiece should be matched to the coating effect which is in the foreground. This is preferably done by measures which ensure that each surface section of the workpiece comes into contact with all particles of different diameters. This is done primarily through measures that bring about an even distribution of all particle sizes in the part of the volume space in which the workpiece is located.
  • the spectrum of particle sizes can be influenced in particular by the choice of temperature and pressure. Higher temperatures and lower viscosities result in a spectrum with smaller particles. The condensation effect can thus be supported.
  • the average particle diameter based on the mass of the particles should be 800 nm to 6 ⁇ m, in particular 1 to 3 ⁇ m.
  • the dominance of a coating effect can be brought about if a temperature gradient between the workpiece and the volume space is set. This can be generated in a simple manner by introducing the workpiece into the volume space in a heated or cooled manner.
  • the coating process is preferably carried out under essentially atmospheric pressure. This leads to a good adherence of the coating agent to the workpiece.
  • the coating agent-gas mixture is blown into the volume space.
  • This enables the introduction of a coating agent / gas mixture which has already been premixed and the composition of which is matched to the specific individual case.
  • an increased movement of the individual floating particles can be achieved by blowing in, so that an overall more uniform distribution of the coating agent particles is established within the volume space. This advantageously causes the formation of a more uniform, i.e. especially a more uniform thin coating layer.
  • the coating agent-gas mixture is circulated within the volume space.
  • This measure also advantageously distributes the coating agent-gas mixture uniformly in the volume space, so that an equally uniform coating is ensured.
  • the larger the diameter of the coating agent particles the more they strive to settle towards the bottom of the volume space. Circulation of the coating agent-gas mixture thus takes place not only as a function of the density of the mixture, but also as a function of the diameter of the particles, the need for circulation increasing with increasing particle diameter.
  • the coating agent / gas mixture is conducted in a closed circuit.
  • driving in a closed circuit is advantageous. For example, it can be ensured in this way that the coating agent or particles of these are not released into the environment unintentionally.
  • cleaning systems can be installed in a simpler manner, which enable the coating agent itself and the carrier gas to be reprocessed
  • the coating agent-gas mixture is introduced under pressure into the volume space via at least one supply line and the resulting coating agent-gas mixture jet circulates the coating agent-gas mixture within the volume space.
  • the coating agent-gas mixture jet is directed onto an inner surface of the volume space.
  • the jet can advantageously circulate and distribute the coating agent-gas mixture over a wide area. so the beam can be deflected along the inner surface, so that a ball-filling vortex is created. This ensures an optimal coating
  • two coating agent-gas mixture jets flow in opposite directions.
  • the at least one coating agent-gas mixture jet enters the volume space in a direction inclined to the horizontal.
  • this offers advantageous possibilities for determining the circulation of the coating agent / gas mixture. This means that areas close to the floor and ceiling can be supplied with the necessary particle density.
  • a coating agent-gas mixture jet is introduced in a direction inclined upwards to the horizontal and a second coating agent-gas mixture jet is introduced in a direction inclined downwards to the horizontal.
  • the workpieces are positioned within the volume space by means of a frame become.
  • the workpieces can already be suitably fixed outside the volume space and positioned with the frame in the volume space. This firstly ensures that the workpieces are positioned and removed safely from the volume space, and secondly that a suitable frame design can be selected in order to achieve an optimal circulation of the coating agent-gas mixture.
  • the workpieces are moved in the volume space, preferably rotated on a frame about one or more axes.
  • this leads to all surfaces of a flat or three-dimensional workpiece being brought into an "upward" position at least once during the coating. Since the coating in the gravitational effect is essentially achieved in that heavy drops, due to gravity, hit surfaces pointing "upwards" from above, the aforementioned movement of the workpieces leads to a uniform coating of all surfaces. Movement is not required for coating processes in which the condensation effect is paramount. Nevertheless, movement of the workpiece can also be provided in these methods.
  • the temperature of the coating agent is set to a temperature of 15 to 23 ° C. This leads to an intensification of the gravitational effect, which is particularly advantageous if the workpiece is moved in the volume space in the manner described immediately above.
  • the temperature of the coating agent is set at 22 to 40 ° C, preferably 35 to 40 ° C. This reduces the particle size of the coating agent and the condensation effect supported. This means that even in volume spaces in which the workpieces are not moved, they can be coated well.
  • the coating agent-gas mixture is conveyed into the volume space via a feed line depending on a predefinable function and, after flowing through the volume space, is drawn off via an exhaust gas line.
  • a feed line depending on a predefinable function
  • an exhaust gas line is drawn off via an exhaust gas line.
  • the coating agent-gas mixture is filtered after being extracted from the volume space. This ensures that particles do not get into the environment unintentionally.
  • an activated carbon filter is preferred.
  • the density of the coating agent-gas mixture is recorded in the volume space and readjusted to set a predeterminable value if necessary. Maintaining a predetermined density is of decisive importance for the coating quality that can be achieved with the method according to the invention, in that the mixture density, which is dependent on the functional ratio to the dwell time of the workpiece in the volume space, has a decisive influence on the layer thickness that forms per unit of time. Although this dependency can be varied by additional circulating movements of the coating agent-gas mixture in the volume space, the density of the mixture in particular is a preferred measure for determining how many coating agent particles are contained in the gas per part by volume.
  • the density of the coating agent / gas mixture is preferably detected optically. This kind detection is easy to perform and reliable.
  • the coating agent is mixed into the gas stream in liquid and / or solid form.
  • the coating agent-gas mixture either smoke or dust is present; there is fog in the case of liquid coating agent particles.
  • an inert gas preferably nitrogen
  • an inert gas is used to form the coating agent-gas mixture.
  • the sensitivity of some coating compositions to, for example, moisture contained in the ambient air can thus be taken into account and undesired reactions can thus be prevented. In this way, no explosive mixtures can form.
  • dry air can also be used as a coating agent-gas mixture if the coating chamber is designed to be explosion-proof.
  • the invention proposes a device for carrying out the method described above, characterized by a volume space, a feed and a discharge line for the coating agent-gas mixture and a circulating device.
  • a coating agent gas atmosphere is created within the volume space.
  • the workpiece to be coated is then arranged within the volume space, preferably immersed in the atmosphere and washed around by the gas carrying the coating agent particles.
  • the coating agent-gas mixture in the volume space must be circulated so that a uniform distribution of the coating agent particles over the entire volume space is established.
  • the device according to the invention has a corresponding circulation device.
  • the device according to the invention has corresponding feed and discharge lines for feeding or discharging the coating agent / gas mixture.
  • the device according to the invention provides an easy-to-use, economical to operate and also meets large industrial requirements device for carrying out the method described above.
  • the circulating device has a ventilation fan.
  • the ventilation fan is an easy-to-use, less cost-intensive component and an easy-to-replace component in the event of a repair.
  • the volume space is subdivided into a coating space, a first chamber and a second chamber, the coating space and the first chamber as well as the first chamber and the second chamber each being in fluid communication.
  • the purpose of this division is to optimize circulation.
  • the fan which is arranged between the first and the second chamber, creates a in the second chamber Vacuum. This ensures that the coating agent-gas mixture is circulated from one chamber into the other chamber and from there into the coating space.
  • transverse circulation is preferably also ensured by additional fluidic connections.
  • the fluidic connection takes place in each case by means of slit-like openings.
  • This type of fluidic connection is comparatively easy to implement and, depending on the orientation of the openings, enables almost complete mixing, i.e. Circulation of the coating agent-gas mixture.
  • Coating agent-gas mixture in the volume space circulating coating agent-gas mixture jet can be introduced.
  • a plurality of supply lines are attached to the volume space, from which oppositely directed coating agent-gas-mixture jets can be introduced into the volume space.
  • a plurality of supply lines are attached to the volume space, from each of which at least one coating agent-gas mixture jet can be introduced inclined to the horizontal.
  • a plurality of supply lines are attached to the volume space, wherein a coating agent-gas mixture jet can be introduced inclined upwards to the horizontal and a second coating agent-gas mixture jet can be introduced inclined downwards to the horizontal.
  • the feed line is mounted in the side walls. The advantage of this arrangement is the simple attachment of the feed lines. The supply lines would have to be moved in the lid when opening the volume space, which can be avoided by the device according to the invention. The floor is also unsuitable for supply lines due to its difficult access.
  • the feed line for the coating agent-gas mixture is so short that the separation of the coating agent-gas mixture is essentially prevented.
  • a frame for receiving and positioning the workpieces is located in the volume space.
  • a rotating device is provided for the frame, which enables the workpieces on the frame to be rotated about one or more axes.
  • the feed line is arranged above the workpiece, in particular at a considerable distance from the workpiece, so that the particles participating in the gravitational effect can be distributed well over the horizontal cross section of the volume space before they strike the workpiece.
  • the coating space has the shape of a rotating body. This has the advantage that a vortex filling the volume space is easily formed since the coating agent-gas mixture jets are deflected by the walls with little energy loss.
  • a storage container for the coating agent / gas mixture which is connected to the supply line in terms of flow technology.
  • the desired amount of coating agent / gas mixture can advantageously be dispensed from this storage container as required.
  • Another advantage of such a storage container is that pressure and particle equalization of the coating agent-gas mixture already occurs within the storage container, with the result that the coating agent-gas mixture leaving the storage container via the supply line and flowing into the volume space always at least has approximately the same density.
  • a filter preferably an activated carbon filter or also a liquid filter, is arranged interchangeably within the discharge line. In this way, particles that must not get into the environment can be filtered out of the system in a simple and efficient manner and disposed of or recovered.
  • an optical measuring device for detecting the density of the coating agent-gas mixture located in the volume space.
  • a control device can be provided which measures the density of the coating agent-gas mixture in the volume space with the measuring device and emits a signal corresponding to the density, which compares this signal with a predeterminable density value using a comparison circuit and, if necessary, causes a change in density. This enables the process to be carried out continuously at all times reproducible coating results.
  • FIG. 2 shows a perspective illustration of a device according to the invention for carrying out the method with two feed lines, which works without a separate circulating device.
  • FIG 3 shows a perspective view of a device according to the invention for carrying out the method with a rotating device for a frame for receiving the workpieces.
  • volume space 1 shows a volume space 1 delimited by side walls 2, a bottom 3 and a cover 4.
  • the volume space 1 is sealed off from the atmosphere surrounding it.
  • the volume space is subdivided into a coating space 5, a first chamber 6 and a second chamber 7.
  • the coating space 5 and the first chamber 6 as well as the first chamber 6 and the second chamber 7 are each in fluid communication.
  • the first chamber 6 is in turn divided into two outer regions 8 and 9 and a central region 10.
  • the central region 10 of the first chamber 6 is in fluidic connection with the second chamber 7 via a fan 11.
  • slit-like openings 12 and 13 are provided between the processing space 5 and the first chamber 6 and 19 and 20 between the first and second chambers 6 and 7.
  • the fan 11 blows from the second chamber 7 into the first chamber 6, specifically into the central region 10 of the first chamber 6.
  • a corresponding supply line 16 and a discharge line 17 are provided for the supply or discharge of a coating agent / gas mixture.
  • a reservoir for the coating agent-gas mixture that is connected to the supply line in terms of flow technology is designated by 18. The desired amount of coating agent-gas mixture can be dispensed from this storage container 18 as required.
  • finely divided coating agents are provided, which are conveyed into the volume space 1 by means of a gas flow and which preferably wash around a workpiece immersed in the atmosphere prevailing in the coating space 5.
  • a layer thickness is formed on the workpiece which is below the wavelength of visible light. Any structural changes or undesired surface effects are therefore invisible to the human eye and therefore imperceptible.
  • the feed line 16 and the openings 14 and 15 are aligned in such a way that the coating agent-gas-mixture jets prefer extensive circulation in the coating space 5.
  • the coating agent to be applied is divided into particles with a
  • Particle diameters from 10 "8 m to 10 " 6 m finely distributed The particles are then mixed into a gas stream so that an aerosol consisting of carrier gas and coating agent suspended particles is formed. This is led into the volume space 1, which is sealed off from the surrounding atmosphere. Floating particles of the coating agent hit and wet the surface of the workpiece arranged within the coating space 5 and not shown in this figure, so that, depending on the density of the coating agent-gas mixture and the dwell time of the workpiece within this atmosphere, a closed surface coating is achieved whose layer thickness corresponds to the particle diameter of the coating agent in the nm range.
  • volume space 21 delimited by a side wall 23, a bottom 22 and a cover 24.
  • the volume space 21 is sealed off from the atmosphere surrounding it.
  • the entire volume space 21 is simultaneously the coating space.
  • the side walls 23 there are two feed lines 25 and 26 through which the coating agent-gas mixture flows.
  • the feed lines 25 and 26 are arranged so that they are on the opposite side.
  • the feed line 26 is inclined downwards to the horizontal and points to the front part of the side wall 23.
  • the feed line 25 is inclined upwards to the horizontal and points to the rear part of the side wall 23.
  • the feed line 26 is located somewhat higher in the side wall 23 than the feed line 25.
  • the feed lines 25 and 26 are aligned such that the coating agent-gas-mixture jets emerging from them are oriented in opposite directions and extensive circulation is achieved in the volume space. Because of the alignment of the feed lines 25 and 26 on the side wall 23 it is ensured that the emerging rays are deflected and generate a wide swirl along the side wall 23 around the vertical central axis of the volume space 21.
  • a reservoir for the coating agent-gas mixture connected to the supply lines 25 and 26 in terms of flow technology can deliver the desired amount of coating agent-gas mixture as required.
  • the coating agent-gas mixture is pressed under pressure into the volume space 21 in order to have the corresponding speed, which ensures a sufficient circulation of the coating agent-gas mixture.
  • the cover 24 of the volume space 21 is designed as a bell, in which a discharge line 27 is connected, in which a valve 28 for controlling the emerging coating agent-gas mixture is located.
  • Racks and supports 29 for positioning the workpieces to be coated are located within the volume space 21. The frames and supports 29 are fastened in the cover 24.
  • FIG. 3 shows a volume space 1 with a feed line 30 and a discharge line 31 as well as a cover (not shown in more detail) for opening the volume space 1.
  • a frame 32 is arranged in the volume space 1 and has receptacles 33 for workpieces 34.
  • the receptacles 33 are arranged on mounting rods 35 which are fastened on turntables 36. At least one turntable 36 and possibly the mounting rods 35 are connected to a rotating device, not shown.
  • the turntable 36 and the mounting rods 35 are rotated by the rotating device in the directions indicated by arrows in the drawing. Thereby, the workpieces 34 are rotated in the volume space 1, so that a good coating of the workpiece with coating agent, the volume space 1 is supplied via the feed line 30 as a coating agent-gas mixture.
  • An atmospheric pressure is maintained in the volume space 1 by withdrawing a corresponding amount of the coating agent-gas mixture from the volume space 1 via the discharge line 31.

Landscapes

  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Details Or Accessories Of Spraying Plant Or Apparatus (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)

Abstract

The coating machine (1) has a main upper chamber (5) above a smaller middle chamber (6) divided into inner (10) and outer (8,9) compartments. There is a bottom chamber (7), which is smaller than the middle chamber. Holes (12-15) in the floor of the upper chamber give access to the middle chamber, and further holes (19-20) and a ventilator (11) give access to the lower chamber. There is a container (18) for the material to be added to the incoming air (16) and there is a pipe (17) for removal of excess air. Both the air pipes are in a removable lid (4) at the top of the large chamber.

Description

Verfahren zum Auftragen eines Beschichtungsmittels Process for applying a coating agent
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen eines Beschichtungsmittels auf die Oberfläche eines Werkstücks. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for applying a coating agent to the surface of a workpiece. The invention further relates to a device for performing the method.
Unter einem Beschichtungsmittel ist im Sinne der vorliegenden Erfindung ein naßchemisches Beschichtungsmaterial, insbesondere ein Lack zu verstehen.For the purposes of the present invention, a coating agent is understood to mean a wet-chemical coating material, in particular a lacquer.
Lacke als solche sind in vielfacher Ausgestaltung aus dem Stand der Technik bekannt. Sie werden zu meist in einer dünnen Schicht auf die Oberfläche eines Werkstücks aufgetragen und bilden durch eine chemische Reaktion und/oder physikalische Veränderung einen auf der Oberfläche des Werkstücks haftenden festen Film aus, der je nach Anwendungsfall eine dekorative und/oder schützende Funktion besitzt. Die Hauptkomponenten eines Lackes sind in der Regel Bindemittel, Lösungsmittel, Pigmente, Füllstoffe und andere Zusätze, wie beispielsweise Lackhilfsmittel. Je nach Beschaffenheit des Bindemittels können Lacke organische Lösungsmittel und/oder Wasser enthalten oder auch lösungsmittelfrei sein.Lacquers as such are known from the prior art in a variety of configurations. They are usually applied in a thin layer to the surface of a workpiece and, through a chemical reaction and / or physical change, form a solid film that adheres to the surface of the workpiece and, depending on the application, has a decorative and / or protective function. The main components of a paint are usually binders, solvents, pigments, fillers and other additives, such as paint aids. Depending on the nature of the binder, lacquers can contain organic solvents and / or water or be solvent-free.
Das Auftragen eins Lackes auf die Oberfläche eines Werkstücks wird als Lackieren bezeichnet und kann in Abhängigkeit der Oberfläche des Werkstücks, des aufzutragenden Lackes sowie der gewünschten Eigenschaften der späteren Lackschicht unter Verwendung unterschiedlichster Verfahren erfolgen. So zum Beispiel durch Anstreichen mit dem Pinsel, durch Aufspritzen mit Hilfe von Spritzgeräten oder auch durch Fluten, Tauchen, Gießen oder Walzen. Die Lackierung von Metallbändern oder -blechen kann zudem durch Coil Coating mit Einbrennlacken erfolgen, bei Pulverbeschichtung durch elektrostatische Beschichtung oder Sintern in der Wirbelschicht sowie schließlich durch die insbesondere in der Automobilindustrie häufig angewandte elektrophoretische Lackierung.The application of a varnish to the surface of a workpiece is referred to as varnishing and can take place depending on the surface of the workpiece, the varnish to be applied and the desired properties of the later varnish layer using a wide variety of methods. For example, by painting with a brush, by spraying with the help of spraying devices or by flooding, dipping, pouring or rolling. Coating can also be used to coat metal strips or sheets Stoving lacquers are carried out, in the case of powder coating by electrostatic coating or sintering in the fluidized bed, and finally by the electrophoretic lacquering frequently used in particular in the automotive industry.
Glatte Lackschichten können insbesondere mit dem Tauchverfahren ausgebildet werden. Dabei hängt die Dicke der Lachschicht in erster Linie von der Viskosität und Rheologie des Lackes sowie von der Ausziehgeschwindigkeit des Werkstücks aus dem Tauchbad ab. Mit Nachteil kommt es allerdings im Abtropfbereich des Werkstücks zu einer nicht vermeidbaren Ansammlung von Lack, was eine in der Regel ungewollte Verdickung der Lackschicht in diesem Bereich zur Folge hat. Ferner ist zu berücksichtigen, daß durch den Tauchvorgang das gesamte Werkstück benetzt wird. Dies ist immer dann von Nachteil, wenn nicht das gesamte Werkstück, sondern nur Teilbereiche desselben mit einer Lackschicht versehen werden sollen.Smooth layers of paint can be formed in particular using the immersion method. The thickness of the smeared layer primarily depends on the viscosity and rheology of the lacquer and the speed at which the workpiece is pulled out of the immersion bath. It is disadvantageous, however, that an unavoidable build-up of paint occurs in the dripping area of the workpiece, which generally results in an undesired thickening of the paint layer in this area. It should also be borne in mind that the entire workpiece is wetted by the dipping process. This is always a disadvantage if not the entire workpiece, but only partial areas of it, are to be provided with a lacquer layer.
Für das gezielte Lackieren ausgesuchter Werkstückoberflächenbereiche eignet sich insbesondere das Spritzverfahren. Hierbei wird ein Spritzkegel erzeugt, der mit einem zu meist vorgebbaren Preßluftdruck auf die zu beschichtende Oberfläche gelenkt wird. Auf diese Weise können gezielt auch nur Teilbereiche einer Werkstückoberfläche beschichtet, d.h. lackiert werden.The spraying method is particularly suitable for the targeted painting of selected workpiece surface areas. Here, a spray cone is generated, which is directed to the surface to be coated with a compressed air pressure that can usually be predetermined. In this way, only partial areas of a workpiece surface can be coated, i.e. be painted.
Zwar hat sich das Spritzverfahren ob des vorgenannten Vorteils in vielen Bereichen durchgesetzt, und dies unabhängig davon, ob mit der Lackierung eine schützende oder dekorative Oberflächenbeschichtung ausgebildet werden soll, doch weisen auch die mit dem Spritzverfahren erzeugbaren Lackschichten eine zu meist beträchtliche Stärke auf. Insbesondere im Vergleich mit der Wellenlänge des für das menschliche Auge wahrnehmbaren Lichtes sind die mit konventionellen Verfahren erzielbaren Lackschichtdicken sehr groß. Dieser Umstand macht sich insbesondere bei transparenten Lacksystemen in nachteiliger Weise bemerkbar, denn es wird die durch einen Lackauftrag bewirkte strukturelle Veränderung der Werkstückoberfläche vom Betrachter häufig als hochglänzend und „speckig,, wahrgenommen. Auch läßt sich das Auftreten von Orangenhauteffekten nicht immer gänzlich vermeiden. Derlei Effekte werden vom Betrachter gleichfalls als unschön empfunden und führen nicht selten zu Reklamationen.Although the spray process has established itself in many areas because of the aforementioned advantage, regardless of whether a protective or decorative surface coating is to be formed with the paint, the paint layers which can be produced by the spray process also have a largely considerable strength. In particular in comparison with the wavelength of the light perceptible to the human eye, the lacquer layer thicknesses which can be achieved with conventional methods are very large. This fact is particularly noticeable in the case of transparent coating systems, because it is the structural change caused by the application of a coating Workpiece surface often perceived by the viewer as high-gloss and "greasy". Also, the appearance of orange peel effects cannot always be completely avoided. Such effects are also perceived as unattractive by the viewer and often lead to complaints.
Zur Vermeidung der vorgenannten Nachteile ist es daher A u f g a b e der Erfindung, ein Verfahren zum Auftragen eines Beschichtungsmittels auf die Oberfläche eines Werkstücks bereitzustellen, mit dem Schichtdicken ausgebildet werden können, die unterhalb der Wellenlänge des sichtbaren Lichts liegen. Ferner soll mit der Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen werden.To avoid the aforementioned disadvantages, it is therefore an object of the invention to provide a method for applying a coating agent to the surface of a workpiece, with which layer thicknesses can be formed which are below the wavelength of visible light. Furthermore, the invention is intended to propose a device for carrying out the method.
Hinsichtlich des Verfahrens wird zur L ö s u n g dieser Ausgabe mit der Erfindung vorgeschlagen, ein Verfahren zum Auftragen eines Beschichtungsmittels auf die Oberfläche eines Werkstücks, bei dem das Beschichtungsmittel feinstverteilt in einen Gasstrom eingemischt wird, das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch in einen gegenüber der umgebenden Atmosphäre abgedichteten Volumeπraum geführt wird und ein innerhalb des Volumenraums angeordnetes Werkstück vom Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch umspült wird.With regard to the method for solving this issue, the invention proposes a method for applying a coating agent to the surface of a workpiece, in which the coating agent is mixed in a finely divided manner in a gas stream, the coating agent-gas mixture into an atmosphere opposite the surrounding atmosphere sealed volume space is guided and a workpiece arranged within the volume space is washed around by the coating agent-gas mixture.
Wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß in Abhängigkeit der Teilchendurchmesser des feinstverteilt bereitgestellten Beschichtungsmittels auch solche Schichtdicken ausgebildet werden können, deren Dicke unterhalb der Wellenlänge des Lichtes liegt und somit etwaige strukturelle Veränderungen oder ungewünschte Oberflächeneffekte für das menschliche Auge unsichtbar und mithin nicht wahrnehmbar sind. Zu diesem Zweck wird das aufzutragende Beschichtungsmittel zu Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von 10"8 m bis 10"6m feinstverteilt. Die Teilchen werden sodann in einen Gasstrom eingemischt, so daß ein aus Trägergas und Beschichtungsmittelschwebeteilchen bestehendes Aerosol entsteht. Dieses wird in einen gegenüber der umgebenden Atmosphäre abgedichteten Volumenraum geführt. Innerhalb des Volumenraums ist das die zu beschichtende Oberfläche aufweisende Werkstück angeordnet, das nunmehr der Aerosol-Atmosphäre ausgesetzt wird. Umher schwebende Teilchen des Beschichtungsmittels treffen auf die Oberfläche des Werkstücks und benetzen dieses, so daß in Abhängig der Dichte des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches sowie der Verweilzeit des Werkstücks innerhalb dieser Atmosphäre eine geschlossene Oberflächenbeschichtung erzielt wird, deren Schichtdicke der Teilchendurchmesser des Beschichtungsmittels entsprechend im wenige 10 nm- Bereich, vorzugsweise wenige 100 nm-Bereich, liegen. Das Ausbilden einer geschlossen Oberflächenbeschichtung kann dabei zusätzlich durch eine elektrische oder elektrostatische Aufladung der Beschichtungsmittelteilchen und/oder des zu beschichtenden Werkstücks unterstützt werden.A major advantage of this method is that, depending on the particle diameter of the finely divided coating agent, layer thicknesses can also be formed whose thickness is below the wavelength of the light and thus any structural changes or undesired surface effects are invisible to the human eye and therefore imperceptible. For this purpose, the coating agent to be applied is finely divided into particles with a particle diameter of 10 "8 m to 10 " 6 m. The particles are then mixed into a gas stream so that an aerosol consisting of carrier gas and coating agent suspended particles is formed. This is led into a volume space that is sealed off from the surrounding atmosphere. This is the case within the volume space Arranged workpiece having a coating surface, which is now exposed to the aerosol atmosphere. Floating particles of the coating agent hit the surface of the workpiece and wet it, so that depending on the density of the coating agent-gas mixture and the dwell time of the workpiece within this atmosphere, a closed surface coating is achieved, the layer thickness of which corresponds to the particle diameter of the coating agent in a few 10 nm range, preferably a few 100 nm range. The formation of a closed surface coating can additionally be supported by an electrical or electrostatic charging of the coating agent particles and / or the workpiece to be coated.
Im Unterschied zu konventionellen Verfahren können somit erstmalig transparente Beschichtungsmittel in Umgebungsatmosphäre in solch dünnen Schichtdicken aufgetragen werden, daß sie vom Menschen als solche nicht mehr wahrgenommen werden können. Für den Menschen unsichtbar lassen sich so gezielt Oberflächeneigenschaften von Werkstücken verändern. Beispielsweise können Oberflächen von Gebrauchsgegenständen mit einer farblosen Schutzschicht überzogen werden, so daß ein späteres Reinigen des Gegenstandes, beispielsweise das Abwischen von Fingerabdrücken, sehr viel einfacher und schneller erfolgen kann. Insbesondere die Oberfläche von schwarzen Kunststoffteilen, wie zum Beispiel die Oberfläche von Autoarmaturen, oder die Oberfläche metallisch glänzender oder matter, beispielsweise verchromter Oberflächen kann aufgrund einer nach dem erfϊndungsgemäßen Verfahren erfolgten Versiegelung sehr viel einfacher gepflegt und gereinigt werden.In contrast to conventional processes, transparent coating compositions can thus be applied for the first time in an ambient atmosphere in such thin layer thicknesses that they can no longer be perceived as such by humans. Invisible to humans, the surface properties of workpieces can be specifically changed. For example, surfaces of everyday objects can be covered with a colorless protective layer, so that later cleaning of the object, for example wiping fingerprints, can be done much more easily and quickly. In particular, the surface of black plastic parts, such as the surface of car fittings, or the surface of shiny metallic or matt, for example chrome-plated surfaces, can be maintained and cleaned much more easily owing to a sealant which has been produced using the method according to the invention.
Die Feinstverteilung und Einmischung des Beschichtungsmittels in den Gasstrom zur Ausbildung einer vorzugsweise gesättigten Beschichtungsmittel-Atmosphäre innerhalb des Volumenraums kann auf unterschiedliche Weise erfolgen und ist in erster Linie von dem Aggregatzustand des Beschichtungsmittels abhängig. So kann ein erfindungsgemäßes Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch beispielsweise erzeugt werden durch eine mechanische Zerstäubung feiner Pulver, durch Kondensation von Dämpfen bei Abkühlung unter den Tau- oder Gefrierpunkt, durch Verbrennungsprozesse oder Versprühen von Lösungen bzw. Lösungsgemischen, Solen, Emulsionen oder Suspensionen, wobei die Lösungsoder Dispersionsmittel sofort verdampfen. Handelt es sich bei den feinstverteilten Beschichtungsmittelteilchen um Feststoffe, so liegt das Beschichtungsmittel-Gas- Gemisch, je nach Art der Entstehung, entweder als Rauch oder als Staub vor. Im Falle von flüssigen Beschichtungsmittelteilchen entsteht Nebel.The very fine distribution and mixing of the coating agent into the gas stream in order to form a preferably saturated coating agent atmosphere within the volume space can take place in different ways and is primarily dependent on the physical state of the coating agent. For example, a coating agent-gas mixture according to the invention are produced by mechanical atomization of fine powders, by condensation of vapors when cooling below the dew or freezing point, by combustion processes or spraying of solutions or mixed solutions, sols, emulsions or suspensions, the solvents or dispersants evaporating immediately. If the finely divided coating agent particles are solids, the coating agent / gas mixture is either smoke or dust, depending on the type of formation. Fog occurs in the case of liquid coating agent particles.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Beschichtung verschiedenster flächiger oder dreidimensionaler Werkstücke. Diese können aus Kunststoff, Metall, Glas, Keramik, Faserprodukten, Textilien, Polymeren, Stein, Sandstein oder Beton bestehen. Besonders gute Ergebnisse lassen sich mit Materialien erzielen, welche reaktive Gruppen (z. B. Hydroxy- oder Aminogruppen) an ihrer Oberfläche aufweisen. Hierzu zählen beispielsweise Glas- oder Keramikoberflächen. Ebenso kann das Verfahren bei Metallen insbesondere für Aluminium, Messing und Chrom verwandt werde, eignet sich aber besonders auch für galvanisch behandelte Oberflächen. Das Anhaften des Beschichtungsmittels an der Oberfläche des Werkstücks wird mit zunehmender Oberflächenspannung des Werkstücks verbessert. Beispiele für mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichtbare Werkstücke sind Armaturen, Solarscheiben, Glasabdeckungen, Fassaden, dekorative Blenden, Displayfenster, Pkw-Bleche, Druckmaschinen-Bleche, Metallfolien sowie Düsen.The method according to the invention is suitable for coating a wide variety of flat or three-dimensional workpieces. These can consist of plastic, metal, glass, ceramics, fiber products, textiles, polymers, stone, sandstone or concrete. Particularly good results can be achieved with materials which have reactive groups (e.g. hydroxyl or amino groups) on their surface. These include, for example, glass or ceramic surfaces. The method can also be used for metals, in particular for aluminum, brass and chrome, but is also particularly suitable for galvanically treated surfaces. The adherence of the coating agent to the surface of the workpiece is improved with increasing surface tension of the workpiece. Examples of workpieces that can be coated with the method according to the invention are fittings, solar panels, glass covers, facades, decorative panels, display windows, car sheets, printing machine sheets, metal foils and nozzles.
Das Werkstück weist vorzugsweise Raumtemperatur auf, kann jedoch auch gekühlt oder erwärmt in den Volumenraum eingebracht werden, um einen Temperaturunterschied zwischen Werkstück und in dem Volumenraum befindlichen Beschichtungsmittel zu erreichen.The workpiece preferably has room temperature, but can also be introduced cooled or heated into the volume space in order to achieve a temperature difference between the workpiece and the coating agent located in the volume space.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zum Einsatz mit Beschichtungsmitteln beliebiger Zusammensetzung. Besonders geeignete Beschichtungsmittel sind solche auf der Basis von Silanen, insbesondere von Organosilanen. Organosilane sind bifunktionelle Siliciumverbindungen, die in Lacken und Farben als Haftvermittler zwischen Untergrund und Beschichtung oder als Vernetzer dienen können. Organosilane können ferner als Oligomere in Hybridbeschichtungen die Funktion eines Co-Bindemittels übernehmen. Geeignete Organosilane sind insbesondere organofunktionelle Silane und Alkylsilane. Diese leiten sich von Kieselsäureestern ab, wobei ein oder zwei Alkoxygruppen des Kieselsäureesters durch direkt gebundene Alkyl- oder funktionalisierte Alkylreste ersetzt sind. Die organofunktionellen Silane und Alkylsilane erhalten dadurch eine Bifunktionalität, die es ihnen gestattet, sowohl mit organischen als auch mit anorganischen Materialien zu reagieren oder über ihren Alkylrest organischer Materialien organophil zu modifizieren. Erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzte Organosilane liegen vorzugsweise als Flüssigkeit mit niedriger Viskosität vor. Vorteilhaft an den Organosilanen ist insbesondere ihr Reaktionsverhalten, wobei die siliciumfunktionelle Gruppe in Gegenwart von Wasser oder durch Oberflächenfeuchte von Substraten (z. B. Glas, Metall, Füllstoffe oder Pigmente) hydrolisieren kann. Hierbei werden die Alkoxygruppen schrittweise unter Bildung von Alkohol abgespalten und das Silan in die reaktive Form, das Silanol, überführt. Das gebildete Silanol kann dann über eine chemische Bindung auf der Oberfläche von anorganischen Substraten fixiert werden. Die im erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt eingesetzten Beschichtungsmittel können neben den Silanen oder Organosilanen noch weitere Bestandteile wie Harze oder anorganische Verbindungen wie Aluminiumoxyde (z. B. AI2O3) oder Titanoxyd enthalten. Ferner ist es möglich, die organofunktionellen Silane derart zu modifizieren, dass ein oder mehrere Siliciumatome durch Metallatome ersetzt sind. Hierdurch können die Eigenschaften des zu erzielenden Schichtsystems gezielt verändert und den jeweiligen Anforderungen angepaßt werden.The method according to the invention is suitable for use with coating compositions of any composition. Particularly suitable Coating agents are those based on silanes, in particular organosilanes. Organosilanes are bifunctional silicon compounds that can be used in lacquers and paints as adhesion promoters between the surface and the coating or as crosslinkers. Organosilanes can also act as a co-binder as oligomers in hybrid coatings. Suitable organosilanes are, in particular, organofunctional silanes and alkylsilanes. These are derived from silicic acid esters, with one or two alkoxy groups of the silicic acid ester being replaced by directly bonded alkyl or functionalized alkyl radicals. The organofunctional silanes and alkylsilanes thereby obtain a bifunctionality which allows them to react with both organic and inorganic materials or to modify organophilically via their alkyl radical of organic materials. Organosilanes preferably used according to the invention are preferably in the form of a liquid with a low viscosity. The reaction behavior of the organosilanes is particularly advantageous, the silicon-functional group being able to hydrolyze in the presence of water or through surface moisture of substrates (for example glass, metal, fillers or pigments). Here, the alkoxy groups are split off gradually to form alcohol and the silane is converted into the reactive form, the silanol. The silanol formed can then be fixed via a chemical bond on the surface of inorganic substrates. In addition to the silanes or organosilanes, the coating compositions preferably used in the process according to the invention can also contain further constituents such as resins or inorganic compounds such as aluminum oxides (eg Al 2 O 3 ) or titanium oxide. It is also possible to modify the organofunctional silanes in such a way that one or more silicon atoms are replaced by metal atoms. As a result, the properties of the layer system to be achieved can be specifically changed and adapted to the respective requirements.
Durch Änderung der Zusammensetzung des Beschichtungsmittels lassen sich beispielsweise folgende Eigenschaften des beschichteten Werkstücks erzielen: - chemisch inert, abrieb-, kratz- und verschleißfest;By changing the composition of the coating agent, for example, the following properties of the coated workpiece can be achieved: - chemically inert, abrasion, scratch and wear resistant;
- schmutz-, staub- und wasserabweisend; säure- und laugenbeständig; chemikalienresistent;- dirt, dust and water repellent; acid and alkali resistant; resistant to chemicals;
- thermisches Aushärten unter 100 °C möglich; optisch neutral;- thermal curing possible below 100 ° C; optically neutral;
- umweltfreundlich und recyclingfähig;- environmentally friendly and recyclable;
- gute Haftfähigkeit (chemische Bindung) auf Substraten wie Metall, Kunststoff, Keramik, Stein, Beton und Glas;- good adhesion (chemical bond) to substrates such as metal, plastic, ceramic, stone, concrete and glass;
- hohe Korrosions- und Verschleißbeständigkeit bei extrem dünnen Schichten (μm-Bereich); für hohe klimatische Beanspruchung geeignet (Kondenswasser, Salzsprühnebel, Industrieatmosphäre, Freibewitteruπg mit UV-Belastung);- high corrosion and wear resistance with extremely thin layers (μm range); suitable for high climatic stress (condensation, salt spray, industrial atmosphere, outdoor exposure with UV exposure);
- Transparente und einfärbbare Oberflächen;- Transparent and colorable surfaces;
- Trennfähigkeit bis 70 bar.- Separability up to 70 bar.
Um eine besonders gleichmäßige Beschichtung des Werkstücks zu erreichen, ist bei der Wahl der Art, wie das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch mit dem Werkstück in Kontakt gebracht wird, auf die Zusammensetzung des Beschichtungsmittel-Gas-Gemischs zu achten. Es hat sich gezeigt, daß im wesentlichen drei Beschichtungseffekte zu beobachten sind. Zum einen ein Kondensationseffekt, bei dem das Aerosol das Werkstück umspült und wie ein Nebel auf der Oberfläche des Objekts kondensiert. Der Kondensationseffekt tritt im wesentlichen bei kleineren Teilchengrößen des in dem Trägergas eingemischten Beschichtungsmittels auf. Ferner besteht ein Gravitationseffekt, bei dem vor allem größere Teilchen durch die Erdanziehung beschleunigt nach unten bewegt werden und Werkstücke vor allem von oben beschichten. Schließlich ist ein Kinetik-Effekt festzustellen, bei dem die Teilchen durch ihre Bewegungsenergie bewegt auf der Oberfläche des Objekts aufschlagen und an dieser haften bleiben. Je nach Zusammensetzung des Beschichtungsmittels und des Spektrums der Teilchendurchmesser im Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch tritt einer der Beschichtungseffekte in den Vordergrund. So hat es sich gezeigt, daß besonders bei der Erzeugung von Nebel dieser mit einem Spektrum von Partikelgrößeπ erzeugt wird, das einer Gausskurve entspricht. Bei einer typischen Zusammensetzung eines Beschichtungsmaterials liegt das Häufigkeitsmaximum bei bestimmter Viskosität und bestimmter Temperatur bei einem Tröpfchendurchmesser von 500 nm. Die untere Grenze liegt bei 200 nm, die obere bei ca. 2 μm. Da die Tröpfchenmasse mit der dritten Potenz des Durchmesser wächst, liegt das Häufigkeitsmaximum des Massenspektrums jedoch bei über 2 μm. Der wesentliche Massenanteil des transportierten Beschichtungsmittels liegt somit bei den relativ wenigen großen Tropfen. Der Gravitationseffekt ist bei solch einer Zusammensetzung eines Beschichtungsmittel- Gas-Gemischs besonders ausgeprägt.In order to achieve a particularly uniform coating of the workpiece, the composition of the coating agent-gas mixture must be taken into account when choosing the way in which the coating agent-gas mixture is brought into contact with the workpiece. It has been shown that essentially three coating effects can be observed. Firstly, a condensation effect in which the aerosol washes around the workpiece and condenses like a mist on the surface of the object. The condensation effect essentially occurs with smaller particle sizes of the coating agent mixed into the carrier gas. There is also a gravitational effect, in which larger particles are accelerated downwards due to gravity and coat workpieces, especially from above. Finally, a kinetic effect can be observed, in which the particles move through the kinetic energy and hit the surface of the object and adhere to it. Depending on the composition of the coating agent and the spectrum of the particle diameter in the coating agent-gas mixture, one of the coating effects comes to the fore. It has been shown that, particularly when fog is generated, it is generated with a spectrum of particle size π that corresponds to a Gaussian curve. With a typical composition of a coating material, the frequency maximum is at a certain viscosity and a certain temperature at a droplet diameter of 500 nm. The lower limit is 200 nm, the upper limit is approx. 2 μm. However, since the droplet mass increases with the third power of the diameter, the maximum frequency of the mass spectrum is over 2 μm. The major part of the mass of the coating agent transported is therefore the relatively few large drops. The gravitational effect is particularly pronounced with such a composition of a coating agent-gas mixture.
Deshalb sollte die Art, wie das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch mit dem Werkstück in Kontakt gebracht wird, auf den im Vordergrund stehenden Beschichtungseffekt abgestimmt sein. Dies erfolgt vorzugsweise durch Maßnahmen, die sicherstellen, daß jeder Oberflächenabschnitt des Werkstücks mit allen Teilchen unterschiedlichen Durchmessers in Kontakt kommt. Dies erfolgt vor Allem durch Maßnahmen, die eine gleichmäßige Verteilung aller Teilchengrößen in dem Teil des Volumenraums herbeiführen, in dem sich das Werkstück befindet.For this reason, the way in which the coating agent-gas mixture is brought into contact with the workpiece should be matched to the coating effect which is in the foreground. This is preferably done by measures which ensure that each surface section of the workpiece comes into contact with all particles of different diameters. This is done primarily through measures that bring about an even distribution of all particle sizes in the part of the volume space in which the workpiece is located.
Bei vorgegebener Ausgestaltung des Volumenraums können jedoch alternativ Maßnahmen ergriffen werden, die das Spektrum der Teilchendurchmesser beeinflussen und somit ein anderer Beschichtungseffekt in den Vordergrund tritt. Neben der Wahl der Viskosität des Beschichtungsmittels lässt sich das Spektrum der Teilchengrößen besonders durch die Wahl der Temperatur und des Drucks beeinflussen. Höhere Temperaturen und niedrigere Viskositäten führen zu einem Spektrum mit kleineren Teilchen. Damit lässt sich der Kondensationseffekt unterstützen. Bevorzugt wird ein mittlerer Teilchendurchmesser bezogen auf die Anzahl der Teilchen von 250 bis 800 nm, insbesondere 400 bis 600 nm, verwendet, bzw. eingestellt. Der mittlere Teilchendurchmesser bezogen auf die Masse der Teilchen sollte 800 nm bis 6 μm, insbesondere 1 bis 3 μm betragen. Die Dominanz eines Beschichtungseffekts kann herbeigeführt werden, wenn ein Temperaturgefälle zwischen Werkstück und dem Volumenraum eingestellt wird. Dies kann auf einfache Weise dadurch erzeugt werden, daß das Werkstück erwärmt oder gekühlt in den Volumenraum eingebracht wird.With a given configuration of the volume space, however, measures can alternatively be taken which influence the spectrum of the particle diameter and thus a different coating effect comes to the fore. In addition to the choice of the viscosity of the coating agent, the spectrum of particle sizes can be influenced in particular by the choice of temperature and pressure. Higher temperatures and lower viscosities result in a spectrum with smaller particles. The condensation effect can thus be supported. An average particle diameter based on the number of particles of 250 to 800 nm, in particular 400 to 600 nm, is preferably used or set. The average particle diameter based on the mass of the particles should be 800 nm to 6 μm, in particular 1 to 3 μm. The dominance of a coating effect can be brought about if a temperature gradient between the workpiece and the volume space is set. This can be generated in a simple manner by introducing the workpiece into the volume space in a heated or cooled manner.
Bevorzugt wird das Beschichtungsverfahren unter im wesentlichen atmosphärischem Druck durchgeführt. Dies führt zu einem guten Anhaften des Beschichtungsmittels an dem Werkstück.The coating process is preferably carried out under essentially atmospheric pressure. This leads to a good adherence of the coating agent to the workpiece.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das Beschichtungsmittel-Gas- Gemisch in den Volumenraum eingeblasen. Dies ermöglicht das Einbringen eines bereits vorgemischten und in der Zusammensetzung auf den speziellen Einzelfall abgestimmten Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches. Zudem kann durch das Einblasen eine erhöhte Bewegung der einzelnen Schwebeteilchen erreicht werden, so daß sich eine insgesamt gleichmäßigere Verteilung der Beschichtungsmittelteilchen innerhalb des Volumenraums einstellt. Dies bewirkt in vorteilhafter Weise die Ausbildung einer ebenfalls gleichmäßigeren, d.h. insbesondere einer gleichmäßigeren dünnen Beschichtungsmittelschicht.According to a further feature of the invention, the coating agent-gas mixture is blown into the volume space. This enables the introduction of a coating agent / gas mixture which has already been premixed and the composition of which is matched to the specific individual case. In addition, an increased movement of the individual floating particles can be achieved by blowing in, so that an overall more uniform distribution of the coating agent particles is established within the volume space. This advantageously causes the formation of a more uniform, i.e. especially a more uniform thin coating layer.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das Beschichtungsmittel-Gas- Gemisch innerhalb des Volumenraums umgewälzt. Auch durch diese Maßnahme wird das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch in vorteilhafter Weise gleichmäßig im Volumenraum verteilt, so daß eine gleichfalls gleichmäßige Beschichtung sichergestellt ist. In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, daß je größer der Durchmesser der Beschichtungsmittelteilchen ist, desto stärker ist ihr Bestreben, sich in Richtung auf den Boden des Volumenraums abzusetzen. Eine Umwälzung des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches erfolgt somit nicht nur in Abhängigkeit der Dichte des Gemisches, sondern auch in Abhängigkeit des Durchmessers der Teilchen, wobei die Notwenigkeit einer Umwälzung mit steigendem Teilchendurchmesser zunimmt. Gemaß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch in einem geschlossenen Kreislauf gefuhrt wird Insbesondere aus gesundheitlichen bzw umweltpolitischen Gründen ist das Fuhren in einem geschlossenen Kreislauf von Vorteil Beispielsweise kann auf diese Weise sichergestellt werden, daß das Beschichtungsmittel oder Teilchen hiervon nicht ungewollt an die Umgebung abgegeben werden Zudem lassen sich auf einfachere Weise Reinigungssysteme installieren, die sowohl eine Wiederaufbereitung des Beschichtungsmittels an sich, als auch des Tragergases ermöglichenAccording to a further feature of the invention, the coating agent-gas mixture is circulated within the volume space. This measure also advantageously distributes the coating agent-gas mixture uniformly in the volume space, so that an equally uniform coating is ensured. In this context, it should be borne in mind that the larger the diameter of the coating agent particles, the more they strive to settle towards the bottom of the volume space. Circulation of the coating agent-gas mixture thus takes place not only as a function of the density of the mixture, but also as a function of the diameter of the particles, the need for circulation increasing with increasing particle diameter. According to a further feature of the invention, it is provided that the coating agent / gas mixture is conducted in a closed circuit. In particular for health or environmental reasons, driving in a closed circuit is advantageous. For example, it can be ensured in this way that the coating agent or particles of these are not released into the environment unintentionally. In addition, cleaning systems can be installed in a simpler manner, which enable the coating agent itself and the carrier gas to be reprocessed
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch über wenigstens eine Zufuhrungsleitung unter Druck in den Volumenraum eingeleitet wird und der resultierende Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch innerhalb des Volumenraums umwalzt Der Vorteil dieser Art von Umwälzung fuhrt zu einer sehr effektiven, schnellen und sicheren Aufbringung des Beschichtungsmittels Es sind zusätzliche kostenintensive Anlagenkomponenten zur Umwälzung nicht notwendig und der Volumenraum, in dem die Beschichtung vor sich geht, ist auf einfache Weise zu konstruieren und zu reinigen Auch laßt sich über den beaufschlagten Druck, wodurch das Beschichtungsmittel-Gas- Gemisch aus der Zufuhrung gedruckt wird, die Umwälzung und damit die Beschichtung beeinflussenAccording to a further feature of the invention it is provided that the coating agent-gas mixture is introduced under pressure into the volume space via at least one supply line and the resulting coating agent-gas mixture jet circulates the coating agent-gas mixture within the volume space. The advantage of this The type of circulation leads to a very effective, quick and safe application of the coating agent. Additional cost-intensive system components are not necessary for the circulation and the volume space in which the coating takes place can be constructed and cleaned in a simple manner applied pressure, whereby the coating agent-gas mixture is printed from the feed, influence the circulation and thus the coating
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl auf eine Innenflache des Volumenraums gerichtet wird Dadurch kann der Strahl eine vorteilhaft weiträumige Umwälzung und Verteilung des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches bewirken Verwendet man beispielsweise eine Kugel als Volumenraum, so kann der Strahl entlang der Innenflache umgelenkt werden, so daß ein Kugel füllender Wirbel entsteht Dadurch wird eine optimale Beschichtung gewährleistet Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß zwei Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahlen in gegenläufiger Richtung strömen. Es ist zum einen möglich, daß hierbei die Strahlen aufeinander prallen und starke Verwirbelungen hervorrufen, wodurch die bereits oben genannten Vorteile einer Umwälzung während der Beschichtung bestehen und zum zweiten ist es möglich parallel aneinander vorbeilaufende, gegenläufige Beschichtungsmittel-Gas- Gemisch-Strahlen zu erzeugen, die weitreichende Verwirbelungen über den gesamten Volumenraum bewirken. Bei Anordnung der gegenläufigen Strahlen auf verschiedenen Seiten zur Mittelachse des Volumenraums, kann ein weiträumiger Wirbel der den gesamten Volumenraum ausfüllt erzeugt werden. Die Vorteile der mit der Verwirbelung einhergehenden Umwälzung sind bereits eingehend genannt worden.According to a further feature of the invention, it is provided that the coating agent-gas mixture jet is directed onto an inner surface of the volume space. As a result, the jet can advantageously circulate and distribute the coating agent-gas mixture over a wide area. so the beam can be deflected along the inner surface, so that a ball-filling vortex is created. This ensures an optimal coating According to a further feature of the invention, it is provided that two coating agent-gas mixture jets flow in opposite directions. It is possible, on the one hand, that the jets collide with one another and cause strong turbulence, as a result of which the above-mentioned advantages of a circulation during the coating exist and, secondly, it is possible to generate opposing coating agent-gas-mixture jets running parallel to one another, which cause extensive turbulence across the entire volume. If the opposing beams are arranged on different sides to the central axis of the volume space, a large-scale vortex that fills the entire volume space can be generated. The advantages of the upheaval associated with the turbulence have already been mentioned in detail.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der wenigstens eine Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl in einer zur Horizontalen geneigten Richtung in den Volumenraum eintritt. Dies birgt vorteilhafte Möglichkeiten je nach Form des Volumenraums und des zu beschichtenden Werkstücks die Umwälzung des Beschichtungsmittel-Gas- Gemisches zu bestimmen. So können auch boden- und deckennahe Bereiche mit der notwendigen Teilchendichte versorgt werden.According to a further feature of the invention it is provided that the at least one coating agent-gas mixture jet enters the volume space in a direction inclined to the horizontal. Depending on the shape of the volume space and the workpiece to be coated, this offers advantageous possibilities for determining the circulation of the coating agent / gas mixture. This means that areas close to the floor and ceiling can be supplied with the necessary particle density.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl in einer zur Horizontalen nach oben geneigten Richtung und ein zweiter Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl in einer zur Horizontalen nach unten geneigten Richtung eingeleitet wird. Durch diese Ausrichtung zweier Strahlen, kann der gesamte Volumenraum vorteilhaft umgewälzt werden.According to a further feature of the invention it is provided that a coating agent-gas mixture jet is introduced in a direction inclined upwards to the horizontal and a second coating agent-gas mixture jet is introduced in a direction inclined downwards to the horizontal. By aligning two beams, the entire volume space can advantageously be circulated.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Werkstücke innerhalb des Volumenraums mittels eines Gestells positioniert werden. Dadurch können die Werkstücke bereits außerhalb des Volumenraums geeignet fixiert werden und mit dem Gestell in dem Volumenraum positioniert werden. So wird zum ersten eine sichere Positionierung und Entfernung der Werkstücke aus dem Volumenraum gewährleistet und zum zweiten kann eine geeignete Gestellausgestaltung gewählt werden, um eine optimale Umwälzung des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches zu bewerkstelligen.According to a further feature of the invention it is provided that the workpieces are positioned within the volume space by means of a frame become. As a result, the workpieces can already be suitably fixed outside the volume space and positioned with the frame in the volume space. This firstly ensures that the workpieces are positioned and removed safely from the volume space, and secondly that a suitable frame design can be selected in order to achieve an optimal circulation of the coating agent-gas mixture.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Werkstücke in dem Volumenraum bewegt, vorzugsweise auf einem Gestell um eine oder mehrere Achsen gedreht werden. Bei Beschichtungsverfahren, bei denen der Gravitationseffekt im Vordergrund steht, führt dies dazu, daß alle Oberflächen eines platten oder dreidimensionalen Werkstücks mindestens einmal während der Beschichtung in eine "nach oben" weisende Lage gebracht werden. Da beim Gravitationseffekt die Beschichtung im wesentlichen dadurch erreicht wird, daß schwere Tropfen gravitationsbedingt von oben auf "nach oben" weisende Oberflächen auftreffen, führt die vorgenannte Bewegung der Werkstücke zu einer gleichmäßigen Beschichtung aller Oberflächen. Bei Beschichtungsverfahren, bei denen der Kondensationseffekt im Vordergrund steht, ist eine Bewegung nicht erforderlich. Gleichwohl kann auch in diesen Verfahren eine Bewegung des Werkstückes vorgesehen sein.According to a further feature of the invention, it is provided that the workpieces are moved in the volume space, preferably rotated on a frame about one or more axes. In coating processes in which the gravitational effect is in the foreground, this leads to all surfaces of a flat or three-dimensional workpiece being brought into an "upward" position at least once during the coating. Since the coating in the gravitational effect is essentially achieved in that heavy drops, due to gravity, hit surfaces pointing "upwards" from above, the aforementioned movement of the workpieces leads to a uniform coating of all surfaces. Movement is not required for coating processes in which the condensation effect is paramount. Nevertheless, movement of the workpiece can also be provided in these methods.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorgesehen, die Temperatur des Beschichtungsmittels auf eine Temperatur von 15 bis 23°C einzustellen. Dies führt zu einer Verstärkung des Gravitationseffekts, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn die Werkstück nach der unmittelbar zuvor beschriebenen Art im Volumenraum bewegt werden.According to a further feature of the invention, the temperature of the coating agent is set to a temperature of 15 to 23 ° C. This leads to an intensification of the gravitational effect, which is particularly advantageous if the workpiece is moved in the volume space in the manner described immediately above.
Alternativ ist es vorgesehen, daß die Temperatur des Beschichtungsmittels auf 22 bis 40°C, vorzugsweise 35 bis 40°C eingestellt wird. Hierdurch wird die Teilchengröße des Beschichtungsmittels reduziert und der Kondensations-Effekt unterstützt. Damit können auch bei Volumenräumen, in denen die Werkstücke nicht bewegt werden, diese gut beschichtet werden.Alternatively, it is provided that the temperature of the coating agent is set at 22 to 40 ° C, preferably 35 to 40 ° C. This reduces the particle size of the coating agent and the condensation effect supported. This means that even in volume spaces in which the workpieces are not moved, they can be coated well.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch in Abhängigkeit einer vorgebbaren Funktion über eine Zuführungsleitung in den Volumenraum gefördert und nach Durchströmen des Volumenraums über eine Abgasleitung abgesogen wird. Auf diese Weise wird eine genaue Steuerung bzw. Regelung der Gemischatmosphäre innerhalb des Volumenraums ermöglicht und so kann im Bedarfsfall eine Nachförderung oder ein vorgeschaltetes Absaugen erfolgen. Ein maßgebliches Entscheidungskriterium ist hierbei die Dichte des Beschichtungsmittel-Gas- Gemisches.According to a further feature of the invention, it is provided that the coating agent-gas mixture is conveyed into the volume space via a feed line depending on a predefinable function and, after flowing through the volume space, is drawn off via an exhaust gas line. In this way, precise control or regulation of the mixture atmosphere within the volume space is made possible and, if necessary, subsequent delivery or an upstream suction can take place. A key decision criterion is the density of the coating agent-gas mixture.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das Beschichtungsmittel-Gas- Gemisch nach einem Absaugen aus dem Volumenraum gefiltert. Hierdurch wird gewährleistet, daß nicht ungewollt Teilchen in die Umgebung gelangen. Abhängig vom jeweiligen Anwendungsfall eigenen sich bevorzugt ein Aktivkohlefilter.According to a further feature of the invention, the coating agent-gas mixture is filtered after being extracted from the volume space. This ensures that particles do not get into the environment unintentionally. Depending on the particular application, an activated carbon filter is preferred.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Dichte des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches im Volumenraum erfaßt und zur Einstellung eines vorgebbaren Wertes im Bedarfsfall nachgeregelt. Das Aufrechthalten einer vorbestimmten Dichte ist insofern von mitentscheidender Wichtigkeit für die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbare Beschichtungsgüte, als daß die in einem abhängigen Funktionenverhältnis zur Verweilzeit des Werkstücks im Volumenraum stehende Gemischdichte entscheidenden Einfluß auf die sich pro Zeiteinheit ausbildende Schichtdicke hat. Durch zusätzliche Umwälzbewegungen des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches im Volumenraum kann diese Abhängigkeit zwar variiert werden, doch ist insbesondere die Dichte des Gemisches ein bevorzugtes Maß dafür, um festzustellen, wie viele Beschichtungsmittelteilchen pro Volumenteil im Gas enthalten sind. Vorzugsweise wird die Dichte des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches optisch erfaßt. Diese Art der Erfassung ist einfach durchzuführen und über dem zuverlässig.According to a further feature of the invention, the density of the coating agent-gas mixture is recorded in the volume space and readjusted to set a predeterminable value if necessary. Maintaining a predetermined density is of decisive importance for the coating quality that can be achieved with the method according to the invention, in that the mixture density, which is dependent on the functional ratio to the dwell time of the workpiece in the volume space, has a decisive influence on the layer thickness that forms per unit of time. Although this dependency can be varied by additional circulating movements of the coating agent-gas mixture in the volume space, the density of the mixture in particular is a preferred measure for determining how many coating agent particles are contained in the gas per part by volume. The density of the coating agent / gas mixture is preferably detected optically. This kind detection is easy to perform and reliable.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das Beschichtungsmittel in flüssiger und/oder fester Form in den Gasstrom eingemischt. Wie bereits oben ausgeführt, liegt dann je nach Art der Entstehung des Beschichtungsmittel-Gas- Gemisches, entweder Rauch oder Staub vor; im Falle von flüssigen Beschichtungsmittelteilchen liegt Nebel vor.According to a further feature of the invention, the coating agent is mixed into the gas stream in liquid and / or solid form. As already explained above, depending on the type of formation of the coating agent-gas mixture, either smoke or dust is present; there is fog in the case of liquid coating agent particles.
Zur Bildung des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches wird gemäß einem weiteren vorteilhaften Vorschlag der Erfindung ein Inertgas, vorzugsweise Stickstoff, verwendet. Insbesondere die Empfindlichkeit mancher Beschichtungsmittel gegenüber beispielsweise in der Umgebungsluft enthaltende Feuchtigkeit kann somit berücksichtigt und unerwünschte Reaktion können so unterbunden werden. Auch können sich so keine explosiven Gemische ausbilden. Aber auch trockene Luft ist als Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch einsetzbar, wenn die Beschichtungskammer expolsionssicher ausgeführt wird.According to a further advantageous proposal of the invention, an inert gas, preferably nitrogen, is used to form the coating agent-gas mixture. In particular, the sensitivity of some coating compositions to, for example, moisture contained in the ambient air can thus be taken into account and undesired reactions can thus be prevented. In this way, no explosive mixtures can form. But dry air can also be used as a coating agent-gas mixture if the coating chamber is designed to be explosion-proof.
Neben den vorgenannten transparenten Lacksystemen können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch andere Beschichtungsmittel verarbeitet und auf die Oberfläche eines Werkstücks ausgetragen werden, entscheidend ist jedoch, daß sich das jeweilige Beschichtungsmittel derart feinstverteilen läßt, daß Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von 10'8 m bis 10'6 m vorliegen, so daß, wie zuvor beschrieben, ein Aerosol mit Nanokompositen ausgebildet werden kann.In addition to the aforementioned transparent coating systems, other coating agents can also be processed and applied to the surface of a workpiece using the method according to the invention, but it is crucial that the respective coating agent can be finely divided such that particles with a particle diameter of 10 8 m to 10 6 m are present, so that, as described above, an aerosol with nanocomposites can be formed.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird mit der Erfindung zur L ö s u n g vorgeschlagen, eine Vorrichtung zur Durchführung des zuvor dargelegten Verfahrens, gekennzeichnet durch einen Volumenraum, eine Zuführungs- und eine Abführungsleitung für das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches sowie eine Umwälzeinrichtung. Erfindungsgemäß wird innerhalb des Volumenraums eine Beschichtungsmittel- Gas-Atmosphäre geschaffenen. Das zu beschichtende Werkstück wird dann innerhalb des Volumenraums angeordnet, vorzugsweise in die Atmosphäre eingetaucht und dabei von dem die Beschichtungsmittelteilchen tragenden Gas umspült. Um dafür Sorge zu tragen, daß eine in jeder Hinsicht annähernd gleiche Beschichtung des Werkstücks erfolgt, ist das im Volumenraum befindliche Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch umzuwälzen, so daß sich eine gleichmäßige Verteilung der Beschichtungsmittelteilchen über den gesamten Volumenraum einstellt. Zum diesem Zweck verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung über eine entsprechende Umwälzeinrichtung. Für eine Zuführung bzw. Abführung des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung über entsprechende Zuführungs- und Abführungsleitungen.With regard to the device, the invention proposes a device for carrying out the method described above, characterized by a volume space, a feed and a discharge line for the coating agent-gas mixture and a circulating device. According to the invention, a coating agent gas atmosphere is created within the volume space. The workpiece to be coated is then arranged within the volume space, preferably immersed in the atmosphere and washed around by the gas carrying the coating agent particles. In order to ensure that the workpiece is coated in almost the same way in all respects, the coating agent-gas mixture in the volume space must be circulated so that a uniform distribution of the coating agent particles over the entire volume space is established. For this purpose, the device according to the invention has a corresponding circulation device. The device according to the invention has corresponding feed and discharge lines for feeding or discharging the coating agent / gas mixture.
Insgesamt wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine leicht zu handhabende, wirtschaftlich zu betreibende und auch industriellen Großanforderungen gerecht werdende Einrichtung zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens zur Verfügung gestellt.Overall, the device according to the invention provides an easy-to-use, economical to operate and also meets large industrial requirements device for carrying out the method described above.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die Umwälzeinrichtung einen Lüftungsventilator auf. Andere Arten der Umwälzung sind in gleichem Maße denkbar, doch stellt insbesondere der Lüftungsventilator eine leicht zu handhabende, wenig kostenintensive und im Reparaturfall eine einfach auszutauschende Komponente dar.According to a further feature of the invention, the circulating device has a ventilation fan. Other types of circulation are equally conceivable, but in particular the ventilation fan is an easy-to-use, less cost-intensive component and an easy-to-replace component in the event of a repair.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß zum Beispiel der Volumenraum in einen Beschichtungsraum, eine erste Kammer und eine zweite Kammer unterteil ist, wobei der Beschichtungsraum und die erste Kammer sowie die erste Kammer und die zweite Kammer jeweils strömungstechnisch miteinander in Verbindung stehen. Sinn und Zweck dieser Aufteilung besteht in einer optimierten Umwälzung. Durch den Ventilator, der zwischen der ersten und der zweiten Kammer angeordnet ist, entsteht in der zweiten Kammer ein Unterdruck. Dieser sorgt dafür, daß das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch von der einen Kammer in die andere Kammer und von da aus in den Beschichtungsraum umgewälzt wird. Vorzugsweise wird hierbei zudem eine Querumwälzung durch zusätzliche strömungstechnische Verbindungen sichergestellt.According to a further feature of the invention, it is provided that, for example, the volume space is subdivided into a coating space, a first chamber and a second chamber, the coating space and the first chamber as well as the first chamber and the second chamber each being in fluid communication. The purpose of this division is to optimize circulation. The fan, which is arranged between the first and the second chamber, creates a in the second chamber Vacuum. This ensures that the coating agent-gas mixture is circulated from one chamber into the other chamber and from there into the coating space. In this case, transverse circulation is preferably also ensured by additional fluidic connections.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung erfolgt die strömungstechnische Verbindung jeweils mittels schlitzartig ausgebildete Durchbrüche. Diese Art der strömungstechnischen Verbindung ist vergleichsweise einfach umzusetzen und ermöglicht je nach Ausrichtung der Durchbrüche eine nahezu vollständige Durchmischung, d.h. Umwälzung des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches.According to a further feature of the invention, the fluidic connection takes place in each case by means of slit-like openings. This type of fluidic connection is comparatively easy to implement and, depending on the orientation of the openings, enables almost complete mixing, i.e. Circulation of the coating agent-gas mixture.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist wenigstens eineAccording to a further feature of the invention, at least one
Zuführungsleitung am Volumenraum angebracht, aus der ein dasSupply line attached to the volume space from which a
Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch im Volumenraum umwälzender Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl einleitbar ist.Coating agent-gas mixture in the volume space circulating coating agent-gas mixture jet can be introduced.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind mehrere Zuführungsleitungen am Volumenraum angebracht, aus denen gegenläufig gerichtete Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahlen in den Volumenraum einleitbar sind.According to a further feature of the invention, a plurality of supply lines are attached to the volume space, from which oppositely directed coating agent-gas-mixture jets can be introduced into the volume space.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind mehrere Zuführungsleitungen am Volumenraum angebracht, aus denen jeweils wenigstens ein Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl zur Horizontalen geneigt einleitbar ist.According to a further feature of the invention, a plurality of supply lines are attached to the volume space, from each of which at least one coating agent-gas mixture jet can be introduced inclined to the horizontal.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind mehrere Zuführungsleitungen am Volumenraum angebracht, wobei ein Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl zur Horizontalen nach oben geneigt einleitbar ist und ein zweiter Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl zur Horizontalen nach unten geneigt einleitbar ist. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Zuführungsleitung in den Seitenwänden angebracht. Der Vorteil dieser Anordnung ist eine einfache Anbringung der Zuführungsleitungen. Im Deckel müßten beim öffnen des Volumenraums die Zuführungsleitungen mit bewegt werden, was durch die erfindungsgemäße Vorrichtung vermeidbar ist. Der Boden ist wegen seiner erschwerten Zugänglichkeit ebenfalls für Zuführungsleitungen ungeeignet.According to a further feature of the invention, a plurality of supply lines are attached to the volume space, wherein a coating agent-gas mixture jet can be introduced inclined upwards to the horizontal and a second coating agent-gas mixture jet can be introduced inclined downwards to the horizontal. According to a further feature of the invention, the feed line is mounted in the side walls. The advantage of this arrangement is the simple attachment of the feed lines. The supply lines would have to be moved in the lid when opening the volume space, which can be avoided by the device according to the invention. The floor is also unsuitable for supply lines due to its difficult access.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Zuführleitung für das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch derart kurz ausgebildet, daß die Entmischung des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch im wesentlichen verhindert wird. Besonders bei einer Vielzahl großer, schwerer Teilchen hat es sich gezeigt, daß diese mit den Wänden der Zuführleitungen kollidieren und an diesen haften bleiben oder in den Zuführleitungen gravitationsbedingt absinken. Damit stehen sie für die Beschichtung des Werkstücks nicht mehr zu Verfügung. Dies wird verhindert, indem die Zuführleitungen, insbesondere ab dem Abschnitt, in dem das Beschichtungsmittel dem Trägergas zugefügt wird, entsprechend kurz und mit großem Querschnitt ausgelegt werden.According to a further feature of the invention, the feed line for the coating agent-gas mixture is so short that the separation of the coating agent-gas mixture is essentially prevented. Particularly with a large number of large, heavy particles, it has been shown that these collide with the walls of the feed lines and adhere to them or sink in the feed lines due to gravity. This means that they are no longer available for coating the workpiece. This is prevented by designing the supply lines, in particular from the section in which the coating agent is added to the carrier gas, to be correspondingly short and with a large cross section.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist im Volumenraum ein Gestell zur Aufnahme und Positionierung der Werkstücke befindlich.According to a further feature of the invention, a frame for receiving and positioning the workpieces is located in the volume space.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Drehvorrichtung für das Gestell vorgesehen, das ein Drehen der auf dem Gestell befindlichen Werkstücke um eine oder mehrere Achsen ermöglicht.According to a further feature of the invention, a rotating device is provided for the frame, which enables the workpieces on the frame to be rotated about one or more axes.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Zuführleitung oberhalb des Werkstücks angeordnet, insbesondere mit deutlichem Abstand zum Werkstück, so daß sich die am Gravitationseffekt teilhabenden Teilchen gut über den horizontalen Querschnitt des Volumenraums verteilen können, bevor sie auf das Werkstück treffen. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung hat der Beschichtungsraum die Form eines Rotationskörpers. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß sich leicht ein den Volumenraum ausfüllender Wirbel bildet, da die Beschichtungsmittel-Gas- Gemisch-Strahlen von den Wänden mit geringem Energieverlust umgelenkt werden.According to a further feature of the invention, the feed line is arranged above the workpiece, in particular at a considerable distance from the workpiece, so that the particles participating in the gravitational effect can be distributed well over the horizontal cross section of the volume space before they strike the workpiece. According to a further feature of the invention, the coating space has the shape of a rotating body. This has the advantage that a vortex filling the volume space is easily formed since the coating agent-gas mixture jets are deflected by the walls with little energy loss.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein strömungstechnisch an die Zuführungsleitung angeschlossener Vorratsbehälter für das Beschichtungsmittel- Gas-Gemisch vorgesehen. Aus diesem Vorratsbehälter kann in vorteilhafter Weise je nach Bedarf die gewünschte Menge an Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch abgegeben werden. Ein weiterer Vorteil eines solchen Vorratsbehälters besteht darin, daß bereits innerhalb des Vorratsbehälters ein Druck- und Teilchenausgleich des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches mit der Folge eintritt, daß das den Vorratsbehälter über die Zuführungsleitung verlassende und in den Volumenraum einströmende Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch stets zumindest annähernd die gleiche Dichte aufweist.According to a further feature of the invention, a storage container for the coating agent / gas mixture is provided which is connected to the supply line in terms of flow technology. The desired amount of coating agent / gas mixture can advantageously be dispensed from this storage container as required. Another advantage of such a storage container is that pressure and particle equalization of the coating agent-gas mixture already occurs within the storage container, with the result that the coating agent-gas mixture leaving the storage container via the supply line and flowing into the volume space always at least has approximately the same density.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist innerhalb der Abführungsleitung ein Filter, vorzugsweise ein Aktivkohlefilter oder auch ein Flüssigkeitsfilter, auswechselbar angeordnet. Auf diese Weise können Teilchen, die nicht in die Umgebung gelangen dürfen, auf einfache und effiziente Weise aus dem System ausgefiltert und entsorgt bzw. wiedergewonnen werden.According to a further feature of the invention, a filter, preferably an activated carbon filter or also a liquid filter, is arranged interchangeably within the discharge line. In this way, particles that must not get into the environment can be filtered out of the system in a simple and efficient manner and disposed of or recovered.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine optische Meßeinrichtung zur Erfassung der Dichte des im Volumenraum befindlichen Beschichtungsmittel- Gas-Gemisches vorgesehen. Zudem kann eine Regelungseinrichtung vorgesehen sein, die mit der Meßeinrichtung die Dichte des im Volumenraum befindlichen Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches mißt und ein der Dichte entsprechendes Signal abgibt, die mit einer Vergleichsschaltung dieses Signal mit einem vorgebbaren Dichtewert vergleicht und im Bedarfsfall eine Dichtänderung veranlaßt. Dies ermöglicht eine kontinuierliche Verfahrensdurchführung mit stets reproduzierbaren Beschichtungsergebnissen.According to a further feature of the invention, an optical measuring device is provided for detecting the density of the coating agent-gas mixture located in the volume space. In addition, a control device can be provided which measures the density of the coating agent-gas mixture in the volume space with the measuring device and emits a signal corresponding to the density, which compares this signal with a predeterminable density value using a comparison circuit and, if necessary, causes a change in density. This enables the process to be carried out continuously at all times reproducible coating results.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung anhand der Figuren. Diese zeigen:Further features and advantages of the invention result from the description with reference to the figures. These show:
Fig. 1 : eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Umwälzeinrichtung,1: a schematic side view of an inventive device for performing the method with a circulating device,
Fig. 2: eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit zwei Zuführungsleitungen, die ohne gesonderter Umwälzeinrichtung arbeitet.2 shows a perspective illustration of a device according to the invention for carrying out the method with two feed lines, which works without a separate circulating device.
Fig.3 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Drehvorrichtung für ein Gestell zur Aufnahme der Werkstücke.3 shows a perspective view of a device according to the invention for carrying out the method with a rotating device for a frame for receiving the workpieces.
Fig. 1 zeigt ein durch Seitenwände 2, einen Boden 3 und einen Deckel 4 begrenzten Volumenraum 1. Der Volumenraum 1 ist gegenüber der ihn umgebenden Atmosphäre dicht verschlossen.1 shows a volume space 1 delimited by side walls 2, a bottom 3 and a cover 4. The volume space 1 is sealed off from the atmosphere surrounding it.
Der Volumenraum ist unterteilt in einen Beschichtungsraum 5, eine erste Kammer 6 und eine zweite Kammer 7. Dabei stehen der Beschichtungsraum 5 und die erste Kammer 6 sowie die erste Kammer 6 und die zweite Kammer 7 jeweils strömungstechnisch miteinander in Verbindung. Die erste Kammer 6 ist ihrerseits in zwei äußere Bereiche 8 und 9 sowie einen mittleren Bereich 10 untergliedert. Der mittlere Bereich 10 der ersten Kammer 6 steht über einen Ventilator 11 mit der zweiten Kammer 7 in strömungstechnischer Verbindung. Zudem sind schlitzartig ausgebildete Durchbrüche 12 und 13 zwischen dem Bearbeitungsraum 5 und der ersten Kammer 6 sowie 19 und 20 zwischen der ersten und der zweiten Kammer 6 und 7 vorgesehen. Darüber hinaus liegen Durchbrüche 14 und 15 zwischen dem Beschichtungsraum 5 und dem mittleren Bereich 10 der ersten Kammer 6 vor. Der Ventilator 11 bläst von der zweiten Kammer 7 in die erste Kammer 6 und zwar in den mittleren Bereich 10 der ersten Kammer 6. Dadurch entsteht ein Unterdruck in der zweiten Kammer 7. Als Folge hiervon wird durch die Durchbrüche 12, 13, 19 und 20 zwischen dem Bearbeitungsraum 5 und der zweiten Kammer 7 die im Bearbeitungsraum 5 befindliche Beschichtungsmittel-Atmosphäre angesaugt. Über den Ventilator 11 gelangt die angesaugte Atmosphäre sodann in den mittleren Bereich 10 der zweite Kammer 6. Die Durchbrüche 12 und 13 sind im Vergleich zu den Durchbrüchen 14 und 15 versetzt angeordnet, so daß nicht ein einfaches Durchblasen der angesaugten Atmosphäre stattfindet, sondern es vielmehr zu einer Quervermischung kommt.The volume space is subdivided into a coating space 5, a first chamber 6 and a second chamber 7. The coating space 5 and the first chamber 6 as well as the first chamber 6 and the second chamber 7 are each in fluid communication. The first chamber 6 is in turn divided into two outer regions 8 and 9 and a central region 10. The central region 10 of the first chamber 6 is in fluidic connection with the second chamber 7 via a fan 11. In addition, slit-like openings 12 and 13 are provided between the processing space 5 and the first chamber 6 and 19 and 20 between the first and second chambers 6 and 7. In addition, there are openings 14 and 15 between the coating space 5 and the central region 10 of the first chamber 6. The fan 11 blows from the second chamber 7 into the first chamber 6, specifically into the central region 10 of the first chamber 6. This creates a negative pressure in the second chamber 7. As a result, the openings 12, 13, 19 and 20 the coating agent atmosphere located in the processing space 5 is sucked in between the processing space 5 and the second chamber 7. The sucked-in atmosphere then passes through the fan 11 into the central region 10 of the second chamber 6. The openings 12 and 13 are staggered in comparison to the openings 14 and 15, so that the sucked-in atmosphere is not simply blown through, but rather it cross-mixing occurs.
Für die Zuführung bzw. Abführung eines Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches ist eine entsprechende Zuführungsleitung 16 sowie eine Abführungsleitung 17 vorgesehen. Ein strömungstechnisch an die Zuführungsleitung angeschlossener Vorratsbehälter für das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch ist mit 18 bezeichnet. Aus diesem Vorratsbehälter 18 kann je nach Bedarf die gewünschte Menge an Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch abgegeben werden.A corresponding supply line 16 and a discharge line 17 are provided for the supply or discharge of a coating agent / gas mixture. A reservoir for the coating agent-gas mixture that is connected to the supply line in terms of flow technology is designated by 18. The desired amount of coating agent-gas mixture can be dispensed from this storage container 18 as required.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden feinstverteilte Beschichtungsmittel bereitgestellt, die mittels eines Gasstromes in den Volumenraum 1 gefördert werden und im Beschichtungsraum 5 vorzugsweise ein in die dort herrschende Atmosphäre eingetauchtes Werkstück umspülen. Dabei wird auf dem Werkstück ein Schichtdicke ausgebildet, die in ihrer Dicke unterhalb der Wellenlänge des sichtbaren Lichts liegt. Somit sind etwaige strukturelle Veränderungen oder ungewünschte Oberflächeneffekte für das menschliche Auge unsichtbar und mithin nicht wahrnehmbar. Die Zuführungsleitung 16 und die Durchbrüche 14 und 15 so ausgerichtet, daß die Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahlen eine weitläufige Umwälzung im Beschichtungsraum 5 bevorzugen. Das aufzutragende Beschichtungsmittel wird in Teilchen mit einemWith the method according to the invention, finely divided coating agents are provided, which are conveyed into the volume space 1 by means of a gas flow and which preferably wash around a workpiece immersed in the atmosphere prevailing in the coating space 5. A layer thickness is formed on the workpiece which is below the wavelength of visible light. Any structural changes or undesired surface effects are therefore invisible to the human eye and therefore imperceptible. The feed line 16 and the openings 14 and 15 are aligned in such a way that the coating agent-gas-mixture jets prefer extensive circulation in the coating space 5. The coating agent to be applied is divided into particles with a
Teilchendurchmesser von 10"8m bis 10"6m feinstverteilt. Die Teilchen werden sodann in einen Gasstrom eingemischt, so daß ein aus Trägergas und Beschichtungsmittelschwebeteilchen bestehendes Aerosol entsteht. Dieses wird in den gegenüber der umgebenden Atmosphäre abgedichteten Volumenraum 1 geführt. Umher schwebende Teilchen des Beschichtungsmittels treffen auf die Oberfläche des innerhalb des Beschichtungsraums 5 angeordneten und in dieser Figur nicht dargestellten Werkstücks und benetzen diese, so daß in Abhängig der Dichte des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches sowie der Verweilzeit des Werkstücks innerhalb dieser Atmosphäre eine geschlossene Oberflächenbeschichtung erzielt wird, deren Schichtdicke der Teilchendurchmesser des Beschichtungsmittels entsprechend im nm-Bereich liegen.Particle diameters from 10 "8 m to 10 " 6 m finely distributed. The particles are then mixed into a gas stream so that an aerosol consisting of carrier gas and coating agent suspended particles is formed. This is led into the volume space 1, which is sealed off from the surrounding atmosphere. Floating particles of the coating agent hit and wet the surface of the workpiece arranged within the coating space 5 and not shown in this figure, so that, depending on the density of the coating agent-gas mixture and the dwell time of the workpiece within this atmosphere, a closed surface coating is achieved whose layer thickness corresponds to the particle diameter of the coating agent in the nm range.
Fig. 2 zeigt ein durch eine Seitenwand 23, einen Boden 22 und einen Deckel 24 begrenzten Volumenraum 21. Der Volumenraum 21 ist gegenüber der ihn umgebenden Atmosphäre dicht verschlossen. In dieser Ausführungsform ist der gesamte Volumenraum 21 gleichzeitig der Beschichtungsraum.2 shows a volume space 21 delimited by a side wall 23, a bottom 22 and a cover 24. The volume space 21 is sealed off from the atmosphere surrounding it. In this embodiment, the entire volume space 21 is simultaneously the coating space.
In den Seitenwänden 23 sind zwei Zuführungsleitungen 25 und 26 angebracht, durch die Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch eingeströmt wird. Die Zuführungsleitungen 25 und 26 sind so angeordnet, daß sie sich auf der voneinander gegenüberliegenden Seite befinden. Die Zuführungsleitung 26 ist zur Horizontalen nach unten geneigt und weist auf den vorderen Teil der Seitenwand 23. Die Zuführungsleitung 25 ist zur Horizontalen nach oben geneigt und weist auf den hinteren Teil der Seitenwand 23. Die Zuführungsleitung 26 befindet sich etwas höher in der Seitenwand 23 als die Zuführungsleitung 25. Dadurch sind die Zuführungsleitungen 25 und 26 so ausgerichtet, daß die aus ihnen austretenden Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahlen gegenläufig orientiert sind und in dem Volumenraum wird eine weitläufige Umwälzung erzielt. Wegen der Ausrichtung der Zuführungsleitungen 25 und 26 auf die Seitenwand 23 ist gewährleistet, daß die austretenden Strahlen umgelenkt werden und einen weiträumigen Wirbel entlang der Seitenwand 23 um die senkrechte Mittelachse des Volumenraums 21 herum erzeugen.In the side walls 23 there are two feed lines 25 and 26 through which the coating agent-gas mixture flows. The feed lines 25 and 26 are arranged so that they are on the opposite side. The feed line 26 is inclined downwards to the horizontal and points to the front part of the side wall 23. The feed line 25 is inclined upwards to the horizontal and points to the rear part of the side wall 23. The feed line 26 is located somewhat higher in the side wall 23 than the feed line 25. As a result, the feed lines 25 and 26 are aligned such that the coating agent-gas-mixture jets emerging from them are oriented in opposite directions and extensive circulation is achieved in the volume space. Because of the alignment of the feed lines 25 and 26 on the side wall 23 it is ensured that the emerging rays are deflected and generate a wide swirl along the side wall 23 around the vertical central axis of the volume space 21.
Ein strömungstechnisch an die Zuführungsleitungen 25 und 26 angeschlossener Vorratsbehälter für das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch kann je nach Bedarf die gewünschte Menge an Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch abgeben. Das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch wird unter Druck in den Volumenraum 21 gepreßt, um die entsprechende Geschwindigkeit zu besitzen, die eine ausreichende Umwälzung des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches gewährleistet.A reservoir for the coating agent-gas mixture connected to the supply lines 25 and 26 in terms of flow technology can deliver the desired amount of coating agent-gas mixture as required. The coating agent-gas mixture is pressed under pressure into the volume space 21 in order to have the corresponding speed, which ensures a sufficient circulation of the coating agent-gas mixture.
Der Deckel 24 des Volumenraums 21 ist als Glocke ausgestaltet, in der eine Abführungsleitung 27 angeschlossen ist, in der sich ein Ventil 28 zur Steuerung des austretenden Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches befindet. Innerhalb des Volumenraums 21 befinden sich Gestelle und Träger 29 für die Positionierung der zu beschichtenden Werkstücke. Die Gestelle und Träger 29 sind im Deckel 24 befestigt.The cover 24 of the volume space 21 is designed as a bell, in which a discharge line 27 is connected, in which a valve 28 for controlling the emerging coating agent-gas mixture is located. Racks and supports 29 for positioning the workpieces to be coated are located within the volume space 21. The frames and supports 29 are fastened in the cover 24.
Fig. 3 zeigt einen Volumenraum 1 mit einer Zuführleitung 30 und einer Abführleitung 31 sowie einem nicht näher dargestellten Deckel zum Öffnen des Volumenraums 1. In dem Volumenraum 1 ist ein Gestell 32 angeordnet, das Aufnahmen 33 für Werkstücke 34 hat. Die Aufnahmen 33 sind auf Montagestangen 35 angeordnet, die auf Drehtellern 36 befestigt sind. Mindestens ein Drehteller 36 und ggf. die Montagestangen 35 sind mit einer nicht näher dargestellten Drehvorrichtung verbunden.3 shows a volume space 1 with a feed line 30 and a discharge line 31 as well as a cover (not shown in more detail) for opening the volume space 1. A frame 32 is arranged in the volume space 1 and has receptacles 33 for workpieces 34. The receptacles 33 are arranged on mounting rods 35 which are fastened on turntables 36. At least one turntable 36 and possibly the mounting rods 35 are connected to a rotating device, not shown.
Durch die Drehvorrichtung werden die Drehteller 36 und die Montagestangen 35 in die in der Zeichnung mit Pfeilen angedeuteten Richtungen gedreht. Dadurch werden die Werkstücke 34 in dem Volumenraum 1 gedreht, so daß eine gute Beschichtung der Werkstück mit Beschichtungsmittel, das dem Volumenraum 1 über die Zuführleitung 30 als Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch zugeführt wird, erfolgt.The turntable 36 and the mounting rods 35 are rotated by the rotating device in the directions indicated by arrows in the drawing. Thereby, the workpieces 34 are rotated in the volume space 1, so that a good coating of the workpiece with coating agent, the volume space 1 is supplied via the feed line 30 as a coating agent-gas mixture.
In dem Volumenraum 1 wird ein atmosphärischer Druck gehalten, indem dem Volumenraum 1 über die Abführleitung 31 Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch in entsprechender Menge entzogen wird. An atmospheric pressure is maintained in the volume space 1 by withdrawing a corresponding amount of the coating agent-gas mixture from the volume space 1 via the discharge line 31.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Volumenraum1 volume space
2 Seitenwand2 side wall
3 Boden3 floor
Deckelcover
5 Beschichtungsraum erste Kammer zweite Kammer äußere Bereich äußere Bereich5 coating chamber first chamber second chamber outer area outer area
10 mittlere Bereich10 middle area
1 1 Ventilator1 1 fan
12 Durchbruch12 breakthrough
13 Durchbruch13 breakthrough
14 Durchbruch14 breakthrough
15 Durchbruch15 breakthrough
16 Zuführungsleitung16 supply line
17 Abführungsleitung17 drain pipe
18 Vorratsbehälter 9 Durchbruch 0 Durchbruch 1 Volumenraum 2 Boden 3 Seitenwand 4 Deckel 5 Zuführungsleitung 6 Zuführungsleitung 7 Abführungsleitung 8 Ventil 9 Gestell Zuführleitung18 storage container 9 breakthrough 0 breakthrough 1 volume 2 bottom 3 side wall 4 lid 5 feed line 6 feed line 7 outlet line 8 valve 9 frame feed
Abführleitungdischarge
Gestellframe
Aufnahmeadmission
Werkstückworkpiece
Montagestangemounting bar
Drehteller turntable

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Auftragen eines Beschichtungsmittels auf die Oberfläche eines Werkstücks, bei dem das Beschichtungsmittel feinstverteilt in einen Gasstrom eingemischt wird, das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch in einen gegenüber der umgebenden Atmosphäre abgedichteten Volumenraum geführt wird und ein innerhalb des Volumenraums angeordnetes Werkstück vom Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch umspült wird.1. A method for applying a coating agent to the surface of a workpiece, in which the coating agent is mixed in a finely divided manner in a gas stream, the coating agent-gas mixture is guided into a volume space sealed from the surrounding atmosphere and a workpiece arranged within the volume space is separated from the coating agent. Gas mixture is washed around.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch in den Volumenraum eingeblasen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the coating agent-gas mixture is blown into the volume space.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch gleichmäßig im Volumenraum verteilt wird.3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the coating agent-gas mixture is distributed evenly in the volume space.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch innerhalb des Volumenraums umgewälzt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the coating agent-gas mixture is circulated within the volume space.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the coating agent-gas mixture is carried out in a closed circuit.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch über wenigstens eine Zufuhrungsleitung unter Druck in den Volumenraum eingeleitet wird und der resultierende Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch innerhalb des Volumenraums umwalzt Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the coating agent-gas mixture is introduced under pressure into the volume space via at least one supply line and the resulting coating agent-gas mixture jet circulates the coating agent-gas mixture within the volume space
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl auf eine Innenflache des Volumenraums gerichtet wirdMethod according to one of claims 1 to 6, characterized in that the coating agent-gas mixture jet is directed onto an inner surface of the volume space
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahlen in gegenläufiger Richtung strömenMethod according to one of claims 1 to 7, characterized in that two coating agent-gas mixture jets flow in opposite directions
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl in einer zur Horizontalen geneigten Richtung in den Volumenraum eintrittMethod according to one of claims 1 to 8, characterized in that the at least one coating agent-gas mixture jet enters the volume space in a direction inclined to the horizontal
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl in einer zur Horizontalen nach oben geneigten Richtung und ein zweiter Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch- Strahl in einer zur Horizontalen nach unten geneigten Richtung eingeleitetMethod according to one of claims 1 to 9, characterized in that a coating agent-gas mixture jet in a direction inclined upward to the horizontal and a second coating agent-gas mixture jet in a direction inclined downward to the horizontal
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstucke innerhalb des Volumenraums mittels eines Gestells positioniert werdenMethod according to one of claims 1 to 10, characterized in that the workpieces are positioned within the volume space by means of a frame
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß das in dem Volumenraum angeordnete Werkstuck in dem Volumenraum bewegt wird Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the workpiece arranged in the volume space is moved in the volume space
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück mittels des Gestells gedreht wird.13. The method according to claim 12, characterized in that the workpiece is rotated by means of the frame.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch in Abhängigkeit eine vorgebbaren Funktion über eine Zuführungsleitung in den Volumenraum gefördert und nach Durchströmen des Volumenraums über eine Abgasleitung abgesogen wird.14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the coating agent-gas mixture is promoted depending on a predetermined function via a feed line in the volume space and is drawn off after flowing through the volume space via an exhaust line.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch nach einem Absaugen aus dem Volumenraum gefiltert wird.15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the coating agent-gas mixture is filtered after suction from the volume space.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches im Volumenraum erfaßt und zur Einstellung eines vorgebbaren Wertes im Bedarfsfall nachgeregelt wird.16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the density of the coating agent-gas mixture is detected in the volume space and readjusted to set a predeterminable value if necessary.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches optisch erfaßt wird.17. The method according to any one of claims 1 to 16, characterized in that the density of the coating agent-gas mixture is detected optically.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel in flüssiger und/oder fester Form in den Gasstrom eingemischt wird.18. The method according to any one of claims 1 to 17, characterized in that the coating agent is mixed into the gas stream in liquid and / or solid form.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel derart feinstverteilt wird, daß Teilchen mit einem Durchmesser 10'8 m bis 10'6 m ausgebildet werden.19. The method according to any one of claims 1 to 18, characterized in that the coating agent is finely divided so that particles with a diameter of 10 '8 m to 10 ' 6 m are formed.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches ein Inertgas verwendet wird.20. The method according to any one of claims 1 to 19, characterized in that an inert gas is used to form the coating agent-gas mixture becomes.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches Stickstoff verwendet wird.21. The method according to any one of claims 1 to 20, characterized in that nitrogen is used to form the coating agent-gas mixture.
22. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , gekennzeichnet durch einen Volumenraum, eine Zuführungs- und eine Abführungsleitung für das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch sowie eine Umwälzeinrichtung.22. Device for performing the method according to one of claims 1 to 21, characterized by a volume space, a feed and a discharge line for the coating agent-gas mixture and a circulating device.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzeinrichtung einen Lüftungsventilator aufweist.23. The device according to claim 22, characterized in that the circulating device has a ventilation fan.
24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenraum in einen Beschichtungsraum, eine erste Kammer und eine zweite Kammer unterteil ist, wobei der Beschichtungsraum und die erste Kammer sowie die erste Kammer und die zweite Kammer jeweils strömungstechnisch miteinander in Verbindung stehen.24. The apparatus of claim 22 or 23, characterized in that the volume space is divided into a coating space, a first chamber and a second chamber, the coating space and the first chamber and the first chamber and the second chamber are each fluidically connected ,
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die strömungstechnische Verbindung jeweils mittels schlitzartig ausgebildete Durchbrüche erfolgt.25. The device according to claim 24, characterized in that the fluidic connection takes place in each case by means of slot-like openings.
26. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Zuführungsleitung am Volumenraum angebracht ist, aus der ein das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch im Volumenraum umwälzender Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl einleitbar ist.26. The apparatus according to claim 22, characterized in that at least one feed line is attached to the volume space, from which a coating agent-gas mixture jet circulating in the volume space can be introduced.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22, 25 und 26, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zuführungsleitungen am Volumenraum angebracht sind, aus denen gegenläufig gerichtete Beschichtungsmittel-Gas- Gemisch-Strahlen in den Volumenraum einleitbar sind.27. The device according to one of claims 22, 25 and 26, characterized in that a plurality of supply lines on the volume space are attached, from which oppositely directed coating agent gas mixture jets can be introduced into the volume space.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22, 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zuführungsleitungen am Volumenraum angebracht sind, aus denen jeweils wenigstens ein Beschichtungsmittel-Gas- Gemisch-Strahl zur Horizontalen geneigt einleitbar ist.28. Device according to one of claims 22, 25 to 27, characterized in that a plurality of supply lines are attached to the volume space, from which at least one coating agent-gas mixture jet can be introduced inclined to the horizontal.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22, 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zuführungsleitungen am Volumenraum angebracht sind, wobei ein Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl zur Horizontalen nach oben geneigt einleitbar ist und ein zweiter Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl zur Horizontalen nach unten geneigt einleitbar ist.29. Device according to one of claims 22, 26 to 28, characterized in that a plurality of supply lines are attached to the volume space, wherein a coating agent-gas mixture jet can be introduced inclined upwards to the horizontal and a second coating agent-gas mixture jet can be introduced inclined downwards to the horizontal.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung in den Seitenwänden angebracht ist.30. Device according to one of claims 22 to 29, characterized in that the feed line is attached in the side walls.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Volumenraum ein Gestell zur Aufnahme und Positionierung der Werkstücke befindet.31. The device according to one of claims 22 to 30, characterized in that there is a frame in the volume space for receiving and positioning the workpieces.
32. Vorrichtung nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell mit einer Drehvorrichtung zum Drehen des Gestells verbunden ist.32. Apparatus according to claim 31, characterized in that the frame is connected to a rotating device for rotating the frame.
33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschichtungsraum die Form eines Rotationskörpers hat.33. Device according to one of claims 22 to 32, characterized in that the coating space has the shape of a rotating body.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 33, dadurch gekennzeichnet, ein strömungstechnisch an die Zuführungsleitung angeschlossener Vorratsbehälter für das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch vorgesehen ist. 34. Device according to one of claims 22 to 33, characterized in that a fluid reservoir connected to the feed line for the coating agent-gas mixture is provided.
35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Abführungsleitung ein Filter, vorzugsweise ein Aktivkohlefilter, auswechselbar angeordnet ist.35. Device according to one of claims 22 to 34, characterized in that a filter, preferably an activated carbon filter, is arranged interchangeably within the discharge line.
36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Meßeinrichtung zur Erfassung der Dichte des im Volumenraum befindlichen Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches vorgesehen ist.36. Device according to one of claims 22 to 35, characterized in that an optical measuring device is provided for detecting the density of the coating agent-gas mixture located in the volume space.
37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelungseinrichtung vorgesehen ist, die mit der Meßeinrichtung die Dichte des im Volumenraum befindlichen Beschichtungsmittel-Gas- Gemisches mißt und ein der Dichte entsprechendes Signal abgibt, die mit einer Vergleichsschaltung dieses Signal mit einem vorgebbaren Dichtewert vergleicht und im Bedarfsfall eine Dichtänderung veranlaßt. 37. Device according to one of claims 22 to 36, characterized in that a control device is provided which measures the density of the coating agent-gas mixture located in the volume space with the measuring device and emits a signal corresponding to the density, this signal with a comparison circuit compares with a predeterminable density value and, if necessary, initiates a change in density.
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