EP2464461A1 - Verfahren zum auftragen wenigstens eines antikorrosiven, flüssigen, metallpartikel enthaltenden beschichtungsmittels auf ein werkstück sowie eine vorrichtung hierfür - Google Patents

Verfahren zum auftragen wenigstens eines antikorrosiven, flüssigen, metallpartikel enthaltenden beschichtungsmittels auf ein werkstück sowie eine vorrichtung hierfür

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EP2464461A1
EP2464461A1 EP10739532A EP10739532A EP2464461A1 EP 2464461 A1 EP2464461 A1 EP 2464461A1 EP 10739532 A EP10739532 A EP 10739532A EP 10739532 A EP10739532 A EP 10739532A EP 2464461 A1 EP2464461 A1 EP 2464461A1
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EP
European Patent Office
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layer
coating agent
application
coating
workpiece
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10739532A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Kruse
Gerhard Reusmann
Christian Rabe
Thorsten Neveling
Martin Gruen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ewald Doerken AG
Original Assignee
Ewald Doerken AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Ewald Doerken AG filed Critical Ewald Doerken AG
Publication of EP2464461A1 publication Critical patent/EP2464461A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • Y10T428/31678—Of metal

Definitions

  • the invention relates to a method for applying at least one anticorrosive, liquid, metal particle-containing coating agent to a workpiece and an apparatus therefor.
  • a surface in this case is considered to be metallic if it consists of a metal or an alloy.
  • Possible metals here are in particular iron, zinc, manganese, copper, chromium and titanium, which may be present alone or together within an alloy.
  • alloys may also contain semimetals or non-metals, such as carbon or silicon.
  • One way to realize corrosion protection for such metallic surfaces is to apply an anti-corrosive metal particle-containing coating agent to the workpiece.
  • the metal particles provide anodic and / or cathodic corrosion protection for the underlying workpiece.
  • the metal particles contained can be of various kinds. These may consist in particular of zinc, aluminum, tin, magnesium, nickel, cobalt, manganese, titanium or alloys thereof. It is also conceivable to mix particles of different metals or alloys.
  • the particles may be in the form of platelets, grains, dust or a combination thereof. Zinc flakes or zinc alloy flakes have proved to be particularly advantageous.
  • Coating compositions of the type mentioned typically contain, in addition to metal particles, at least one binder and also water and / or organic solvents.
  • the binder serves, after a curing process, to form a solid, resistant coating film into which the metal particles are bound.
  • the binder may initially be liquid or solid.
  • Water and organic solvents are used primarily to make the coating readily processable, so that an application by brushing, spraying or the like is possible.
  • organic solvents which include, for example, white spirit, low molecular weight alcohols, ketones, acetone, acetates, glycols and glycol ethers
  • white spirit low molecular weight alcohols
  • ketones ketones
  • acetone acetone
  • acetates glycols and glycol ethers
  • glycols and glycol ethers are used primarily to make the coating readily processable, so that an application by brushing, spraying or the like is possible.
  • there are sometimes reactions between the binder and water which are crucial for the curing process.
  • Typical binders include silanes, especially organofunctional silanes, e.g. ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane.
  • siloxanes such as silanes
  • Methyloloxypolysiloxane or silicates such as e.g. Alkali silicates or alkyl silicates.
  • titanate or zirconate based binders are contemplated, as well as chromium VI compounds, e.g. in the form of salts such as ammonium or alkali chromates can be added.
  • chromium VI compounds e.g. in the form of salts such as ammonium or alkali chromates can be added.
  • chromium VI compounds e.g. in the form of salts such as ammonium or alkali chromates can be added.
  • chromium VI compounds e.g. in the form of salts such as ammonium or alkali chromates
  • organic binders such as epoxies, urethanes, acrylates, (e.g., methyl methacrylate) and / or polyesters may be used as organic copolymers in combination with the above-mentioned inorganic binders.
  • additives are known in the art, with which the properties of the liquid coating composition or the cured coating film are adjusted.
  • anticorrosive additives e.g., alkali, alkaline earth or rare earth salts and phosphates
  • thickening agents e.g., methyl cellulose, magnesium silicate or xanthan gum
  • lubricants e.g., polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, molybdenum sulfide, boron nitride, graphite or carnauba wax
  • surfactants e.g., polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, molybdenum sulfide, boron nitride, graphite or carnauba wax
  • defoaming agents or biocides e.g., boron nitride, graphite or carnauba wax
  • Such a coating agent is typically applied to the workpiece in liquid form and cured after a drying process in a further process step. For many applications, however, a single-layer coating is insufficient. accordingly.
  • the first layer Before application of the second layer, as in DE 10 2006012 103, DE 10 2004034645 or WO 2005/090502, the first layer is dried. In this drying process, liquid components of the coating agent, such as e.g. Water or organic solvents at least partially, often predominantly or completely. On this at least predominantly solid layer, a second layer of liquid coating composition is applied, which is then also dried.
  • the coating agent such as e.g. Water or organic solvents
  • the binder contained in the coating agent often by crosslinking or polymerization, reacts to form a hard, resistant coating film.
  • certain coating compositions readily cure under normal conditions.
  • the curing can be significantly accelerated, in particular by high temperatures between 120 0 C and 350 0 C, or even this is only possible.
  • Even radiation, in particular infrared and / or UV radiation can contribute to the acceleration of curing.
  • Thermal curing may be in an oven that is heated electrically or by combustion. In particular, convection ovens are suitable.
  • the first layer is dried before the application of the second layer.
  • volatile constituents of the coating agent are evaporated.
  • a subsequent curing can be done simultaneously for both layers.
  • the drying process for the first layer is preferably limited to a necessary minimum both in terms of duration and the temperatures used. As known to those skilled in the art, drying may be forced by an air stream (e.g., in the convection oven). It is not carried out under room temperature.
  • the first layer is dried and cured before the second layer is applied, dried and cured.
  • the drying or hardening processes constitute a bottleneck in capacity. It is an object of the invention to overcome this bottleneck.
  • the object is achieved by a method according to claim 1 and by a device according to claim 7.
  • a first layer of a coating composition is first applied to the workpiece.
  • coating agent unless explicitly stated otherwise, always refers to anticorrosive, metal particle-containing coating compositions which are applied in the liquid state.
  • basecoat is also used for these coating compositions.
  • the coating agent may in this case contain all components which are known from the prior art. The above enumeration of possible components is not to be considered as conclusive or restrictive in this respect.
  • Workpieces which can be coated by the method according to the invention generally have a metallic surface, since the coating compositions described above are designed for this purpose. In this case, it is possible for the workpiece to have only one metallic surface, or to be metallic overall. However, an application of the method according to the invention to non-metallic surfaces is also possible in principle. Preferably, with the method according to the invention bulk small parts such as screws, bolts, nuts, etc. are coated. The method is also good for larger workpieces such as rackware.
  • a second layer of a coating agent is applied to the first layer.
  • the first layer is not cured before the second layer is applied. Rather, the second layer is applied while the first layer is still to be cured, ie it is applied to the not yet cured first layer.
  • the invention is based on the finding that the first layer has a sufficiently good cohesion even without previously performed curing and exhibits sufficient adhesion to the workpiece. Also, this uncured coating film can serve as a basis for the application of another layer.
  • the first layer is applied by abutting the workpieces on one another.
  • the second layer is applied directly to the workpiece and not to the first layer.
  • the formulation "on the first layer” explicitly includes these cases in connection with the present invention It is also possible for the first layer to be applied according to plan only partially to the workpiece or the second layer only in sections on the first layer ,
  • the process leads to significant energy savings.
  • the curing is carried out, as has already been explained above, with heating of the applied coating agent.
  • the coating material is in thermal contact with the workpiece, also a - at least partial - heating of the workpiece is inevitable.
  • the energy for heating the workpiece must be used twice, since in the meantime the workpiece inevitably has to cool down or cool down in order to allow the second coating step.
  • the first layer is not dried before the application of the second layer. Rather, the first layer and the second layer are dried after application of the second layer, i. the second layer is applied to the not yet dried first layer. It has been shown here that the first layer as a liquid film in many cases already shows a good adhesion to the workpiece, so that drying before application of the second layer is not required.
  • the solids content of the coating agent film increases as a result of volatilization of liquid constituents, which is caused as it were spontaneously, that is, not by active drying. Therefore, this non-dried film can serve as a basis for the order of another layer.
  • the described variant according to the invention also includes a procedure in which both layers are directly thermally cured without separately performed drying in advance. Due to the temperatures used, such curing inevitably also requires evaporation of volatile liquid constituents of the coating agent, ie drying. Therefore, in this context, this method is referred to as drying of the two layers, even if there is no process to distinguish between a drying and curing.
  • the coating agent to be applied two variants of the method are conceivable.
  • a first variant the same coating agent is applied during the first and second application.
  • the result is a classic two-layer coating, which essentially differs from a single-layered one by its thickness, but is homogeneous in its composition.
  • a second variant however, different coating agents can be applied during the first and second application.
  • the difference can be e.g. refer to the fact that the first layer contains more metal particles than the second, or that the second layer has a higher lubricant content than the first layer.
  • This second variant opens interesting possibilities to combine coating agents with different properties.
  • the application of coating agent can be carried out according to the prior art in different ways. Preference is given to application by dipping, pouring, spraying and / or spraying. Application by spraying, for example, has the advantage that, if appropriate, a metering of the applied amount of coating agent can be achieved, while application by immersion is particularly well suited to reach all areas of a workpiece, including depressions and cavities. It is possible that both layers are applied in the same way or in different ways. An application of different methods when applying a layer is conceivable. If the second layer of coating material is applied by dipping, this may entail the risk of a redissolution of constituents of the first layer, depending on the coating agent. Therefore, the second layer is preferably applied by casting, spraying and / or spraying. These methods are particularly suitable not to affect the first layer.
  • the drying takes place, also during the joint drying of the two layers, preferably by the action of temperature and / or by means of a hot or cold air flow.
  • the effect of temperature can be effected, for example, by infrared irradiation or by introduction into an oven, which is heated electrically or by combustion.
  • the duration is at most 5 minutes, preferably at most 1 minute, particularly preferably at most 30 seconds.
  • the minimum drying time is 3 seconds.
  • the temperature is advantageously at most 100 ° C., preferably at most 80 ° C., particularly preferably at most 50 ° C.
  • the drying process can also be accelerated by an air flow, which carries evaporated components of the coating agent away from the surface of the workpiece.
  • air flow also includes any type of flow of a gas or gas mixture, even if for most applications conventional air is the most obvious choice. Particularly effective is the combination of temperature and air flow, such as in a convection oven. Drying may be discontinuous or continuous, e.g. in a continuous process. In the former case, at least one workpiece is introduced into a drying area, remains there for a certain period of time for drying and is then removed again from the drying area. In the latter case, each workpiece, e.g. on an assembly line, driven through the drying area and dried as it passes through it.
  • dripping here refers to the removal of excess liquid solely by the influence of gravity, while centrifugal forces additionally act during spinning.
  • the workpiece can be hung individually or be in a container, such as a basket, with a permeable wall. The latter is particularly preferred for mass small parts.
  • a dripping can also take place on a conveyor belt designed as a sieve, which allows a running off of coating liquid. Blowing occurs by means of a (normally cold) air flow directed against the surface of the workpiece. This can be done in continuous operation. It is understood that such air flow is basically suitable for prolonged exposure to drying of the coating composition.
  • the methods described can also be combined, for example by spinning with intermediate pauses, in which dripping can also take place.
  • the workpieces are typically arranged adjacent, partially overlap each other and inevitably touch each other at least point by point. These are factors that make it difficult or impossible to apply the second layer over the entire area.
  • the workpieces are separated before the second application of a coating agent.
  • separating all measures which cause each of the workpieces are spaced apart in pairs, so that there is a gap between each two workpieces. This interval preferably corresponds to at least half of the largest countries. - IO - Configurationsdehnung of a workpiece. By separating a trouble-free application of the second layer is possible.
  • a mechanical acceleration is used for the separation, as e.g. by passing from a slow to a fast conveyor belt or spinning off a rotating turntable.
  • vibrating or scattering devices or singulation by means of magnets may be used, e.g. Electric or permanent magnets are designed for picking out individual workpieces from a larger amount.
  • the applied binder layers are cured as a rule, but with the proviso that the first layer and the second layer are cured simultaneously and together. It is also preferred in the method according to the invention that the workpiece is pretreated before the application of the coating. Possible treatment methods here are in particular cleaning, degreasing, pickling, sandblasting, compressed air blasting and / or phosphating.
  • topcoat any coating comprising a binder, but not metal pigments for corrosion protection, is referred to as topcoat, i. there is no distinction between “topcoat” and “sealant”.
  • topcoat contains certain amounts of metal particles to produce a "metallic look”.
  • the method according to the invention can be carried out by means of a device specially designed for this purpose.
  • This is a device for coating workpieces with at least one anticorrosive, liquid, metal particle-containing coating agent.
  • the device comprises first means for applying a coating agent, second means for applying a coating agent and means for curing applied coating agent.
  • the application means can be designed differently, for example as dipping, pouring, spraying or spraying devices.
  • Curing agents include, for example, ovens, infrared or UV lamps.
  • the apparatus comprises means for conveying workpieces defining a conveying path connecting the first means for application with the second means for application and the second means for application with the means for curing.
  • the means for conveying can be designed differently, e.g. as robot arm with gripper or magnet, as continuous-mechanical conveyor (for example as belt conveyor, roller conveyor or chain conveyor), as gravity conveyor (for example as slide or roller conveyor) or as pneumatic conveyor.
  • the conveying path is the path along which a workpiece is moved in the operating state by the means for conveying.
  • the first means for application on the conveying path are arranged in front of the second means for application, i. In the operating state, the workpiece is conveyed from the first means for application to the second means for application.
  • the device comprises first means for applying a coating agent, second means for applying a coating agent, and means for drying applied coating agent.
  • Various means of drying are known in the art and have been in their mode of action already explained above.
  • the device comprises means for conveying workpieces.
  • they define a conveying path which connects the first means for application with the second means for application and the second means for application with the means for drying.
  • the first means for application are in turn arranged in the conveying path in front of the second means for application, i. In the operating state, the workpiece is conveyed from the first means for application to the second means for application.
  • the present device comprises both means for drying and means for curing.
  • the means for curing are usually arranged behind the means for drying.
  • the means for curing may also be identical to the means for drying.
  • the device also comprises means for drying, then all means for drying are arranged behind the second means for application (which corresponds to a combination of the first and second variants).
  • the device may comprise means for removing excess coating agent, means for separating the workpieces and means for curing coating agent.
  • means for removal and the means for singulating are typically arranged on the conveying path between the first application means and the second application means.
  • the mode of action of these agents has already been explained above and is familiar to the person skilled in the art. Details of the invention are explained below with reference to embodiments with reference to the figures. Hereby shows:
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first coating installation for carrying out an embodiment of the method according to the invention with separate drying and co-curing of two coating agent layers as well
  • the coating installation 1 for carrying out a method according to the prior art illustrated in FIG. 1 comprises as main elements a first coating station 10 for applying a first layer of coating agent, a first drying station 23 for drying the first layer, a second coating station 20 for applying a second layer Coating means, a second drying station 24 for drying the second layer and a convection oven 50 for curing of coating agent.
  • the first coating station 10 comprises a dip tank 11, in which a coating bath 12 of a basecoat, that is to say an anticorrosive, liquid, metal particle-containing coating agent, is located.
  • a second conveyor belt 31 leads out of the plunge pool 11.
  • the conveying direction of the second conveyor belt 31 does not run horizontally for this purpose, but obliquely upwards.
  • the second conveyor belt 31 has a surface structure with a series of transverse to the conveying direction webs (not shown).
  • the second conveyor belt 31 passes through the coating bath 12 in a lower region 34. It passes through an upper region 35 below a blower station 13 and ends above a third conveyor belt 32, which in turn is horizontal is aligned.
  • the third conveyor belt 32 successively passes through the first drying station 23, the second coating station 20, which comprises a casting device 21 arranged above the third conveyor belt 32, and the second drying station 24.
  • Each of the drying stations 23, 24 is formed by a series of hot air blowers 25, are aligned with the third conveyor belt 32 out.
  • the third conveyor belt 32 is followed by a fourth conveyor belt 33, which passes through the convection oven 50.
  • Both the second and the third conveyor belt 32 are designed as a sieve, whereby a flow of liquid coating agent is made possible.
  • Steel screws 2 are provided for coating in the illustrated Appendix 1. For this purpose, they are previously degreased at 75 0 C in a cleaning solution consisting of water, in each of which 1 liter of water 9 g of potassium phosphate and 27 g of potassium hydroxide were dissolved, and then cleaned with tap water. The degreasing and cleaning process is repeated again and then the screws 2 are dried.
  • the screws 2 are placed on the first conveyor belt 30, which runs at a speed of 10 cm / s. At the end of the first conveyor belt 30, the screws 2 fall into the coating bath 12, which in the present case has the following composition: 9.0% by weight ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane
  • the flake-shaped metal particles have a thickness of about 0.1 to 0.5 microns and a longest extent of the individual particles of about 80 microns. They consist of an alloy of 95% zinc with 5% aluminum.
  • the arrangement of the first 30 and second conveyor belt 31 is in this case such that the screws 2 land on the second conveyor belt 31. By falling and hitting on the second conveyor belt 31 in this case already takes place a certain separation of the screws 2.
  • the screws 2 are from the second conveyor belt 31, which is also operated at 10 cm / s, obliquely upwards from the dip tank 11, wherein Due to the broken structure of the conveyor belt 31, excess coating agent can run off the screws 2.
  • the screws 2 now have a first layer of coating agent.
  • liquid is blown off the screws 2 by the blower station 13, which generates a cold air flow of approximately 20 m / s.
  • the screws 2 fall on the third conveyor belt 32, which is operated at a speed of 30 cm / s. As a result of the acceleration of the screws 2 connected thereto, a further singling takes place.
  • the screws 2 now pass through the first drying station 23. This includes a series of hot air blowers 25, the air flows of about 5 m / s and 70 0 C generate. The drying takes 4-5 seconds. By the action of the liquid components of the coating agent are largely evaporated, after which the first layer has dried so far that it is no longer detached or damaged without stronger mechanical action.
  • the casting device 21 has a number of outlet openings (not shown) for a coating agent, which in the present case is identical to that in the dip tank 11.
  • the casting device 21 produces a very dense curtain 22, through which a normally continuous application of a second layer of coating agent to the first layer of coating agent takes place.
  • excess coating agent runs off due to the sieve structure of the third conveyor belt 32.
  • the draining coating agent is collected in a basin 26 and can be reused.
  • the screws 2 in the following pass through the second drying station 24. These also include hot air blower 25, the structure and operating parameters of which correspond to those of the first drying station 23. After passing through the second drying station 24, the second layer is also dried.
  • the screws 2 fall at the end of the third conveyor belt 32 on the fourth conveyor belt 33, which is operated at 2 cm / s. As a result, the separation of the screws 2 is reversed again, but this is irrelevant because the coating agent has dried and no further coating takes place.
  • the screws 2 now pass through the convection oven 50, where both layers of the coating composition are cured at 320 0 C.
  • the screws 2 fall into a container 40, by means of which they can be transported away.
  • FIG. 2 shows a second coating installation 1 'for carrying out the method according to the invention.
  • This likewise comprises a first coating station 10 for applying a first layer of coating agent and a second coating station 20 for applying a second layer of coating agent.
  • a single drying station 27 is provided, which is connected upstream of a convection oven 50 for curing of coating agent.
  • this coating device 1 is largely identical to that of the device 1 shown in Fig. 1. Therefore, a detailed explanation of the individual elements and the operating mode is dispensed with, as far as they agree.
  • the third conveyor belt 32 successively passes through the second coating station 20 and the drying station 27, the second coating station 20 is therefore no upstream drying device.
  • the drying station 27 is in turn formed by a series of hot air blowers 25, which are aligned with the third conveyor belt 32 to produce. - YY -
  • the screws 2 are now transported on the third conveyor belt 32 under the casting device 21 of the second coating station 20, without being dried in advance. In this device 1 ', rather, both layers of coating agent are dried together. For this purpose, the screws 2 pass through the drying station 27 after the second coating station 20.
  • the design and operating parameters of the hot-air blowers 25 correspond to those of the drying stations 23, 24 of the first exemplary embodiment. After passing through the drying station 27, both layers are dried to such an extent that they no longer become detached or damaged without stronger mechanical action. Subsequently, both layers are cured together in the convection oven 50.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Auftragen wenigstens eines antikorrosiven, flüssigen, Metallpartikel enthaltenden Beschichtungsmittels auf ein Werkstück (2) mit den Schritten: –Auftragen einer ersten Schicht eines Beschichtungsmittels auf das Werkstück (2) –Auftragen einer zweiten Schicht eines Beschichtungsmittels auf die erste Schicht. Um Maßnahmen vorzuschlagen, die ein zeiteffizientes Auftragen einer zweischichtigen Beschichtung aus antikorrosivem, flüssigen, Metallpartikel enthaltenden Beschichtungsmittel erlauben, ist vorgesehen, dass die zweite Schicht aufgetragen wird, während die erste Schicht noch zu trocknen ist.

Description

Verfahren zum Auftragen wenigstens eines antikorrosiven, flüssigen, Metallpartikel enthaltenden Beschichtungsmittels
auf ein Werkstück sowie eine Vorrichtung hierfür
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen wenigstens eines antikorrosiven, flüssigen, Metallpartikel enthaltenden Beschichtungsmittels auf ein Werkstück sowie eine Vor- richtung hierfür.
Ein wirksamer Korrosionsschutz für metallische Oberflächen von Werkstücken stellt eine der wichtigsten Voraussetzungen für eine langfristige Verwendbarkeit derselben dar. Typische Beispiele solcher Werkstücke sind Schrauben, Bolzen, Muttern, Unterlegscheiben, Scharnierteile, Federn, aber auch größere Teile wie Gehäuseteile oder Stahlträger. Eine Oberfläche gilt in diesem Fall als metallisch, wenn sie aus einem Metall bzw. einer Legierung besteht. Mögliche Metalle sind hierbei insbesondere Eisen, Zink, Mangan, Kupfer, Chrom sowie Titan, die alleine oder gemeinsam innerhalb einer Legierung vorliegen können. Wie dem Fachmann bekannt ist, können Legierungen auch Halbmetalle oder Nichtme- talle, wie Kohlenstoff oder Silizium, enthalten.
Eine Möglichkeit, um einen Korrosionsschutz für solche metallischen Oberflächen zu realisieren, die im Stand der Technik weit verbreitet ist, ist das Auftragen eines antikorrosiven, Metallpartikel enthaltenden Beschichtungsmittels auf das Werkstück. Die Metallpartikel stellen hierbei einen anodischen und/oder kathodischen Korrosionsschutz für das darunterliegende Werkstück bereit.
Die enthaltenen Metallpartikel können verschiedenster Art sein. Diese können insbesondere aus Zink, Aluminium, Zinn, Magnesium, Nickel, Kobalt, Mangan, Titan oder Legierungen derselben bestehen. Es ist auch denkbar, Partikel verschiedener Metalle oder Legierungen zu mischen. Die Partikel können in Form von Plättchen, Körnern, Staub oder einer Kombination hieraus vorliegen. Als besonders vorteilhaft haben sich Zinkplättchen oder Zinklegie- rungsplättchen erwiesen. Beschichtungsmittel der genannten Art enthalten typischerweise neben Metallpartikeln wenigstens ein Bindemittel sowie Wasser und/oder organische Lösemittel. Das Bindemittel dient dazu, nach einem Aushärtungsprozess einen festen, widerstandsfähigen Beschich- tungsfilm auszubilden, in den die Metallpartikel eingebunden sind. Das Bindemittel kann anfangs flüssig oder fest vorliegen. Wasser sowie organische Lösemittel (Hierzu zählen z.B. Testbenzin, niedermolekulare Alkohole, Ketone, Aceton, Acetate, Glykole sowie Glykolether) dienen vornehmlich dazu, das Beschichtungsmittel gut verarbeitbar zu machen, so dass eine Applikation durch Streichen, Sprühen oder dergleichen möglich ist. Daneben kommt es mitunter auch zu Reaktionen zwischen dem Bindemittel und Wasser, die für den Aushär- tungsprozess entscheidend sind.
Zu den typischen Bindemitteln zählen Silane, insbesondere organofunktionale Silane, z.B. γ- Glycidoxypropyltrimethoxysilan. Neben Silanen eignen sich auch Siloxane, wie z.B. Methy- loxypolysiloxan oder Silikate, wie z.B. Alkalisilikate oder Alkylsilikate. Des Weiteren kom- men Bindemittel auf Basis von Titanaten oder Zirkonaten in Frage, ebenso wie Chrom-VI- Verbindungen, die z.B. in Form von Salzen wie Ammonium- oder Alkalichromaten zugegeben werden können. Es eignen sich auch Mischungen der genannten Bindemittel, so z. B. von Silanen und Titanaten, die beim Aushärten ein gemeinsames Polymer bilden können. Des Weiteren können organische Bindemittel wie Epoxide, Urethane, Acrylate, (z.B. Me- thylmethacrylat) und/oder Polyester als organische Copolymere in Verbindung mit den oben genannten anorganischen Bindemitteln eingesetzt werden.
Darüber hinaus ist im Stand der Technik eine Vielzahl von Additiven bekannt, mit denen die Eigenschaften des flüssigen Beschichtungsmittels oder des ausgehärteten Beschichtungs- films eingestellt werden. Hierzu zählen Antikorrosionsadditive (z.B. Alkali-, Erdalkali- oder Seltenerdsalze sowie Phosphate), Verdickungsmittel (z.B. Methylzellulose, Magnesiumsilikat oder Xanthangummi), Schmiermittel (z.B. Polytetrafluorethylen, Polyvinylidenfluorid, Molybdänsulfid, Bornitrid, Graphit oder Carnaubawachs), Tenside, Entschäumungsmittel oder Biozide.
Ein solches Beschichtungsmittel wird typischerweise in flüssiger Form auf das Werkstück aufgebracht und nach einem Trocknungsprozess in einem weiteren Verfahrensschritt ausgehärtet. Für viele Anwendungen ist eine einschichtige Beschichtung allerdings unzurei- chend.
Die gleichzeitige Beschichtung von mehreren kleinen Werkstücken (Massenkleinteilen) erfolgt in der Regel in einem Korb, der in ein Bad mit flüssigem Beschichtungsmittel getaucht wird. Dabei können Kontaktstellen zwischen den Werkstücken eine vollständige Beschichtung verhindern. In gleicher Weise können sich bei Werkstücken, die in einem Gestell in ein Beschichtungsbad eingebracht werden (Gestellware) Kontaktstellen mit dem Gestell ergeben. Auch diese nicht beschichteten Kontaktstellen können u. U. eine zweite Schicht eines Beschichtungsmittels erforderlich machen.
In diesen Fällen werden daher zwei Schichten nacheinander aufgetragen. Vor dem Aufbringen der zweiten Schicht wird, wie in der DE io 2006012 103, der DE 10 2004034645 oder der WO 2005/090502 die erste Schicht getrocknet. Bei diesem Trocknungsprozess verdampfen flüssige Komponenten des Beschichtungsmittels, wie z.B. Wasser oder organische Lösemittel mindestens teilweise, oft überwiegend oder vollständig. Auf diese wenigstens überwiegend feste Schicht wird eine zweite Schicht flüssigen Beschichtungsmittels aufgebracht, die anschließend ebenfalls getrocknet wird.
Beim anschließenden Aushärten reagiert im Beschichtungsmittel enthaltenes Bindemittel, oftmals durch Vernetzung bzw. Polymerisation, zu einem harten, widerstandsfähigen Be- schichtungsfilm. Zwar härten bestimmte Beschichtungsmittel auch unter Normalbedingun- gen ohne Weiteres aus. Allerdings kann das Aushärten insbesondere durch hohe Temperaturen zwischen 1200C und 3500C wesentlich beschleunigt werden oder wird sogar hierdurch erst ermöglicht. Auch Strahlung, insbesondere Infrarot- und/oder UV-Strahlung kann zur Beschleunigung des Aushärtens beitragen. Ein thermisches Aushärten kann in einem Ofen, der elektrisch oder mittels Verbrennung beheizt wird, erfolgen. Insbesondere Konvektions- öfen sind geeignet.
In einer weiteren Variante bekannter Verfahren wird erste Schicht vor dem Auftragen der zweiten Schicht getrocknet. Wie bereits dargelegt, werden hierbei flüchtige Bestandteile des Beschichtungsmittels verdampft. Es erfolgt allerdings keine Aushärtung, wie z.B. durch Polymerisation. Eine spätere Aushärtung kann hierbei für beide Schichten gleichzeitig erfolgen. - A -
Der Trocknungsprozess für die erste Schicht wird hierbei bevorzugt sowohl hinsichtlich der Dauer als auch der eingesetzten Temperaturen auf ein notwendiges Minimum beschränkt. Wie dem Fachmann bekannt ist, kann das Trocknen durch einen Luftstrom (z.B. im Kon- vektionsofen) forciert werden. Es wird nicht unter Raumtemperatur durchgeführt.
Bei Verfahren nach dem Stand der Technik wird die erste Schicht getrocknet und ausgehärtet, bevor die zweite Schicht aufgetragen, getrocknet und ausgehärtet wird. In diesem Verfahrensablauf stellen die Trocknungs- bzw. Härtungsvorgänge einen Kapazi- täts-Engpass dar. Es ist Aufgabe der Erfindung, diesen Engpass aufzuheben.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch l sowie durch eine Vorrichtung nach Anspruch 7.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Auftragen wenigstens eines antikorrosiven, flüssigen, Metallpartikel enthaltenden Beschichtungsmittels auf ein Werkstück wird zunächst eine erste Schicht eines Beschichtungsmittels auf das Werkstück aufgetragen. Hier wie auch im Folgenden bezieht sich der Begriff Beschichtungsmittel, falls nicht explizit an- ders angegeben, stets auf antikorrosive, Metallpartikel enthaltende Beschichtungsmittel, die in flüssigem Zustand aufgetragen werden. Für diese Beschichtungsmittel ist auch die Bezeichnung Basecoat verbreitet. Das Beschichtungsmittel kann hierbei sämtliche Komponenten enthalten, die aus dem Stand der Technik bekannt sind. Die obige Aufzählung möglicher Komponenten ist diesbezüglich nicht als abschließend oder beschränkend anzusehen.
Werkstücke, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichtet werden können, weisen in der Regel eine metallische Oberfläche auf, da die oben beschriebenen Beschichtungsmittel hierfür ausgelegt sind. Hierbei ist es möglich, dass das Werkstück nur eine metallische Oberfläche aufweist, oder aber insgesamt metallisch ist. Eine Anwendung des erfindungs- gemäßen Verfahrens auf nichtmetallische Oberflächen ist allerdings grundsätzlich auch möglich. Bevorzugt werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Massenkleinteile wie Schrauben, Bolzen, Muttern etc. beschichtet. Das Verfahren eignet sich aber ebenfalls gut für größere Werkstücke wie Gestellware. Nach dem Auftragen der ersten Schicht erfolgt ein Auftragen einer zweiten Schicht eines Beschichtungsmittels auf die erste Schicht. Hierbei wird die erste Schicht jedoch - entgegen dem Stand der Technik - vor dem Auftragen der zweiten Schicht nicht ausgehärtet. Viel- mehr wird die zweite Schicht aufgetragen, während die erste Schicht noch auszuhärten ist, d.h. sie wird auf die noch nicht ausgehärtete erste Schicht aufgetragen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die erste Schicht auch ohne vorher durchgeführtes Aushärten eine hinreichend gute Kohäsion besitzt und ausreichende Haf- tung am Werkstück zeigt. Auch dieser nicht ausgehärtete Beschichtungsfilm kann als Basis für den Auftrag einer weiteren Schicht dienen.
Wie bereits erwähnt, kann es besonders bei Massenkleinteilen vorkommen, dass durch Anliegen der Werkstücke aneinander Teilbereiche der Oberfläche des Werkstücks beim Auftra- gen der ersten Schicht nicht erreicht werden. An diesen Stellen erfolgt ggf. das Aufbringen der zweiten Schicht unmittelbar auf das Werkstück und nicht auf die erste Schicht. Die Formulierung„auf die erste Schicht" schließt diese Fälle im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung explizit mit ein. Auch ist es möglich, dass die erste Schicht planmäßig nur abschnittsweise auf das Werkstück bzw. die zweite Schicht planmäßig nur abschnittsweise auf die erste Schicht aufgetragen wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergeben sich entscheidende Vorteile. So führt das Verfahren zu wesentlichen Energieeinsparungen. Typischerweise wird das Aushärten, wie weiter bereits oben erläutert wurde, unter Erwärmung des aufgetragenen Beschichtungsmit- tels durchgeführt. Da das Beschichtungsmittel allerdings mit dem Werkstück in thermischem Kontakt steht, ist auch eine - wenigstens teilweise - Erwärmung des Werkstücks unumgänglich. Erfolgt ein thermisch unterstütztes Aushärten der ersten Schicht sowie der zweiten Schicht separat, ist die Energie zur Erwärmung des Werkstücks zweimal aufzuwenden, da das Werkstück in der Zwischenzeit unweigerlich auskühlt, bzw. auskühlen muss, um den zweiten Beschichtungsschritt zu erlauben. Bedenkt man, dass typischerweise Werkstücke aus Metall beschichtet werden, die eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzen und deren Wärmekapazität diejenige der (nur Bruchteile von Millimetern dünnen) Beschichtungen deutlich übersteigt, so wird deutlich, welche Energieersparnis sich ergibt, wenn zwei Aushär- tevorgänge durch einen ersetzt werden. Angesichts steigender Energiepreise ist dies nicht nur ein ökologischer, sondern auch ein wesentlicher ökonomischer Vorteil.
Daneben ergeben sich auch Zeitersparnisse. Da das separate Aushärten der ersten Schicht wegfällt, werden im Beschichtungsprozess mehrere Minuten Zeit eingespart. Bedenkt man, dass die Aushärtung einen wesentlichen zeitlichen Anteil am gesamten Beschichtungsprozess hat, lässt sich u. U. ein Viertel oder mehr der gesamten Prozessdauer einsparen.
Es liegt daher auf der Hand, dass das erfindungsgemäße Verfahren Zeit, Energie und Kosten einspart.
Erfindungsgemäß wird die erste Schicht jedoch vor dem Auftragen der zweiten Schicht nicht getrocknet. Vielmehr werden die erste Schicht und die zweite Schicht nach dem Auftragen der zweiten Schicht getrocknet, d.h. die zweite Schicht wird auf die noch nicht getrocknete erste Schicht aufgetragen. Es hat sich hierbei gezeigt, dass die erste Schicht als flüssiger Film in vielen Fällen bereits eine gute Haftung am Werkstück zeigt, so dass ein Trocknen vor dem Auftragen der zweiten Schicht nicht erforderlich ist.
Hinzu kommt, dass bei zahleichen Beschichtungsmitteln, insbesondere lösungsmittelhalti- gen Beschichtungsmitteln, durch gewissermaßen spontane, also nicht durch aktive Trocknung herbeigeführte, Verflüchtigung flüssiger Bestandteile der Feststoffgehalt des Beschich- tungsmittelfilms ansteigt. Daher kann auch dieser nicht getrocknete Film als Basis für den Auftrag einer weiteren Schicht dienen. Unter die beschriebene erfindungsgemäße Variante fällt auch eine Verfahrensweise, bei der beide Schichten ohne separat vorab durchgeführte Trocknung unmittelbar thermisch ausgehärtet werden. Eine derartige Aushärtung bedingt aufgrund der angewendeten Temperaturen unweigerlich auch ein Verdampfen flüchtiger flüssiger Bestandteile des Beschichtungs- mittels, also eine Trocknung. Daher wird in diesem Zusammenhang auch dieses Verfahren als Trocknen der beiden Schichten bezeichnet, auch wenn hier verfahrenstechnisch nicht zwischen einer Trocknung und einer Aushärtung zu unterscheiden ist.
Bei der genannten Variante ergeben sich weitere Vorteile. So lässt sich der Energieaufwand weiter reduzieren. Typischerweise wird das Trocknen, wie weiter unten noch erläutert wird, unter Erwärmung des aufgetragenen Beschichtungsmittels durchgeführt. Hierbei ist, wie beim Aushärten, eine Erwärmung des Werkstücks unumgänglich. Auch hier ist daher die Energie zur Erwärmung des Werkstücks zweimal aufzuwenden, wenn die beiden Schichten separat getrocknet werden. Demgegenüber ergibt sich eine wesentliche Energieersparnis, wenn zwei Trocknungsvorgänge durch einen ersetzt werden. Wiederum lässt sich der Zeitaufwand gegenüber dem Stand der Technik verkürzen, da das Trocknen der ersten Schicht wegfällt. Bedenkt man, dass Trocknungs- und Aushärtungsdauer mitunter in der gleichen Größenordnung liegen, wird deutlich welcher Zeitvorteil sich hier ergibt.
Bezüglich des aufzutragenden Beschichtungsmittels sind zwei Varianten des Verfahrens denkbar. In einer ersten Variante wird beim ersten und beim zweiten Auftragen das gleiche Beschichtungsmittel aufgetragen. In diesem Fall resultiert eine klassische zweischichtige Beschichtung, die sich im Wesentlichen durch ihre Dicke von einer einschichtigen unter- scheidet, in ihrer Zusammensetzung allerdings homogen ist.
In einer zweiten Variante können allerdings beim ersten und beim zweiten Auftragen unterschiedliche Beschichtungsmittel aufgetragen werden. Die Unterschiedlichkeit kann sich z.B. darauf beziehen, dass die erste Schicht mehr Metallpartikel enthält als die zweite, oder das die zweite Schicht einen höheren Schmiermittelgehalt aufweist als die erste Schicht. Diese zweite Variante eröffnet interessante Möglichkeiten, Beschichtungsmittel mit unterschiedlichen Eigenschaften zu kombinieren.
Das Auftragen von Beschichtungsmittel kann entsprechend dem Stand der Technik auf un- terschiedliche Art erfolgen. Bevorzugt ist ein Auftragen durch Tauchen, Gießen, Sprühen und/oder Spritzen. Eine Auftragen durch Sprühen hat beispielsweise den Vorteil, dass hiermit ggf. eine Dosierung der aufgetragenen Menge Beschichtungsmittel erreicht werden kann, während ein Auftragen durch Tauchen besonders gut geeignet ist, um alle Bereiche eines Werkstücks, einschließlich Vertiefungen und Hohlräume, erreichen. Es ist möglich, dass beide Schichten auf die gleiche Art oder aber auf unterschiedliche Arten aufgetragen werden. Auch eine Anwendung verschiedener Methoden beim Auftragen einer Schicht ist denkbar. Wird die zweite Schicht Beschichtungsmittel durch Tauchen aufgetragen, so kann dies, je nach Beschichtungsmittel, die Gefahr einer Rücklösung von Bestandteilen der ersten Schicht bergen. Daher wird bevorzugt die zweite Schicht durch Gießen, Sprühen und/oder Spritzen aufgetragen. Diese Methoden sind besonders geeignet, die erste Schicht nicht zu beeinträchtigen.
Zwar trocknen viele Beschichtungsmittel mit der Zeit, ohne das hierzu besondere Maßnahmen notwendig sind. Vorteilhaft ist es allerdings, den Trocknungsprozess zu beschleunigen. Daher erfolgt das Trocknen, auch beim gemeinsamen Trocknen der beiden Schichten, be- vorzugt durch Temperatureinwirkung und/oder mittels eines heißen oder kalten Luftstroms. Die Temperatureinwirkung kann hierbei z.B. durch Infrarotbestrahlung oder durch Einbringen in einen Ofen, der elektrisch oder durch Verbrennung beheizt wird, erfolgen. Vorteilhaft beträgt die Dauer hierbei höchstens 5 Minuten, bevorzugt höchstens 1 Minute, besonders bevorzugt höchstens 30 Sekunden. In der Regel beträgt die Mindesttrocknungs- dauer 3 Sekunden. Die Temperatur liegt vorteilhaft bei höchstens 1000C, bevorzugt höchstens 800C, besonders bevorzugt höchstens 500C.
Wie dem Fachmann bekannt ist, kann auch durch einen Luftstrom, der verdampfte Komponenten des Beschichtungsmittels von der Oberfläche des Werkstücks fort trägt, der Trock- nungsprozess beschleunigt werden. In diesem Zusammenhang schließt der Begriff Luftstrom auch jede Art von Strom eines Gases bzw. Gasgemisches ein, auch wenn für die meisten Anwendungen herkömmliche Luft die naheliegendste Wahl darstellt. Besonders effektiv ist die Kombination von Temperatur und Luftstrom, wie beispielsweise in einem Konvekti- onsofen. Das Trocknen kann diskontiniuierlich oder kontinuierlich, z.B. im Durchlaufver- fahren erfolgen. Im ersteren Fall wird wenigstens ein Werkstück in einen Trocknungsbereich eingebracht, verbleibt dort für eine gewisse Zeitspanne zur Trocknung und wird anschließend wieder aus dem Trocknungsbereich entfernt. Im letzteren Fall wird jedes Werkstück, z.B. auf einem Fließband, durch den Trocknungsbereich gefahren und beim Durchgang durch diesen getrocknet.
Wie dem Fachmann bekannt ist, wird bei Auftragsverfahren wie Sprühen, Tauchen etc. fast immer mehr Beschichtungsmittel aufgebracht als zur Ausbildung eines geschlossenen Be- schichtungsfilms notwendig ist. Überschüssiges Beschichtungsmittel führt allerdings zu ei- nem unregelmäßigen Beschichtungsfilm, erschwert Trocknungsvorgänge und kann die Eigenschaften der fertigen Beschichtung stark beeinträchtigen. In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher vor dem zweiten Auftragen eines Beschichtungsmittels überschüssiges Beschichtungsmittel entfernt. Dies kann mittels ver- schiedener Methoden, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, durchgeführt werden.
Bevorzugt sind hierbei Abtropfen, Schleudern und/oder Abblasen. Abtropfen bezeichnet hierbei das Entfernen von überschüssiger Flüssigkeit allein durch Einfluss der Schwerkraft, während beim Schleudern zusätzlich Zentrifugalkräfte einwirken. Sowohl beim Abtropfen als auch beim Abschleudern kann das Werkstück einzeln aufgehängt sein oder sich in einem Behälter, z.B. einem Korb, mit durchlässiger Wandung befinden. Letzteres ist besonders bei Massenkleinteilen bevorzugt. Ein Abtropfen kann auch auf einem als Sieb gestalteten Fließband, das ein Ablaufen von Beschichtungsflüssigkeit erlaubt, erfolgen. Ein Abblasen erfolgt mittels eines (normalerweise kalten) Luftstroms, der gegen die Oberfläche des Werkstücks gerichtet wird. Dies kann im Durchlaufbetrieb durchgeführt werden. Es versteht sich, dass ein solcher Luftstrom grundsätzlich bei längerer Einwirkung zur Trocknung des Beschichtungsmittels geeignet ist. Dieser Effekt ist jedoch beim Abblasen gering. Der Luftstrom wirkt hierbei nur eben so lange ein, dass die überschüssige Beschichtungsflüssigkeit entfernt wird. Der Gehalt an flüssigen Komponenten der am Werkstück verbleibenden Beschichtungsflüs- sigkeit wird hierdurch allenfalls unwesentlich verändert. Es erfolgt also keine Trocknung in dem Sinne, wie sie nach dem Auftragen der zweiten Schicht durchgeführt wird. Vorteilhaft können die dargestellten Methoden auch kombiniert werden, so z.B. durch ein Schleudern mit zwischengeschalteten Pausen, in denen auch ein Abtropfen erfolgen kann. Beim Beschichten von Massenkleinteilen sind die Werkstücke typischerweise benachbart angeordnet, überdecken einander teilweise und berühren einander zwangsläufig wenigstens punktweise. Dies sind Faktoren, die das flächendeckende Auftragen der zweiten Schicht erschweren bzw. unmöglich machen. Daher werden in einer Weiterentwicklung des Verfahrens, bei der das Auftragen der ersten Schicht auf mehrere Werkstücke erfolgt, die Werkstü- cke vor dem zweiten Auftragen eines Beschichtungsmittels vereinzelt. Als Vereinzeln werden alle Maßnahmen bezeichnet, die dazu führen, dass jeweils die Werkstücke paarweise voneinander beabstandet sind, also das zwischen jeweils zwei Werkstücken ein Zwischenraum besteht. Dieser Zwischenraum entspricht bevorzugt wenigstens der Hälfte der größten Län- - IO - genausdehnung eines Werkstücks. Durch das Vereinzeln ist ein störungsfreies Auftragen der zweiten Schicht möglich.
Besonders häufig wird zum Vereinzeln ein mechanisches Beschleunigen genutzt, wie z.B. durch die Übergabe von einem langsamen auf ein schnelles Förderband oder das Abschleudern von einem rotierenden Drehteller. Alternativ können Rüttel- oder Streuvorrichtungen oder eine Vereinzelung mittels Magneten eingesetzt werden, bei der z.B. Elektro- oder Permanentmagnete zum einzelnen Herausgreifen von Werkstücken aus einer größeren Menge ausgelegt sind.
Wie aus dem Stand der Technik bekannt, werden auch beim erfindungsgemäßen Verfahren die aufgetragenen Bindemittelschichten in der Regel ausgehärtet, jedoch mit der Maßgabe, dass die erste Schicht und die zweite Schicht gleichzeitig und gemeinsam ausgehärtet werden. Auch ist es beim erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, dass das Werkstück vor dem Aufbringen der Beschichtung vorbehandelt wird. Mögliche Behandlungsmethoden sind hierbei insbesondere Reinigen, Entfetten, Beizen, Sandstrahlen, Druckluftstrahlen und/oder Phosphatieren.
Es ist in einer Weiterentwicklung der Erfindung vorgesehen, dass nach vorherigem Trocknen oder Aushärten der ersten und der zweiten Schicht ein ein- oder mehrschichtiger Topcoat auf die zweischichtige Beschichtung aufgetragen wird. In diesem Zusammenhang wird jede Beschichtung, die ein Bindemittel, aber keine Metallpigmente zum Korrosionsschutz umfasst, als Topcoat bezeichnet, d.h. es wird nicht zwischen„Topcoat" und„Versiegelung" unterschieden. Es besteht auch die Möglichkeit, dass der Topcoat neben Farbpigmenten und anderen Komponenten, die dem Fachmann bekannt sind, gewisse Mengen an Metallpartikeln zu Erzeugung eines„Metallic-Looks" enthält.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann mittels einer speziell hierfür ausgelegten Vorrichtung durchgeführt werden. Hierbei handelt es sich um eine Vorrichtung zum Be- schichten von Werkstücken mit wenigstens einem antikorrosiven, flüssigen, Metallpartikel enthaltenden Beschichtungsmittel.
In einer ersten Variante umfasst die Vorrichtung erste Mittel zum Auftragen eines Be- schichtungsmittels, zweite Mittel zum Auftragen eines Beschichtungsmittels sowie Mittel zum Aushärten von aufgetragenem Beschichtungsmittel. Die Mittel zum Auftragen können unterschiedlich ausgebildet sein, z.B. als Tauch-, Gieß-, Sprüh- oder Spritzvorrichtungen. Mittel zum Aushärten sind beispielsweise Öfen, Infrarot- oder UV- Lampen.
Schließlich umfasst die Vorrichtung Mittel zum Fördern von Werkstücken, die einen Förderweg definieren, der die ersten Mittel zum Auftragen mit den zweiten Mitteln zum Auftragen und die zweiten Mittel zum Auftragen mit den Mitteln mit den Mitteln zum Aushärten verbindet. Die Mittel zum Fördern können unterschiedlich ausgebildet sein, z.B. als Ro- boterarm mit Greifer oder Magnet, als stetig-mechanische Förderer (z.B. als Bandförderer, Rollenförderer oder Kettenförderer), als Schwerkraftförderer (z.B. als Rutsche oder Rollenbahn) oder als pneumatische Förderer. Insbesondere ist auch eine Kombination der genannten Mittel denkbar. Als Förderweg wird der Weg bezeichnet, entlang dessen ein Werkstück im Betriebszustand durch die Mittel zum Fördern bewegt wird. Hierbei sind die ersten Mittel zum Auftragen auf dem Förderweg vor den zweiten Mitteln zum Auftragen angeordnet, d.h. im Betriebszustand wird das Werkstück von den ersten Mitteln zum Auftragen zu den zweiten Mitteln zum Auftragen gefördert.
Bei dieser Variante der Vorrichtung sind sämtliche Mittel zum Aushärten auf dem Förderweg hinter den zweiten Mitteln zum Auftragen angeordnet. Dies unterscheidet die vorliegende Vorrichtung von bekannten Vorrichtungen, bei denen auch Mittel zum Aushärten zwischen den ersten und zweiten Mitteln zum Auftragen angeordnet sind, so dass das Werkstück im Betriebszustand von den ersten Mitteln zum Auftragen zu den Mitteln zum Aushärten und anschließend zu den zweiten Mitteln gefördert wird. Diese erste Variante der Vorrichtung ist zur gemeinsamen Aushärtung der zwei Schichten Beschichtungsmittel ausgelegt. In einer zweiten Variante umfasst die Vorrichtung erste Mittel zum Auftragen eines Beschichtungsmittels, zweite Mittel zum Auftragen eines Beschichtungsmittels sowie Mittel zum Trocknen von aufgetragenem Beschichtungsmittel. Verschiedene Mittel zum Trocknen sind dem Fachmann bekannt und wurden in ihrer Wirkungsweise bereits weiter oben erläutert.
Auch in dieser zweiten Variante umfasst die Vorrichtung Mittel zum Fördern von Werkstücken. Diese definieren hier einen Förderweg, der die ersten Mittel zum Auftragen mit den zweiten Mitteln zum Auftragen und die zweiten Mittel zum Auftragen mit den Mitteln mit den Mitteln zum Trocknen verbindet. Die ersten Mittel zum Auftragen sind wiederum auf dem Förderweg vor den zweiten Mitteln zum Auftragen angeordnet, d.h. im Betriebszustand wird das Werkstück von den ersten Mitteln zum Auftragen zu den zweiten Mitteln zum Auftragen gefördert.
Bei dieser Variante der Vorrichtung sind sämtliche Mittel zum Trocknen auf dem Förderweg hinter den zweiten Mitteln zum Auftragen angeordnet. Dies unterscheidet die vorliegende Vorrichtung von bekannten Vorrichtungen, bei denen auch Mittel zum Trocknen zwischen den ersten und zweiten Mitteln zum Auftragen angeordnet sind, so dass das Werkstück im Betriebszustand von den ersten Mitteln zum Auftragen zu den Mitteln zum Trocknen und anschließend zu den zweiten Mitteln gefördert wird. Diese zweite Variante der Vorrichtung ist zur gemeinsamen Trocknung der zwei Beschich- tungsmittelschichten ausgelegt. Die beiden Varianten schließen einander allerdings nicht aus. Bevorzugt umfasst die Vorrichtung sowohl Mittel zum Trocknen als auch Mittel zum Aushärten. Hierbei sind die Mittel zum Aushärten in der Regel hinter den Mitteln zum Trocknen angeordnet. Wie bereits oben erwähnt, können die Mittel zum Aushärten allerdings auch mit den Mitteln zum Trocknen identisch sein.
Umfasst die Vorrichtung neben den Mitteln zum Aushärten gemäß der ersten Variante auch Mittel zum Trocknen, so sind sämtliche Mittel zum Trocknen hinter den zweiten Mitteln zum Auftragen angeordnet (was einer Kombination der ersten und zweiten Variante entspricht).
Zusätzlich zu den genannten Komponenten kann die Vorrichtung Mittel zum Entfernen von überschüssigem Beschichtungsmittel, Mittel zum Vereinzeln der Werkstücke sowie Mittel zum Aushärten von Beschichtungsmittel umfassen. Hierbei sind die Mittel zum Entfernen und die Mittel zum Vereinzeln typischerweise auf dem Förderweg zwischen den ersten Mitteln zum Auftragen und den zweiten Mitteln zum Auftragen angeordnet. Die Wirkungsweise dieser Mittel wurde bereits oben erläutert und ist dem Fachmann geläufig. Details der Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Figuren erläutert. Hierbei zeigt:
Fig. 1: eine schematische Darstellung einer ersten Beschichtungsanlage zur Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit separater Trock- nung und gemeinsamer Aushärtung zweier Beschichtungsmittelschichten sowie
Fig. 2: eine schematische Darstellung einer zweiten Beschichtungsanlage zur Durchführung Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit gemeinsamer Trocknung und gemeinsamer Aushärtung zweier Beschichtungsmittelschichten. Die in Fig. 1 dargestellte Beschichtungsanlage 1 zur Durchführung eines Verfahrens nach dem Stand der Technik umfasst als Hauptelemente eine erste Beschichtungsstation 10 zum Auftragen einer ersten Schicht Beschichtungsmittel, eine erste Trocknungsstation 23 zum Trocknen der ersten Schicht, eine zweite Beschichtungsstation 20 zum Auftragen einer zweiten Schicht Beschichtungsmittel, eine zweite Trocknungsstation 24 zum Trocknen der zwei- ten Schicht sowie einen Konvektionsofen 50 zum Aushärten von Beschichtungsmittel. Die erste Beschichtungsstation 10 umfasst ein Tauchbecken 11, in dem sich ein Beschichtungs- bad 12 eines Basecoats, also eines antikorrosiven, flüssigen, Metallpartikel enthaltenden Beschichtungsmittels, befindet. Ein erstes Förderband 30, das auf das Tauchbecken 11 hin führt, dient zum Einbringen von Werkstücken 2. Ein zweites Förderband 31 führt aus dem Tauchbecken 11 heraus. Die Förderrichtung des zweiten Förderbandes 31 verläuft zu diesem Zweck nicht waagerecht, sondern schräg nach oben. Um ein Herunterrollen oder -gleiten von Werkstücken 2 zu verhindern, weist das zweite Förderband 31 eine Oberflächenstruktur mit einer Reihe von quer zur Förderrichtung stehenden Stegen (nicht dargestellt) auf. Das zweite Förderband 31 durchläuft im dargestellten Betriebszustand der Anlage 1 in einem unteren Bereich 34 das Be- schichtungsbad 12. Es läuft in einem oberen Bereich 35 unterhalb einer Gebläsestation 13 hindurch und endet oberhalb eines dritten Förderbandes 32, welches wiederum waagerecht ausgerichtet ist.
Das dritte Förderband 32 durchläuft nacheinander die erste Trocknungsstation 23, die zweite Beschichtungsstation 20, die eine oberhalb des dritten Förderbandes 32 angeordnete Gießvorrichtung 21 umfasst, sowie die zweite Trocknungsstation 24. Jede der Trocknungsstationen 23, 24 wird durch eine Reihe von Heißluftgebläsen 25 gebildet, die auf das dritte Förderband 32 hin ausgerichtet sind.
An das dritte Förderband 32 schließt sich ein viertes Förderband 33 an, welches den Kon- vektionsofen 50 durchläuft.
Sowohl das zweite als auch das dritte Förderband 32 sind als Sieb ausgestaltet, wodurch ein Abfließen von flüssigem Beschichtungsmittel ermöglicht wird. Stahlschrauben 2 sind zur Beschichtung in der dargestellten Anlage 1 vorgesehen. Hierzu werden sie vorab in einer Reinigungslösung bestehend aus Wasser, in dem in je 1 Liter Wasser 9 g Kaliumphosphat und 27 g Kaliumhydroxid gelöst wurden, bei 750C entfettet und anschließend mit Leitungswasser gereinigt. Der Entfettungs- und Reinigungsvorgang wird nochmals wiederholt und anschließen werden die Schrauben 2 getrocknet.
Die Schrauben 2 werden auf das erste Förderband 30 gegeben, welches mit einer Geschwindigkeit von 10 cm/s läuft. Am Ende des ersten Förderbandes 30 fallen die Schrauben 2 in das Beschichtungsbad 12, welches im vorliegenden Fall die folgende Zusammensetzung hat: 9,0 Gewichts-% γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan
0,7 Gewichts-% Borsäure.
4,7 Gewichts-% Azeton
0,8 Gewichts-% l-Nitropropan
25,9 Gewichts-% Metallpartikel
3,4 Gewichts-% nichtionisches, ethoxyliertes Nonylphenol-Netzmittel
0,4 Gewichts-% Natrium-bis-tridecyl-sulfosuccinat anionisches Netzmittel
55,0 Gewichts-% Wasser Die flockenförmigen Metallpartikel haben eine Dicke von ca.0,1 bis 0,5 μm und eine längste Ausdehnung der einzelnen Partikel von ca. 80 μm. Sie bestehen aus einer Legierung von 95% Zink mit 5% Aluminium. Die Anordnung von erstem 30 und zweitem Förderband 31 ist hierbei so, dass die Schrauben 2 auf dem zweiten Förderband 31 landen. Durch das Fallen sowie das Auftreffen auf dem zweiten Förderband 31 erfolgt hierbei bereits eine gewisse Vereinzelung der Schrauben 2. Die Schrauben 2 werden vom zweiten Förderband 31, welches ebenfalls mit 10 cm/s betrieben wird, schräg nach oben aus dem Tauchbecken 11 befördert, wobei durch die durch- brochene Struktur des Förderbandes 31 überschüssiges Beschichtungsmittel von den Schrauben 2 ablaufen kann.
Die Schrauben 2 weisen nun eine erste Schicht Beschichtungsmittel auf. Um das Ablaufen überschüssigen Beschichtungsmittels von den Schrauben 2 zu unterstützen, wird durch die Gebläsestation 13, die einen Kaltluftstrom von ca. 20 m/s erzeugt, Flüssigkeit von den Schrauben 2 abgeblasen.
Am Ende des zweiten Förderbandes 31 fallen die Schrauben 2 auf das dritte Förderband 32, welches mit einer Geschwindigkeit von 30 cm/s betrieben wird. Durch die hiermit verbun- dene Beschleunigung der Schrauben 2 erfolgt ein weiteres Vereinzeln. Die Schrauben 2 durchlaufen nun die erste Trocknungsstation 23. Diese umfasst eine Reihe von Heißluftgebläsen 25, die Luftströme von ca. 5 m/s und 700C erzeugen. Die Trocknung dauert 4-5 Sekunden. Durch die Einwirkung derselben werden flüssige Komponenten des Beschichtungsmittels größtenteils verdampft, wonach die erste Schicht so weit getrocknet ist, dass sie ohne stärkere mechanische Einwirkung nicht mehr abgelöst oder beschädigt wird.
Im weiteren Verlauf werden die Schrauben 2 unter der Gießvorrichtung 21 der zweiten Be- schichtungsstation 20 hindurchtransportiert. Die Gießvorrichtung 21 weist eine Reihe von Austrittsöffnungen (nicht dargestellt) für ein Beschichtungsmittel auf, das im vorliegenden Fall identisch mit dem im Tauchbecken 11 ist. Die Gießvorrichtung 21 erzeugt einen sehr dichten Gießvorhang 22, durch den ein normalerweise lückenloses Auftragen einer zweiten Schicht Beschichtungsmittel auf die erste Schicht Beschichtungsmittel erfolgt. Während die Schrauben 2 weiter transportiert werden, läuft überschüssiges Beschichtungs- mittel aufgrund der Sieb-Struktur des dritten Förderbandes 32 ab. Das ablaufende Be- schichtungsmittel wird in einem Becken 26 aufgefangen und kann wiederverwendet werden. Die Schrauben 2 durchlaufen im Folgenden die zweite Trocknungsstation 24. Auch diese umfasst Heißluftgebläse 25, deren Aufbau und Betriebsparameter denen der ersten Trocknungsstation 23 entsprechen. Nach dem Durchlaufen der zweiten Trocknungsstation 24 ist auch die zweite Schicht getrocknet.
Die Schrauben 2 fallen am Ende des dritten Förderbandes 32 auf das vierte Förderband 33, welches mit 2 cm/s betrieben wird. Hierdurch wird das Vereinzeln der Schrauben 2 wieder rückgängig gemacht, was aber unerheblich ist, da das Beschichtungsmittel getrocknet ist und keine weitere Beschichtung erfolgt. Die Schrauben 2 durchlaufen nun den Konvektions- ofen 50, wo beide Schichten des Beschichtungsmittels bei 3200C ausgehärtet werden. Am
Ende des dritten Förderbandes 33 fallen die Schrauben 2 in einen Behälter 40, mittels des- sen sie abtransportiert werden können.
In Fig. 2 ist eine zweite Beschichtungsanlage 1' zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Diese umfasst ebenfalls eine erste Beschichtungsstation 10 zum Auftragen einer ersten Schicht Beschichtungsmittel sowie eine zweite Beschichtungsstation 20 zum Auftragen einer zweiten Schicht Beschichtungsmittel. Allerdings ist hier eine einzelne Trocknungsstation 27 vorgesehen, die einem Konvektionsofen 50 zum Aushärten von Beschichtungsmittel vorgeschaltet ist.
Der Aufbau dieser Beschichtungsvorrichtung 1' ist in großen Teilen identisch mit dem der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung 1. Daher wird auf eine detaillierte Erläuterung der einzelnen Elemente sowie des Betriebsmodus verzichtet, soweit diese übereinstimmen.
Im Unterschied zur eingangs geschilderten Vorrichtung 1 durchläuft das dritte Förderband 32 nacheinander die zweite Beschichtungsstation 20 sowie die Trocknungsstation 27, der zweiten Beschichtungsstation 20 ist also keine Trocknungsvorrichtung vorgeschaltet. Die Trocknungsstation 27 ist wiederum durch eine Reihe von Heißluftgebläsen 25 gebildet, die auf das dritte Förderband 32 hin ausgerichtet sind erzeugen. - YJ -
Nachdem Schrauben 2 im Tauchbecken 11 mit einer erste Schicht Beschichtungsmittel versehen wurden und überschüssiges Beschichtungsmittel mittels der Gebläsestation 13 abgeblasen wurde, fallen die Schrauben 2 vom zweiten Förderband 31 auf das dritte Förderband 32.
Die Schrauben 2 werden nun auf dem dritten Förderband 32 unter der Gießvorrichtung 21 der zweiten Beschichtungsstation 20 hindurchtransportiert, ohne vorab getrocknet zu werden. Bei dieser Vorrichtung 1' werden vielmehr beide Schichten Beschichtungsmittel gemeinsam getrocknet. Hierzu durchlaufen die Schrauben 2 nach der zweiten Beschichtungs- Station 20 die Trocknungsstation 27. Aufbau und Betriebsparameter der Heißluftgebläse 25 entsprechen denen der Trocknungsstationen 23, 24 des ersten Ausführungsbeispiels. Nach dem Durchlaufen der Trocknungsstation 27 sind beide Schichten so weit getrocknet, dass sie ohne stärkere mechanische Einwirkung nicht mehr abgelöst oder beschädigt werden. Anschließend werden beide Schichten im Konvektionsofen 50 gemeinsam ausgehärtet.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Auftragen wenigstens eines antikorrosiven, flüssigen, Metallpartikel enthaltenden Beschichtungsmittels auf ein Werkstück (2) mit den Schritten
- Auftragen einer ersten Schicht eines Beschichtungsmittels auf das Werkstück (2) - Auftragen einer zweiten Schicht eines Beschichtungsmittels auf die erste Schicht, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht und die zweite Schicht nach dem Auftragen der zweiten Schicht getrocknet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim ersten und beim zweiten Auftragen das gleiche Beschichtungsmittel aufgetragen wird oder unterschiedliche Beschichtungsmittel aufgetragen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem zweiten Auf- tragen eines Beschichtungsmittels überschüssiges Beschichtungsmittel entfernt wird.
4. Verfahren nach wenigstens einem vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragen der ersten Schicht auf mehrere Werkstücke (2) erfolgt und die Werkstücke (2) vor dem zweiten Auftragen eines Beschichtungsmittels vereinzelt wer- den.
5. Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht und die zweite Schicht gemeinsam ausgehärtet werden, vorzugsweise durch Einwirkung von Temperatur und/oder Strahlung, insbesondere Infra- rot- und/oder UV-Strahlung.
6. Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach vorherigem Trocknen oder Aushärten der ersten Schicht und der zweiten Schicht ein ein- oder mehrschichtiger Topcoat aufgebracht wird.
7. Vorrichtung (1) zum Beschichten von Werkstücken (2) mit wenigstens einem antikorrosiven, flüssigen, Metallpartikel enthaltenden Beschichtungsmittel, umfassend - erste Mittel (11) zum Auftragen eines Beschichtungsmittels,
- zweite Mittel (21) zum Auftragen eines Beschichtungsmittels,
- Mittel (50) zum Aushärten von aufgetragenem Beschichtungsmittel sowie
- Mittel (30, 31, 32, 33) zum Fördern von Werkstücken (2), die einen Förderweg definieren, der die ersten Mittel (11) zum Auftragen mit den zweiten Mitteln (21) zum Auftragen und die zweiten Mittel (21) zum Auftragen mit den Mitteln (50) zum
Aushärten verbindet,
- wobei die ersten Mittel (11) zum Auftragen auf dem Förderweg vor den zweiten Mitteln (21) zum Auftragen angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Mittel (50) zum Aushärten auf dem Förderweg hinter den zweiten Mitteln (21) zum Auftragen angeordnet sind.
8. Werkstück beschichtet mit einem antikorrosiven, Metallpartikel enthaltenden Beschichtungsmittel, das in einer ersten und in einer zweiten Schicht flüssig aufgetragen wurde, und wobei das Aushärten erfolgt ist, nachdem die zweite Schicht aufge- tragen wurde.
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