EP2836312A1 - Anlage und verfahren zum druckluftgesteuerten aufbringen eines porösen beschichtungsmaterials auf ein substrat - Google Patents

Anlage und verfahren zum druckluftgesteuerten aufbringen eines porösen beschichtungsmaterials auf ein substrat

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EP2836312A1
EP2836312A1 EP13714914.2A EP13714914A EP2836312A1 EP 2836312 A1 EP2836312 A1 EP 2836312A1 EP 13714914 A EP13714914 A EP 13714914A EP 2836312 A1 EP2836312 A1 EP 2836312A1
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EP
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coating material
compressed air
inlet
water
bore
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EP13714914.2A
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EP2836312B1 (de
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Michael Petry
Thorsten Adebahr
Joachim Müller
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Worlee Chemie GmbH
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Worlee Chemie GmbH
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Publication date
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    • E04F21/08—Mechanical implements
    • E04F21/12—Mechanical implements acting by gas pressure, e.g. steam pressure

Definitions

  • the present invention relates to a system and a procedural ⁇ ren for applying a liquid to paste-like and porous coating material to a substrate, in particular by means druckluftquaintem spraying of the coating material so ⁇ as a part of the plant which is used for controlling conveyance of the coating material, so that his preserving the porosity of ⁇ -causing properties. Furthermore, the present invention relates to the use of a porous coating material for spray application to a substrate.
  • liquid to pasty coating ⁇ materials are known to contain highly porous solid particles, which are based for example on aerogels or xerogels based on silicon dioxide (silica).
  • coating materials may additionally contain gas bubbles which produce a foam-like structure.
  • Such solids may be particles ⁇ according to known sol-gel method and special drying process can be obtained and are commercially available and industrially available. Due to their large pore volumes of up to more than 90% they are interesting as Isolierma ⁇ terialien, especially for heat, cold or sound insulation. Liquid to pasty Be Anlagenungsmateria ⁇ materials of the aforementioned type are also referred to below as porous coating materials.
  • the surfaces to be insulated are coated with the materials, so that the desired insulating ⁇ effect is achieved, for.
  • roofs, exterior and interior walls of buildings or containers such as containers, tanks, pipelines, etc. vehicle parts, ship components, plant components of the chemical industry and other industries.
  • the application of coating materials is generally done by rolling, trowelling or spraying.
  • the coating material is generally from a storage container via a suitable conduit of a spray apparatus such as a spray gun will be supplied ⁇ leads, by means of which it is then applied to one or more FLAE ⁇ chen (substrate) of an article.
  • pressure vessels are used as reservoirs and for conveying coating material for an injection technical application known.
  • the material ⁇ promote the coating material is ge fills ⁇ into a container and this applied after sealing with compressed air, whereby the material through an outlet from the container into an associated conduit and connected thereto before ⁇ devices for processing and application of the material is transported on substrates.
  • nachtei ⁇ lig that forms a funnel or V-shaped space in the pressure vessel after pressurization, whereby the coating material is pressed against the container walls, which is associated with an undesirable compression and damage to the porous structure.
  • the formation of the funnel or V-shaped space prevents the promotion of the coating material.
  • the pressure vessel may also called follower plate with a so-called printing plate, are verses ⁇ hen, which divides the container into a pressure medium chamber and a material space.
  • the pressure medium chamber is pressurized and the pressure plate then presses the Beschich ⁇ processing material evenly in the direction of the outlet.
  • too high pressures occur so that the porous structure is compressed, impaired or destroyed.
  • DE 20 2007 017 944 U1 describes a plastering machine with a pipeline for conveying the plastering material by means of a pump.
  • the system has a compressed air circle up. This serves to control valves on a spray lance as well as in the conveying line for the plastering material.
  • a mixer in which the dry airgel mixed with binder and moved in a so- ⁇ th dense stream on to the spray nozzle and the mixture is then applied under pressure from directly to the spray nozzle supplied compressed air to the application surface.
  • DE 39 16 319 AI relates to a spray head on a plaster ⁇ machine for processing mortar.
  • the mortar is conveyed by means of a mortar pump.
  • the spray head has an air supply, is supplied via the compressed air in the mouth region of the spray head before leakage of the mortar.
  • US 4,117,551 relates to a spray gun for applying urethane foam.
  • the individual components of the foam are supplied separately from storage containers of the spray gun and mixed within the spray gun and from there to a Substrate applied as a foam.
  • the structure of the spray gun is shown in particular in Figures 2 to 6.
  • Against the above background of the present invention has the object of providing a plant and a method ⁇ controzu, which contain materials that porous solids such as in particular aerogels and xerogels based on silicon dioxide, can be efficiently applied to a variety of different substrates without the key for the iso ⁇ -regulating effect of the porosity Be Schweizerungsma- lost terialien.
  • the object of the invention is achieved by a method for compressed air controlled application of a porous coating material a plant and to a substrate, wherein a) at least one pressure vessel is fed via an inlet with po ⁇ rettem coating material, b) the coating material through an outlet of min ⁇ least c) wherein the coating material is passed through a Ventilein ⁇ unit, which downstream of the at least ei ⁇ nen pressure vessel and upstream of the Spritzappara ⁇ tur is arranged and in which the coating material with is mixed compressed air and optionally water or wasserhal ⁇ current additives, d) is passed, the coating material thus treated in a one ⁇ let the spray apparatus, e) the spray apparatus is fed through a further inlet compressed air and f) the coating material servo-assisted zer stäubt ⁇ and is applied to a substrate.
  • the system according to the invention for the compressed-air-controlled application of porous coating material to a substrate comprises at least one pressure vessel for charging with coating material, the pressure vessel having an inlet and an outlet for the coating material, a spraying apparatus for applying the porous coating material to a substrate, wherein the spraying apparatus has an inlet comprises for the coating material, a further inlet for the supply of compressed air and a nozzle arrangement, a line connecting the Be Mrsungsmaterialauslass the print ⁇ container with the coating material inlet of the spray gun ⁇ temperature, a valve unit, which is connected to the conduit and downstream of the outlet the pressure vessel and upstream ⁇ of the inlet of the injection apparatus is arranged, wherein the valve unit has at least one extending in the longitudinal direction through the valve unit bore having a Passage channel forms for transporting the coating material comprises at least one lateral bore, the leave one A ⁇ forms for the supply of compressed air, the given ⁇ optionally is mixed with water or water containing additives, wherein the at least one lateral bore with the longitudinally
  • valve unit for controlling the promotion of a porous coating material in a system according to the invention, wherein the valve unit has at least one ver ⁇ in the longitudinal direction through the valve ⁇ running bore, which forms a passage for Trans ⁇ port of the coating material, at least one lateral Having bore which forms an inlet for the supply of compressed air, which is optionally mixed with water or aqueous additives, wherein the at least one lateral bore with the longitudinal bore is connected so that the coating material can be mixed in the passageway with the compressed air , and optionally at least one further lateral bore on ⁇ which forms an inlet for water for cleaning purposes and which is also connected to the longitudinally extending bore, wherein the lateral bores each with remindschlagv are provided.
  • the invention relates to the use of a coating material as defined herein for injection technical on ⁇ brin supply to a substrate as defined herein.
  • the invention relates to a method for the isolation of an object, in which are defined to be insulated coated surfaces of the object after OF INVENTION ⁇ to the invention process as described herein as a substrate one or several ⁇ r.
  • the method according to the invention and the system according to the invention comprise further features in addition to the features mentioned in the patent claims.
  • inventive method and the inventive system from the consist in the patent claims and the present specification ⁇ features disclosed. The same applies mutatis mutandis to the part of the system according to the invention, which serves to control the promotion of the coating material.
  • the system according to the invention does not comprise pumps for conveying the coating material.
  • the porous coating material is conveyed by means of compressed air. It is in the valve unit according to the invention, which can also be referred to as a mixing unit, mixed with compressed air and, if necessary, water or water-containing additives.
  • the porous structure of the coating material can be obtained.
  • the present invention is thus characterized in particular by the advantage that no pumps are used to convey the coating material. Instead, the coating material is conveyed with compressed air and especially in the modern fiction, ⁇ valve or mixing unit with compressed air and, if necessary, water water / water-containing additives mixed before then the coating material compressed air assisted by means of a spray ⁇ apparatus is applied to a surface to be coated.
  • FIG. 1 shows an overall view of the installation according to the invention.
  • FIG. 2 shows a pressure vessel according to the invention with pressure plate, outlet and outlet valve.
  • valve unit 3 shows a valve unit of the invention with through ⁇ let channel for the coating material and side Zumoni ⁇ implications for compressed air.
  • FIG. 4 shows a side view of a spraying apparatus in the form of a manual spray gun.
  • FIG. 5 shows a sectional view of the handgun.
  • Figure 6 shows a front view, a side view and a plan view of a system according to the invention, which is arranged on a trolley, and a picture of an operator with the system to illustrate a possible dimensioning.
  • Figure 7 shows a three dimensional view of a modern fiction, ⁇ system with two pressure vessels, which is arranged on a trolley.
  • FIG. 1 shows an overall view of the system according to the invention, comprising a pressure vessel 1, a spraying apparatus 2, a valve unit 3 according to the invention, a pressure regulating valve and pressure gauge arrangement 5 for the regulation of the compressed air supply and the corresponding lines 4a, 4b, 6, 7 , 8 for compressed air and coating material delivery.
  • a pressure regulating valve and pressure gauge arrangement 5 for the regulation of the compressed air supply and the corresponding lines 4a, 4b, 6, 7 , 8 for compressed air and coating material delivery.
  • FIG. 1 shows an overall view of the system according to the invention, comprising a pressure vessel 1, a spraying apparatus 2, a valve unit 3 according to the invention, a pressure regulating valve and pressure gauge arrangement 5 for the regulation of the compressed air supply and the corresponding lines 4a, 4b, 6, 7 , 8 for compressed air and coating material delivery.
  • another container for receiving liquid, in particular water or wasserhal ⁇ term liquids, and a conduit with which the container is connected to the compressed air line 7, so that in the valve unit 3 supplied
  • step (a) of the method according to the invention the pressure vessel 1 is charged via an inlet with porous coating material.
  • the inlet can be formed for example by ei ⁇ NEN removable cover of the container, which is closed after loading of the container again with this pressure-resistant.
  • the inlet may be in the form of an opening at a suitable location on the container provided with a suitable valve connected to a conduit through which coating material is supplied.
  • the coating material ⁇ according to step (b) of the method according to the invention by pressurizing the outlet ld (see Figure 2), which is provided with a valve for opening and closing the outlet, from the container into the line ( 4a, 4b), to which a spraying apparatus 2 is connected.
  • the pressure vessel which uses a pressure plate 9 (see FIG. 2)
  • the pressure vessel is subdivided into a coating material space le and a pressure medium space lf.
  • the pressure middle space with supplied via line 6 compressed air ⁇ se is set in motion, so that the coating material from the coating material space le in line 4a, 4b is conveyed.
  • the pressure plate can be moved mechanically or hydraulically.
  • more than one pressure vessel can be used and can be removed from this simultaneously or successively coating material. There are then other lines and valves that regulate the simultaneous or successive transport of the coating material from these containers.
  • the coating material according to step (c) of the OF INVENTION ⁇ to the invention process, after exit from the pressure vessel and entering line 4a passed through an inventive Ventilein ⁇ uniform.
  • the valve unit has a longitudinal bore which forms a passageway 3a for the coating material. This is connected with lateral prepared holes ⁇ gen 3b and 3c, the inlets for compressed air form, so that the coating material in the through-flow channel is mixed with the compressed air and is fluidized by this.
  • the inlet are provided with check valves 3e, 3f.
  • the compressed air is optionally a liquid, in particular water or water-containing materials ⁇ added, and optionally further additives to be added to the coating material and the compressed air can be transported.
  • a suitable Vernebier (not shown in Figure 1) can be used.
  • valve unit 3 can connect via a short line section 4a or directly to the pressure vessel.
  • the coating material is further conveyed by compressed air through line 4b to the injection apparatus.
  • the line 4a, 4b may be wholly or partly formed of rigid or flexible pressure-resistant material.
  • the conduit 4a may be made of stainless steel and the conduit 4b of a pressure-resistant flexible hose based on, for example, polyvinyl chloride.
  • the conduit 4b of a pressure-resistant flexible hose based on, for example, polyvinyl chloride.
  • Schläu ⁇ che are suitable on the basis of mixtures of PVC and silicone, which are in particular double-walled.
  • the Schlauchmateri ⁇ alien are characterized in that they are smooth-walled, and do not absorb moisture.
  • hose lengths are 1 to 50 m, preferably 10 to 40 m, z. B. 12 or 15 to 20 m.
  • the inner diameter of the lines of the system according to the invention can be in the range of a few mm to cm, depending on the overall dimensioning of the system.
  • For the line 4a, 4b for conveying the coating material of the inner ⁇ diameter is for example 10 to 20 mm.
  • a tube of the above type can be used, wherein the inner diameter is 13 mm.
  • Cables used for compressed air supply have diameters within the same order of magnitude as described above.
  • a line 8 for supplying compressed air to the injection apparatus from a conduit such as a hose with an inner diameter in the range of 5 to 20 mm, in particular 5 to 15 mm such as 9 mm exist.
  • step (d) of the process according to the invention the loading coating material is directed into an inlet of an injection apparatus 2, which may be formed for example as a manual or automatic injection ⁇ gun having a nozzle assembly 2a, an operating lever 2b and a pistol grip 2c.
  • the injection apparatus has a further inlet 2d for the supply of compressed air.
  • the compressed air is then brought to the loading coating material in contact, that it may be atomized through due ⁇ nozzle arrangement 2a and applied to the substrate to be coated in a suitable beam such as a flat jet or an omnidirectional beam.
  • the pressure control valve and pressure gauge 5 By the pressure control valve and pressure gauge 5, the pressures in the pressure vessel 1, in the coating material line 4a, 4b and in the compressed air lines 7 to the valve unit and 8 to the injection apparatus separately controllable, so that in each case the desired operating conditions can be adjusted.
  • the working pressures in the pressure vessel are generally in the range between 2 and 5 bar, in particular 2 to 4.5 bar, in the valve unit according to the invention in the range between 2 and 4 bar, in particular 2 to 3 bar, and in the injection apparatus in Range from 2 to 5 bar.
  • the working pressure in the pressure vessel and the pressure for the additional compressed air supply in the valve unit according to the invention between 1.5 and 3.0 bar, the pressure for the additional compressed air supply equal to or lower than the working pressure in Pressure vessel is.
  • the flow rate of the coating material is generally 0.25 to 10 kg / min., This value being dependent on the pressures used in the individual plant areas and the dimensioning of the nozzle arrangement in the spraying apparatus.
  • the process according to the invention is generally carried out at room temperature, i. H. carried out in a temperature range between 15 and 25 ° C. However, it may also be carried out at lower or higher temperatures as long as the conveyance of the coating material is given, e.g. in a temperature range of 5 to 15 ° C.
  • FIG 2 shows an embodiment of the pressure vessel according to the invention with pressure plate 9 and outlet ld, which leads into a coating material line 4b, which is connected to a valve lb for controlling the outflow from the pressure vessel 1.
  • the pressure vessel is divided into a coating material space le and a pressure medium space lf.
  • the pressure plate is moved towards the outlet be ⁇ and thus conveyed the coating material in line 4b.
  • FIG 3 shows an enlarged view of an embodiment of the valve unit according to the invention, which is connected upstream via the valve lb to a line 4a, in which the coating material from the outlet of the pressure vessel ⁇ occurs.
  • a line 4b On the downstream side of the Ventilein ⁇ integrated is connected to a line 4b which leads to the spray apparatus.
  • the valve unit has a passage 3 a, which is laterally connected to bores 3 b and 3 c, which are provided on their outer side respectively with check valves 3 e and 3 f, are connected to the lines 7 a and 7 b, takes place via the compressed air supply.
  • the compressed air with liquid especially water, water-containing materials or other additives, which are conveyed by compressed air, are added.
  • the lateral bores 3b and 3c are arranged so that the supply of compressed air, the promotion of the material downstream of the injection apparatus supports.
  • the holes are arranged in the ⁇ particular at an angle ⁇ 90 °, preferably at an angle in the range of 20 to 60 °, in particular 30 to 50 °, such as 35 to 45 °.
  • the lateral bores are arranged opposite one another. A particularly Güns ⁇ term mixing and loosening of the material is achieved.
  • FIG. 3 shows a further connection, which may be mounted on top of the valve unit and serving the supply of cleaning agent and / or water after the end of the operation of the plant according to the invention, so that these ge ⁇ purified and can be freed from the coating material residues .
  • This further feed line is also provided with a ge ⁇ suitable valve such as a check valve.
  • Figure 4 shows a side view of a spray apparatus in the form of a hand-held spray gun which is equipped with a nozzle assembly 2a, egg ⁇ nem operating lever 2b, an inlet for the coating material 2c and another inlet for compressed air 2d ⁇ .
  • the handgun also has a suspension hook 2f.
  • Figure 5 shows a lateral sectional view through the hand ⁇ zpistole sprit of Figure 4.
  • the cerium ⁇ atomization for example by means known in the art of commercially available spray guns which have suitable nozzles assemblies having inner andconcentrzerstäubung.
  • Figure 6 shows an embodiment of the system according to the invention, in which this is arranged on a trolley.
  • a ge ⁇ suitable embodiment of the trolley has a width 10 of 70 to 100 cm, a height 11 of 70 to 100 cm and a length 12 of 80 to 100 cm.
  • On the bottom plate of the rolling ⁇ cart a housing is applied, within which he ⁇ inventive valve unit 3 is housed.
  • On the upper side of the housing there are two pressure vessels, each having an outlet with adjoining material line, which are brought together to form a conduit which is connected to the valve unit (not shown in FIG. 6).
  • connection 14 to se ⁇ hen, to which a line 4 for conveying the coating material can be connected to a spray apparatus.
  • Line 4 is designed in the embodiment shown in Figure 6 as a flexible hose, which is shown in its storage position.
  • a container 15 is arranged on the trolley, in which a liquid such as water for humidification ⁇ tion of the compressed air is stored and to a compressed air line 7 (not shown in Figure 6) can be connected, which leads to the valve unit according to the invention.
  • the plant according to the invention can also be stationary, i. permanently in a certain place.
  • FIG. 7 shows a three-dimensional view of the trolley according to FIG. 6, in which, in particular, inlet valves for the supply of compressed air to the pressure vessels 1 are shown.
  • the pressure vessels 1 have on their upper side also via pressure gauges, which indicate the pressure in the pressure medium space. Otherwise, reference may be made to the explanations regarding FIG. 7.
  • the plant according to the invention has been described above with respect to its use for applying a porous coating material.
  • the system and in particular the arrangement of the valve unit according to the invention can also be used for other purposes in which a material delivery and compressed air supply are beneficial, as the plant of the invention allows.
  • the system can also be used to apply non-porous materials to substrates or to treat surfaces with materials which can be conveyed and applied by the system according to the invention, even if no permanent connection between the material and the treated substrate is associated with the application. z. B. because there is only a cleaning or polishing effect to be achieved.
  • porous coating materials which can be conveyed with the system according to the invention and applied to substrates as well as their preparation are described, for example, in EP 1 697 671 A1 and WO 2003/097227 A1.
  • Other suitable materials are commercially available, e.g. From Worlee-Chemie GmbH, Hamburg, Germany.
  • porous, liquid to pasty coating materials are generally present as aqueous dispersions of porous, ie having pore-containing solid particles.
  • a coating material according to the invention comprises a liquid phase in which porous solid particles are dispersed.
  • the consistency of this dispersion can be described as liquid to pasty, depending on the Antei ⁇ len of the solid and liquid components of the respective dispersion.
  • these coating materials may additionally contain gas bubbles (eg air-filled or air-containing Gasbla ⁇ sen), which produce a foam-like structure.
  • gas bubbles eg air-filled or air-containing Gasbla ⁇ sen
  • the coating material according to the invention has a viscosity of 10,000 to 100,000 mPas, in particular 30,000 to 100,000 mPas, preferably 50,000 to 90,000 mPas, measured with a haake VT 500 viscometer, measuring device E 100, shear stress about 91 S _1 .
  • the coating materials in addition to the constituents that make up the porosity, more solid or liquid ingredients are added to give the desired properties such.
  • the substrates to be coated may form or form part of items such as roofs, exterior and interior walls of buildings or containers such as containers, tanks, pipelines, vehicle parts, marine components, plant components of the chemical industry and other industries. Before applying the coating according to the invention, they may already have been coated with other materials, for example with paints.
  • the substrate comprises or consists of a material selected from the group consisting of glass, wood and wood-based materials, metals, in particular iron, steel and aluminum, in particular anodized aluminum, mineral building materials such as concrete, cement materials, tiles, stones, such as For example, sand-lime brick, ytone stone, ceramics, and plastics, in particular polyethylene and copolymers thereof and suitable for use as coatings ⁇ polymers such as alkyd resins, and Kom ⁇ combinations thereof.
  • the porous solid particles of the coating material may be formed from airgel or xerogel particles of organic or inorganic materials, e.g. Resorcinol-formaldehyde or melamine-formaldehyde airgel particles or metal oxide airgel particles (e.g., silica, titania and alumina aerogels). Furthermore, other porous solid particles of organic or inorganic nature, for. B. be used on zeolite.
  • airgel or xerogel particles of organic or inorganic materials e.g. Resorcinol-formaldehyde or melamine-formaldehyde airgel particles or metal oxide airgel particles (e.g., silica, titania and alumina aerogels).
  • other porous solid particles of organic or inorganic nature for. B. be used on zeolite.
  • the porous coating material which can be processed according to the invention preferably contains porous solid particles based on silica aerogels or xerogels, which may optionally be chemically modified. Also suitable are other inorganic or organic porous solids. In particular ⁇ sondere the surface of the aero- or xerogels is hydrophobically modified, in particular by silanization.
  • silica-based aerogels are hereafter also short Silica aerogels, suitable according to the invention. These materials have a density in the range of 100 to 140 kg / m 3 and a porosity of> 80%, in particular of> 90%.
  • the Po ⁇ rosity is accompanied by a high inner surface of about 600 to 800 g / m 2 , measured as BET surface area, and a high oil absorption of about 500 to 700 g DBP (dibutyl phthalate) per 100 g of solid particles.
  • DBP dibutyl phthalate
  • the percentage of the pore volume at Intelvo ⁇ lumen of the porous material is meant by porosity or Porosi ⁇ tuschsgrad.
  • An inventively ver ⁇ aillebares porous coating material based on silicon ca aerogels or xerogels preferably has the following parameters relating to the material as a starting material, ie, the method described before application to substrates by means of the herein and subsequent drying to form an insulating layer.
  • the density of the material is generally 0.3 to 0.8 g / cm 3 , in particular 0.4 to 0.6 g / cm 3 , in particular 0.5 g / cm 3 .
  • the pH is generally in the range of 7 to 10, preferably 8 to 10, especially 8.3 to 8.5.
  • the total solids content ie the content of the dispersions of porous and non-porous solids, is generally in the range of about 50 to 90 wt .-%, preferably 60 to 80 wt .-%, in particular 65 to 75 wt .-% as about 67% by weight.
  • the content of porous solid particles is generally in the range of about 8 to 30 wt .-%, preferably 10 to 20 wt .-%, in particular 10 to 15 wt .-%.
  • the gas bubble content is generally in the range of 0 vol .-% to 50 vol .-%, preferably 10 vol .-% to 40 vol .-%, in particular 20 vol .-% to 30 vol .-%.
  • the gas bubble content he ⁇ pays off in which the volume of the total formulation (calculated from mass * density) the volume fraction of Formulie ⁇ approximately constituents is taken off and is set in relation to the overall volume of.
  • the water content of the formulation of the coating material is generally in the range of 20 to 50 wt .-%, preferably 25 to 40 wt .-%, in particular 30 to 35 wt .-% such as 32 wt .-%.
  • porous solid component and a dispersion ⁇ medium, particularly water, containing the coating material is generally as further components at least one polymer or copolymer, and in particular acrylate and gegebe ⁇ appropriate, other ingredients such as emulsifiers, stabilizers, surfactants, pigments, flame retardant additives, anti-corrosion ⁇ medium etc.
  • the porous coating material is applied by means of the method according to Invention ⁇ generally in layer thicknesses of up to 30 mm on a substrate.
  • the layer thickness is in the range of 10 mm to 100 pm, in particular 5 mm to 500 pm, based on the dried state, which is generally achieved by drying at room temperature within 24 hours after application. It can also be dried at elevated temperatures, for example at temperatures up to 120 ° C. In the not yet dried, ie wet state, the layer thicknesses are usually about 10 to 20% larger.
  • a coating material was prepared according to the following formula.
  • component 1 and component 2 were initially charged and homogenized with stirring. Then, constituent 3 and constituent 4 were slowly interspersed in portions without stirring, and then dispersed with the dispersant under high shear. Thereafter, ingredient 5 was slowly interspersed in portions with slow stirring and homogenized using low gravitational forces. Subsequently, constituent 6 was slowly interspersed in portions with slow stirring and homogenized using low gravitational forces. Finally inventory ⁇ part 7 and part 8 was allowed to flow under slow stirring and homogenized using low shear forces. Subsequently, an amount of about 5kg the coating material was introduced into a pressure vessel shown of an installation as in Figure 6 and ⁇ sheet as the substrate by means of this system on a steel.
  • the porous coating material Before the porous coating material was filled in the system, it was filled with water and rinsed. In addition to the pre-moistening of the pressure vessel 1 and the tubes 4a, 4b, the function of the individual components can be checked in this case.
  • the container or containers 1 were designed so that they could be filled with 2 liters of water each and then sealed.
  • the containers were pressurized with 0.5 bar.
  • the outlet valve lb of the pressure vessel and the invention shown SSE valve unit 3 have been opened and the lever 2b of the spray gun 2 is actuated. The water was pushed through the system and exited the gun nozzle.
  • the compressed air supply via line 7 was opened, also with 0.5 bar.
  • the water was enriched with air from the nozzle.
  • the atomizing air supply 8 was opened and also set at 0.5 bar.
  • the air-assured angerei ⁇ water entered from atomized from the nozzle to the gun. 2 This process can serve both the pre-moistening of all relevant parts and the function check. After the container (s) were drained, the pressure was released.
  • the coating material into the pressure vessels or the ⁇ ter 2 is filled. Thereafter, the pressure plate 9 was placed on the material and the container / 2 closed. The material pressure and the compressed air supply 7 were set to 2.5 bar. Since ⁇ after the exhaust valve lb was opened and the gun lever 2b actuated. If the material exits at the nozzle of the pistol le 2, the atomizing air was set at 3.0 bar and the material was applied to a substrate.
  • suitable specimens were produced from the coating material and the heat transfer coefficient and the thermal conductivity were measured.
  • the coating material was applied to a non-adhesive surface (eg made of Teflon) (wet about 12 mm layer thickness, dry about 10 mm layer thickness). After drying, the coating was removed from the substrate and square test specimens with 29 cm edge length were cut.
  • a non-adhesive surface eg made of Teflon
  • the heat transfer coefficient indicates the amount of heat that passes through 1 m 2 of a substance with a certain layer thickness when the temperature difference is 1 K.
  • the ⁇ ser value is therefore dependent on the layer thickness. It was measured according to the method described in DIN EN 12664. Thereafter, the heat transfer coefficient was at a 10 mm with a di ⁇ CKEN layer of insulating material above coated sample 4.7 W / (m 2 x K).
  • the thermal conductivity is the ability of a substance thermi ⁇ specific energy by means of thermal conduction in the form of heat to trans port ⁇ . As a material constant, this value is independent of the layer ⁇ thick.
  • the thermal conductivity of the above-ge ⁇ called sample layer was 0, 046 W / (m 2 x K) measured by the method described in DIN EN 12664 method. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage und ein Verfahren zum druckluftgesteuerten Aufbringen eines porösen Beschichtungsmaterials auf ein Substrat, bei dem mindestens ein Druckbehälter über einen Einlass mit porösem Beschichtungsmaterial beschickt wird, das Beschichtungsmaterial durch einen Auslass des mindestens einen Druckbehälters in eine Leitung befördert wird, an die eine Spritzapparatur angeschlossen ist, wobei das Beschichtungsmaterial durch eine Ventileinheit geleitet wird, die stromabwärts des mindestens einen Druckbehälters und stromaufwärts der Spritzapparatur angeordnet ist und in der das Beschichtungsmaterial mit Druckluft und gegebenenfalls Wasser oder wasserhaltigen Zusätzen vermischt wird, das so behandelte Beschichtungsmaterial in einen Einlass der Spritzapparatur geleitet wird, der Spritzapparatur über einen weiteren Einlass Druckluft zugeführt wird und das Beschichtungsmaterial druckluftunterstützt zerstäubt und auf ein Substrat aufgebracht wird, sowie die Ventileinheit der Anlage. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung eines porösen Beschichtungsmaterials zur spritztechnischen Aufbringung sowie ein Verfahren zur Isolierung eines Gegenstandes.

Description

Anlage und Verfahren zum druckluftgesteuerten Aufbringen eines porösen Beschichtungsmaterials auf ein Substrat
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage und ein Verfah¬ ren zum Aufbringen eines flüssig bis pastösen und porösen Beschichtungsmaterials auf ein Substrat, insbesondere mittels druckluftgesteuertem Spritzen des Beschichtungsmaterials, so¬ wie einen Teil der Anlage, der zur Steuerung der Förderung des Beschichtungsmaterials dient, so dass seine die Porosität aus¬ machenden Eigenschaften erhalten bleiben. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines porösen Beschichtungsmaterials zur spritztechnischen Aufbringung auf ein Substrat .
Im Stand der Technik sind flüssige bis pastöse Beschichtungs¬ materialien bekannt, die hochporöse Festkörperteilchen enthalten, die beispielsweise auf Aerogelen oder Xerogelen auf Basis von Siliciumdioxid (Silica) beruhen. Zudem können derartige Beschichtungsmaterialien noch zusätzlich Gasblasen enthalten, die eine schaumartige Struktur erzeugen. Derartige Festkörper¬ teilchen können nach an sich bekannten Sol-Gel-Verfahren und speziellen Trocknungsverfahren erhalten werden und sind kommerziell und großtechnisch erhältlich. Auf Grund ihrer großen Porenvolumina von bis zu mehr als 90% sind sie als Isolierma¬ terialien interessant, insbesondere zur Wärme-, Kälte oder Schallisolierung. Flüssige bis pastöse Beschichtungsmateria¬ lien der vorgenannten Art werden nachstehend auch kurz als poröse Beschichtungsmaterialien bezeichnet.
Für diesen Zweck werden die die zu isolierenden Flächen mit den Materialien beschichtet, so dass die gewünschte Isolier¬ wirkung erzielt wird, z. B. für Dächer, Außen- und Innenwände von Gebäuden oder Behältern wie Container, Tanks, Rohrleitun- gen, Fahrzeugteilen, Schiffsbauteilen, Anlagenbauteilen der chemischen Industrie und anderer Industrien.
Die Aufbringung von Beschichtungsmaterialien erfolgt im Allgemeinen durch Rollen, Spachteln oder Spritzen. Bei letzterem Verfahren wird das Beschichtungsmaterial im Allgemeinen aus einem Vorratsbehälter über eine geeignete Leitung einer Spritzapparatur wie beispielsweise einer Spritzpistole zuge¬ führt werden, mittels derer es dann auf eine oder mehrere Flä¬ chen (Substrat) eines Gegenstands aufgebracht wird.
Beim Einsatz von porösen Beschichtungsmaterialien hat es sich als nachteilig erwiesen, dass die bei der Förderung des Mate¬ rials in Anlagen, die nach dem Stand der Technik zur spritztechnischen Aufbringung von flüssigen bis pastösen Materialien auf Substrate geeignet sind, auftretenden Drücke derart hoch sind, dass die poröse und/oder schaumartige Struktur beein¬ trächtigt bzw. sogar vollständig zerstört wird. Dies geht mit einem entsprechenden Verlust der Isolierleistung einher. Zudem lassen sich in Anlagen, die nach dem Stand der Technik zur spritztechnischen Aufbringung von flüssigen bis pastösen Materialien auf Substrate geeignet sind, poröse Beschichtungsmate¬ rialien nicht sachgerecht verspritzen. Die Förderleistung ist minimal und es kommt nach kurzer Betriebszeit zu Verstopfun¬ gen .
So können bei Verwendung von gängigen Pumpenaggregaten zur Förderung eines Beschichtungsmaterials aus einem Vorratsbehäl¬ ter zum Einlass einer Spritzpistole Drücke im Bereich von 10 bis etwa 180 bar auftreten, und zwar unabhängig vom verwendeten Pumpentyp wie Kolben, Membran, Kreisel-, Schnecken-, Zahnrad- oder Perestaltikpumpen .
Ferner sind Druckbehälter (Druckkessel) als Vorratsbehälter und zur Förderung von Beschichtungsmaterial für eine spritz- technische Applikation bekannt. Bei dieser Form der Material¬ förderung wird das Beschichtungsmaterial in einen Behälter ge¬ füllt und dieser nach Verschließen mit Druckluft beaufschlagt, wodurch das Material über einen Auslass aus dem Behälter in eine damit verbundene Leitung und daran angeschlossene Vor¬ richtungen zur Verarbeitung und Aufbringung des Materials auf Substrate befördert wird. Dabei erweist es sich als nachtei¬ lig, dass sich in dem Druckbehälter nach Druckbeaufschlagung ein Trichter bzw. V-förmiger Raum ausbildet, wodurch das Beschichtungsmaterial an die Behälterwände gedrückt wird, was mit einer unerwünschten Komprimierung und Beschädigung der porösen Struktur verbunden ist. Zudem verhindert die Ausbildung des Trichters bzw. V-förmigen Raumes die Förderung des Be- schichtungsmaterials .
Zur Vermeidung dieses Nachteils kann der Druckbehälter mit einer sogenannten Druckplatte, auch Folgeplatte genannt, verse¬ hen werden, die den Behälter in einen Druckmittelraum und einen Materialraum unterteilt. Um das Beschichtungsmaterial aus dem Materialraum zu befördern, wird der Druckmittelraum mit Druck beaufschlagt und die Druckplatte drückt das Beschich¬ tungsmaterial dann gleichmäßig in die Richtung des Auslasses. Allerdings treten auch bei dieser Variante noch so hohe Drücke auf, dass die poröse Struktur komprimiert, beeinträchtigt bzw. zerstört wird.
Bislang war daher der Einsatz von Isoliermaterialien des vorstehend genannten Typs vergleichsweise begrenzt bzw. mit den weniger effizienten Aufbringungsarten des Spachteins oder Rollens verbunden.
So beschreibt die DE 20 2007 017 944 Ul eine Verputzmaschine mit einer Rohrleitung zum Befördern des Verputzmaterials mittels einer Pumpe. Daneben weist die Anlage einen Druckluft- kreis auf. Dieser dient dazu, Ventile an einer Spritzlanze so¬ wie in der Förderleitung für das Verputzmaterial zu steuern.
Die DE 102 11 331 AI beschreibt eine maschinell applizierbare Schall- bzw. Wärmedämmung und ein Verfahren zum Applizieren derselben. Im Rahmen der Schilderung der Aufgabe, die der Erfindung dieser Patentanmeldung zu Grunde liegt, wird die Schaffung einer spritzbaren Wärmedämmung erwähnt. Dabei kann als dämmender Füllstoff Aerogel eingesetzt werden. Das Aerogel kann in trockener Form mittels Treibluft von einer Fördereinrichtung aus über einen Transportschlauch in Form eines sogenannten Dünnstroms zu einer Spritzvorrichtung gefördert werden, die sich unmittelbar vor einer zu beschichtenden Fläche (Auftragsfläche) befindet. Unmittelbar vor der Spritzdüse der Spritzvorrichtung befindet sich ein Mischer, in dem das trockene Aerogel mit Bindemittel gemischt und in einem sogenann¬ ten Dichtstrom weiter zur Spritzdüse bewegt und die Mischung dann unter Druck von unmittelbar an der Spritzdüse zugeführter Druckluft auf die Auftragsfläche aufgebracht wird. Ferner wird erwähnt, dass auch ein fertig verarbeitetes, Aerogel-haltiges Dämmmaterial in Gebinden bereitgestellt und aus dem Gebinde maschinell oder händisch verarbeitet werden kann, ohne dass dazu jedoch Einzelheiten bzgl. eines Verfahrens oder einer Vorrichtung dafür offenbart werden.
Die DE 39 16 319 AI betrifft einen Spritzkopf an einer Putz¬ maschine zur Verarbeitung von Mörteln. Der Mörtel wird mittels einer Mörtelpumpe gefördert. Der Spritzkopf verfügt über eine Luftzufuhr, über die Druckluft im Mündungsbereich des Spritzkopfes vor Austritt des Mörtels zugeführt wird.
US 4,117,551 betrifft eine Spritzpistole zum Aufbringen von Urethanschaum. Die einzelnen Komponenten des Schaums werden aus Vorratsbehältern der Spritzpistole separat zugeführt und innerhalb der Spritzpistole gemischt und von dort aus auf ein Substrat als Schaum aufgebracht. Der Aufbau der Spritzpistole ist insbesondere in den Figuren 2 bis 6 gezeigt.
Vor dem obigen Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Anlage und ein Verfahren bereitzu¬ stellen, mit denen Materialien, die poröse Festkörper wie insbesondere Aerogele und Xerogele auf Basis von Siliciumdioxid enthalten, effizient auf eine Vielzahl von verschiedenen Substraten aufgebracht werden können, ohne dass die für die iso¬ lierende Wirkung entscheidende Porosität der Beschichtungsma- terialien verlorengeht.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Anlage und ein Verfahren zum druckluftgesteuerten Aufbringen eines porösen Beschichtungsmaterials auf ein Substrat gelöst, bei dem a) mindestens ein Druckbehälter über einen Einlass mit po¬ rösem Beschichtungsmaterial beschickt wird, b) das Beschichtungsmaterial durch einen Auslass des min¬ destens einen Druckbehälters in eine Leitung befördert wird, an die eine Spritzapparatur angeschlossen ist, c) wobei das Beschichtungsmaterial durch eine Ventilein¬ heit geleitet wird, die stromabwärts des mindestens ei¬ nen Druckbehälters und stromaufwärts der Spritzappara¬ tur angeordnet ist und in der das Beschichtungsmaterial mit Druckluft und gegebenenfalls Wasser oder wasserhal¬ tigen Zusätzen vermischt wird, d) das so behandelte Beschichtungsmaterial in einen Ein¬ lass der Spritzapparatur geleitet wird, e) der Spritzapparatur über einen weiteren Einlass Druckluft zugeführt wird und f) das Beschichtungsmaterial druckluftunterstützt zer¬ stäubt und auf ein Substrat aufgebracht wird.
Die erfindungsgemäße Anlage zum druckluftgesteuerten Aufbringen von porösem Beschichtungsmaterial auf ein Substrat umfasst mindestens einen Druckbehälter zur Beschickung mit Beschichtungsmaterial, wobei der Druckbehälter einen Einlass und einen Auslass für das Beschichtungsmaterial aufweist, eine Spritzapparatur zum Aufbringen des porösen Beschichtungsmaterials auf ein Substrat, wobei die Spritzapparatur einen Einlass für das Beschichtungsmaterial, einen weiteren Einlass für die Zufuhr von Druckluft und eine Düsenanordnung aufweist, eine Leitung, die den Beschichtungsmaterialauslass des Druck¬ behälters mit dem Beschichtungsmaterialeinlass der Spritzappa¬ ratur verbindet, eine Ventileinheit, die mit der Leitung verbunden ist und die stromabwärts des Auslasses des Druckbehälters und stromauf¬ wärts des Einlasses der Spritzapparatur angeordnet ist, wobei die Ventileinheit mindestens eine in Längsrichtung durch die Ventileinheit verlaufende Bohrung aufweist, die einen Durchlasskanal zum Transport des Beschichtungsmaterials bildet, mindestens eine seitliche Bohrung aufweist, die einen Ein¬ lass für die Zufuhr von Druckluft bildet, die gegebenen¬ falls mit Wasser oder wasserhaltigen Zusätzen versetzt ist, wobei die mindestens eine seitliche Bohrung mit der in Längsrichtung verlaufenden Bohrung so verbunden ist, dass das Beschichtungsmaterial im Durchlasskanal mit der Druckluft vermischt werden kann, und gegebenenfalls mindestens eine weitere seitliche Bohrung aufweist, die einen Einlass für Wasser zu Reinigungszwe¬ cken bildet und ebenfalls mit der in Längsrichtung verlau¬ fenden Bohrung verbunden ist, wobei die seitlichen Bohrungen jeweils mit Rückschlagventilen versehen sind.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Ventileinheit zur Steuerung der Förderung eines porösen Beschichtungsmaterials in einer erfindungsgemäßen Anlage, wobei die Ventileinheit mindestens eine in Längsrichtung durch die Ventileinheit ver¬ laufende Bohrung aufweist, die einen Durchlasskanal zum Trans¬ port des Beschichtungsmaterials bildet, mindestens eine seitliche Bohrung aufweist, die einen Einlass für die Zufuhr von Druckluft bildet, die gegebenenfalls mit Wasser oder wasserhaltigen Zusätzen versetzt ist, wobei die mindestens eine seitliche Bohrung mit der in Längsrichtung verlaufenden Bohrung so verbunden ist, dass das Beschichtungsmaterial im Durchlasskanal mit der Druckluft vermischt werden kann, und gegebenenfalls mindestens eine weitere seitliche Bohrung auf¬ weist, die einen Einlass für Wasser zu Reinigungszwecken bildet und die ebenfalls mit der in Längsrichtung verlaufenden Bohrung verbunden ist, wobei die seitlichen Bohrungen jeweils mit Rückschlagventilen versehen sind.
Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung eines Beschichtungsmaterials wie hierin definiert zur spritztechnischen Auf¬ bringung auf ein Substrat wie hierin definiert. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Isolierung eines Gegenstandes, bei dem als Substrat eine oder mehre¬ re zu isolierende Flächen des Gegenstandes nach dem erfin¬ dungsgemäßen Verfahren wie hierin definiert beschichtet werden .
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in der nachstehenden Beschreibung, den Figuren sowie den abhängigen Patentansprüchen offenbart.
In bestimmten Ausführungsformen umfassen das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Anlage zusätzlich zu den in den Patentansprüchen genannten Merkmalen weitere Merkmale. In weiteren Ausführungsformen bestehen das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Anlage aus den in den Patent¬ ansprüchen und der vorliegenden Beschreibung offenbarten Merkmalen. Sinngemäß das Gleiche gilt für den erfindungsgemäßen Teil der Anlage, der zur Steuerung der Förderung des Beschichtungsmaterials dient.
Insbesondere umfasst die erfindungsgemäße Anlage keine Pumpen zur Förderung des Beschichtungsmaterials. Stattdessen wird, wie vorstehend und auch nachstehend offenbart, das poröse Be- schichtungsmaterial mittels Druckluft befördert. Dabei wird es in der erfindungsgemäßen Ventileinheit, die auch als Mischeinheit bezeichnet werden kann, mit Druckluft und ggfs. Wasser oder wasserhaltigen Zusätzen vermischt. So kann die poröse Struktur des Beschichtungsmaterials erhalten werden.
Gegenüber dem vorgenannten Stand der Technik zeichnet sich die vorliegende Erfindung also insbesondere durch den Vorteil aus, dass keine Pumpen zur Förderung des Beschichtungsmaterials verwendet werden. Stattdessen wird das Beschichtungsmaterial mit Druckluft befördert und insbesondere in der erfindungs¬ gemäßen Ventil- bzw. Mischeinheit mit Druckluft und ggfs. Was- ser/wasserhaltigen Zusätzen vermischt, bevor dann das Be- schichtungsmaterial druckluftunterstützt mittels einer Spritz¬ apparatur auf eine zu beschichtende Fläche aufgebracht wird.
Kurze Beschreibung der Figuren
Figur 1 zeigt eine Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Anlage.
Figur 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Druckbehälter mit Druckplatte, Auslass und Auslassventil.
Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße Ventileinheit mit Durch¬ lasskanal für das Beschichtungsmaterial und seitlichen Zufüh¬ rungen für Druckluft.
Figur 4 zeigt eine Seitenansicht einer Spritzapparatur in Form einer Handspritzpistole.
Figur 5 zeigt eine Schnittansicht der Handspritzpistole.
Figur 6 zeigt eine Vorderansicht, eine Seitenansicht und eine Aufsicht einer erfindungsgemäßen Anlage, die auf einem Rollwagen angeordnet ist, sowie eine Abbildung eines Bedieners mit der Anlage zur Veranschaulichung einer möglichen Dimensionierung .
Figur 7 zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer erfindungs¬ gemäßen Anlage mit zwei Druckbehältern, die auf einem Rollwagen angeordnet ist.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die in den vorstehend ange¬ gebenen Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Figur 1 zeigt eine Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Anlage, die einen Druckbehälter 1, eine Spritzapparatur 2, eine erfindungsgemäße Ventileinheit 3, eine Druckregelventil- und Druck- messeinrichtungsanordnung (Manometer) 5 für die Regulierung der Druckluftzufuhr sowie die entsprechenden Leitungen 4a, 4b, 6, 7, 8 für Druckluft- und Beschichtungsmaterialförderung um- fasst. Nicht gezeigt in Figur 1 ist ein weiterer Behälter zur Aufnahme von Flüssigkeit, insbesondere Wasser oder wasserhal¬ tigen Flüssigkeiten, sowie eine Leitung, mit der der Behälter an die Druckluftleitung 7 angeschlossen wird, so dass die in der Ventileinheit 3 zugeführte Druckluft wie erforderlich be¬ feuchtet werden kann.
In Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Druckbehälter 1 über einen Einlass mit porösem Beschichtungs- material beschickt. Der Einlass kann beispielsweise durch ei¬ nen abnehmbaren Deckel des Behälters gebildet werden, der nach Beschickung des Behälters wieder mit diesem druckfest verschlossen wird. Alternativ kann der Einlass in Form einer Öffnung an einer geeigneten Stelle des Behälters ausgebildet sein, die mit einem geeigneten Ventil versehen ist, das mit einer Leitung verbunden ist, über die Beschichtungsmaterial zugeführt wird.
Nach Beschickung des Druckbehälters 1 wird das Beschichtungs¬ material gemäß Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Druckbeaufschlagung über den Auslass ld (siehe Figur 2 ) , der mit einem Ventil zum Öffnen und Verschließen des Auslasses versehen ist, aus dem Behälter in die Leitung (4a, 4b) befördert, an die eine Spritzapparatur 2 angeschlossen ist.
Wird bei dem Druckbehälter eine Ausführungsform verwendet, die eine Druckplatte 9 (siehe Figur 2 ) verwendet, so ist der Druckbehälter in einen Beschichtungsmaterialraum le und einem Druckmittelraum lf unterteilt. Durch Beaufschlagung des Druck- mittelraums mit über Leitung 6 zugeführter Druckluft wird die¬ se in Bewegung gesetzt, so dass das Beschichtungsmaterial aus dem Beschichtungsmaterialraum le in Leitung 4a, 4b befördert wird. Alternativ kann die Druckplatte mechanisch oder hydraulisch bewegt werden.
Erfindungsgemäß kann mehr als ein Druckbehälter verwendet werden und aus diesem gleichzeitig bzw. nacheinander Beschichtungsmaterial entnommen werden. Es sind dann weitere Leitungen und Ventile vorhanden, die die gleichzeitige bzw. nacheinander erfolgende Beförderung des Beschichtungsmaterials aus diesen Behältern regeln.
Nach Austritt aus dem Druckbehälter und Eintritt in Leitung 4a wird das Beschichtungsmaterial gemäß Schritt (c) des erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens durch eine erfindungsgemäße Ventilein¬ heit 3 geleitet. Die Ventileinheit weist eine in Längsrichtung verlaufende Bohrung auf, die einen Durchlasskanal 3a für das Beschichtungsmaterial bildet. Diese ist mit seitlichen Bohrun¬ gen 3b und 3c verbunden, die Einlässe für Druckluft bilden, so dass das Beschichtungsmaterial im Durchlasskanal mit der Druckluft vermischt und durch diese verwirbelt wird. Die Ein¬ lasse sind mit Rückschlagventilen 3e, 3f versehen.
Der Druckluft wird gegebenenfalls eine Flüssigkeit, insbeson¬ dere Wasser bzw. wasserhaltige Materialien, zugesetzt sowie gegebenenfalls weitere Zusätze, die dem Beschichtungsmaterial zugesetzt werden sollen und die Druckluft befördert werden können. Dazu wird kann ein geeigneter Vernebier (nicht in Figur 1 gezeigt) verwendet werden.
Durch die in der Ventileinheit 3 erfolgende Druckluftzufuhr wird das Beschichtungsmaterial bei der weiteren Förderung durch Leitung 4b zur Spritzapparatur derart aufgelockert, dass eine Beschädigung bzw. Zerstörung der porösen Struktur bzw. der die poröse Struktur des Beschichtungsmaterials ausmachen¬ den Bestandteile vermieden bzw. ausreichend vermindert wird, so dass das Material nach Aufbringung auf ein Substrat als Isoliermaterial geeignet ist.
Im Lichte dieser Offenbarung erkennt der Fachmann in Bezug auf die Länge der Leitungen 4a und 4b, dass diese so auszulegen sind, dass der obige Effekt erzielt wird. Die genauen Längen hängen natürlich von der gesamten Dimensionierung der erfindungsgemäßen Anlage ab. Wie auch in Figur 1 veranschaulicht, kann sich die erfindungsgemäße Ventileinheit 3 über ein kurzes Leitungsstück 4a oder unmittelbar an den Druckbehälter anschließen .
Nach Durchmischung und gegebenenfalls Befeuchtung bzw. Zusatz weiterer mittels Druckluft förderbarer Materialien in der Ventileinheit 3 wird das Beschichtungsmaterial druckluftgestützt weiter durch Leitung 4b zur Spritzapparatur befördert. Die Leitung 4a, 4b kann ganz oder teilweise aus starrem oder flexiblem druckfestem Material ausgebildet sein.
Zum Beispiel kann die Leitung 4a aus Edelstahl bestehen und die Leitung 4b aus einem druckfesten flexiblem Schlauch auf Basis von beispielsweise Polyvinylchlorid. Ferner sind Schläu¬ che auf Basis von Gemischen aus PVC und Silikon geeignet, die insbesondere doppelwandig ausgeführt sind. Die Schlauchmateri¬ alien zeichnen sich dadurch aus, dass sie glattwandig sind und keine Feuchtigkeit aufnehmen.
Beispielsweise wird für die stromabwärts der Ventileinheit an¬ geordnete Leitung 4b, ein von der Firma Petzetakis Deuschland GmbH erhältlicher flexibler Schlauch auf Basis von PVC mit der Handelsbezeichnung Helivyl Buna Super Soft verwendet, der über einen Temperaturbereich von -30°C bis +80°C einsetzbar ist und erforderliche Beständigkeit gegen Witterungseinflüsse (Ozon und UV, Wasser, Säuren, Laugen, Alterungsbeständigkeit) auf¬ weist. Beispielhafte Schlauchlängen betragen 1 bis 50 m, vorzugsweise 10 bis 40 m, z. B. 12 oder 15 bis 20 m.
Die Innendurchmesser der Leitungen der erfindungsgemäßen Anlage kann im Bereich von einigen mm bis cm liegen, je nach der gesamten Dimensionierung der Anlage. Für die Leitung 4a, 4b zur Beförderung des Beschichtungsmaterials beträgt der Innen¬ durchmesser beispielsweise 10 bis 20 mm. Insbesondere kann ein Schlauch der obigen Art verwendet werden, bei dem der Innendurchmesser 13 mm beträgt.
Für die Druckluftzufuhr verwendete Leitungen weisen Durchmesser innerhalb der gleichen Größenordnung auf wie vorstehend beschrieben. Insbesondere kann eine Leitung 8 zur Zufuhr von Druckluft zur Spritzapparatur aus einer Leitung wie einem Schlauch mit einem Innendurchmesser im Bereich von 5 bis 20 mm, insbesondere 5 bis 15 mm wie beispielsweise 9 mm bestehen.
In Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Be- schichtungsmaterial in einen Einlass einer Spritzapparatur 2 geleitet, die beispielsweise als Hand- oder Automatikspritz¬ pistole mit einer Düsenanordnung 2a, einem Betätigungshebel 2b und einem Pistolengriff 2c ausgebildet sein kann. Die Spritzapparatur weist einen weiteren Einlass 2d für die Zufuhr von Druckluft auf.
In der Spritzapparatur wird die Druckluft dann so mit dem Be- schichtungsmaterial in Kontakt gebracht, dass es über die Dü¬ senanordnung 2a zerstäubt und in einem geeigneten Strahl wie einem Flachstrahl oder einem Rundstrahl auf das zu beschichtende Substrat aufgebracht werden kann.
Durch die Druckregelventil- und Manometeranordnung 5 sind die Drücke im Druckbehälter 1, in Beschichtungsmaterialleitung 4a, 4b sowie in den Druckluftleitungen 7 zur Ventileinheit und 8 zur Spritzapparatur getrennt voneinander steuerbar, so dass jeweils die gewünschten Betriebsbedingungen eingestellt werden können .
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren liegen die Arbeitsdrücke im Druckbehälter im Allgemeinen im Bereich zwischen 2 und 5 bar, insbesondere 2 bis 4,5 bar, in der erfindungsgemäßen Ventileinheit im Bereich zwischen 2 und 4 bar, insbesondere 2 bis 3 bar, und in der Spritzapparatur im Bereich von 2 bis 5 bar.
Je nach Viskosität des Beschichtungsmaterials betragen nach einer Ausführungsform der Erfindung der Arbeitsdruck im Druckbehälter und der Druck für die zusätzliche Druckluftzufuhr in der erfindungsgemäßen Ventileinheit zwischen 1,5 und 3,0 bar, wobei der Druck für die zusätzliche Druckluftzufuhr gleich oder niedriger als der Arbeitsdruck im Druckbehälter ist.
Die Durchflussrate des Beschichtungsmaterials beträgt im All¬ gemeinen 0,25 bis 10 kg/min., wobei dieser Wert von den in den einzelnen Anlagenbereichen verwendeten Drücken und der Dimensionierung der Düsenanordnung in der Spritzapparatur abhängig ist .
Bei Zusatz von Flüssigkeit zur Befeuchtung der Druckluft, ins¬ besondere Wasser bzw. wasserhaltiger Flüssigkeit, in der über eine Leitung 7 der Ventileinheit 3 zugeführten Druckluft be¬ trägt der Flüssigkeitsverbrauch bei den obigen Bedingungen etwa 0,05 bis 1 kg/Stunde, wobei dieser Wert ebenfalls von der Dimensionierung der Anlage sowie den in den einzelnen Anlagenbereichen verwendeten Drücken und der Düsenanordnung abhängt.
Die beiden folgenden Tabellen geben typische Verbrauchsmengen für Druckluft (in 1/min.) in Spritzapparaturen vom Typ Spritz- pistole in Abhängigkeit von der in der Spritzapparatur
deten Düsengröße und dem eingestellten Druck an.
Obige Werte sind jedoch auch von der Umgebungstemperatur und den Eigenschaften des Beschichtungsmaterials abhängig und kön¬ nen in Abhängigkeit davon variieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Allgemeinen bei Raumtemperatur, d. h. in einem Temperaturbereich zwischen 15 und 25°C durchgeführt. Es kann jedoch auch bei niedrigeren oder höheren Temperaturen durchgeführt werden, solange die Förder- barkeit des Beschichtungsmaterials gegeben ist, z.B. in einem Temperaturbereich von 5 bis 15°C.
Figur 2 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckbehälters mit Druckplatte 9 und Auslass ld, der in eine Beschichtungsmaterialleitung 4b führt, die an ein Ventil lb zur Steuerung des Ausflusses aus dem Druckbehälter 1 angeschlossen ist. Durch die Verwendung der Druckplatte 9 wird der Druckbehälter in einen Beschichtungsmaterialraum le und einen Druckmittelraum lf unterteilt. Durch Druckbeaufschlagung des Druckmittelraums lf wird die Druckplatte Richtung Auslass be¬ wegt und so das Beschichtungsmaterial in Leitung 4b befördert.
Figur 3 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventileinheit, die stromaufwärts über das Ventil lb an eine Leitung 4a angeschlossen ist, in die das Beschichtungsmaterial aus dem Auslass des Druckbehälters ein¬ tritt. Auf der stromabwärts gelegenen Seite ist die Ventilein¬ heit mit einer Leitung 4b verbunden, die zur Spritzapparatur führt. Die Ventileinheit weist einen Durchlasskanal 3a auf, der seitlich mit Bohrungen 3b und 3c verbunden ist, die auf ihrer äußeren Seite jeweils mit Rückschlagventilen 3e und 3f versehen sind, an die Leitungen 7a und 7b angeschlossen sind, über die Druckluftzufuhr erfolgt. Dabei kann die Druckluft mit Flüssigkeit, insbesondere Wasser, wasserhaltigen Materialien oder sonstigen Zusätzen, die mittels Druckluft förderbar sind, versetzt werden.
Die seitlichen Bohrungen 3b und 3c sind so angeordnet, dass die Druckluftzufuhr, die Förderung des Materials stromabwärts zur Spritzapparatur unterstützt. Dazu sind die Bohrungen ins¬ besondere in einem Winkel < 90° angeordnet, vorzugsweise in einem Winkel im Bereich von 20 bis 60°, insbesondere 30 bis 50°, wie 35 bis 45°. Bevorzugt sind die seitlichen Bohrungen gegenüberliegend angeordnet. Dadurch wird eine besonders güns¬ tige Durchmischung und Auflockerung des Materials erzielt.
Nicht gezeigt in Figur 3 ist ein weiterer Anschluss, der auf der Oberseite der Ventileinheit angebracht sein kann und der die Zufuhr von Reinigungsmittel und/oder Wasser nach Ende des Betriebs der erfindungsgemäßen Anlage dient, so dass diese ge¬ reinigt und von Beschichtungsmaterialrückständen befreit werden kann. Diese weitere Zuleitung ist ebenfalls mit einem ge¬ eigneten Ventil wie einem Rückschlagventil versehen. Figur 4 zeigt eine Seitenansicht einer Spritzapparatur in Form einer Handspritzpistole, die mit einer Düsenanordnung 2a, ei¬ nem Betätigungshebel 2b, einem Einlass für das Beschichtungs- material 2c und einem weiteren Einlass für Druckluft 2d aus¬ gestattet ist. Die Handspritzpistole verfügt ferner über einen Aufhängehaken 2f.
Figur 5 zeigt eine seitliche Schnittansicht durch die Hand¬ sprit zpistole nach Figur 4. Erfindungsgemäß erfolgt die Zer¬ stäubung z.B. mittels dem Fachmann bekannter handelsüblicher Spritzpistolen, die geeignete Düsenanordnungen mit Innen- und Außenzerstäubung aufweisen.
Figur 6 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage, bei der diese auf einem Rollwagen angeordnet ist. Eine ge¬ eignete Ausführungsform des Rollwagens weist eine Breite 10 von 70 bis 100 cm, eine Höhe 11 von 70 bis 100 cm und eine Länge 12 von 80 bis 100 cm auf. Auf der Bodenplatte des Roll¬ wagens ist ein Gehäuse aufgebracht, innerhalb dessen die er¬ findungsgemäße Ventileinheit 3 untergebracht ist. Auf der Oberseite des Gehäuses sind zwei Druckbehälter angeordnet, die jeweils einen Auslass mit sich daran anschließender Materialleitung aufweisen, die zu einer Leitung zusammengeführt werden, die mit der Ventileinheit verbunden ist (nicht gezeigt in Figur 6 ) .
In der Vorderansicht von Figur 6a ist ein Anschluss 14 zu se¬ hen, an den eine Leitung 4 zur Beförderung des Beschichtungs- materials zu einer Spritzapparatur angeschlossen werden kann. Leitung 4 ist in der in Figur 6 gezeigten Ausführungsform als flexibler Schlauch ausgeführt, der in seiner Aufbewahrungspo- sition gezeigt ist. Ferner ist auf dem Rollwagen ein Behälter 15 angeordnet, in dem eine Flüssigkeit wie Wasser zur Befeuch¬ tung der Druckluft aufbewahrt wird und der an eine Druckluft- leitung 7 (nicht gezeigt in Figur 6) angeschlossen werden kann, die zur erfindungsgemäßen Ventileinheit führt.
Neben einer mobilen Ausführungsform wie beispielsweise in Figur 6 gezeigt kann die erfindungsgemäße Anlage auch stationär, d.h. dauerhaft an einem bestimmten Ort, ausgeführt sein.
In Figur 7 ist eine dreidimensionale Ansicht des Rollwagens gemäß Figur 6 gezeigt, in der insbesondere Einlassventile für die Druckluftzufuhr zu den Druckbehältern 1 gezeigt sind. Die Druckbehälter 1 verfügen auf ihrer Oberseite ferner über Manometer, die den Druck im Druckmittelraum anzeigen. Ansonsten kann auf die Erläuterungen zu Figur 7 verwiesen werden.
Die erfindungsgemäße Anlage wurde vorstehend in Bezug auf ihre Verwendung zur Aufbringung eines porösen Beschichtungsmateri- als beschrieben. Die Anlage und insbesondere die Anordnung der erfindungsgemäßen Ventileinheit kann jedoch auch zu anderen Zwecken verwendet werden, bei denen eine Materialförderung und Druckluftzufuhr von Vorteil sind, wie sie die erfindungsgemäße Anlage ermöglicht. So kann die Anlage falls gewünscht auch zur Aufbringung nichtporöser Materialien auf Substrate oder zum Behandeln von Flächen mit Materialien genutzt werden, die mit der erfindungsgemäßen Anlage gefördert und appliziert werden können, auch wenn mit der Applikation keine dauerhafte Verbindung zwischen Material und behandeltem Substrat verbunden ist, z. B. weil dort nur eine Reinigungs- oder Polierwirkung erzielt werden soll.
Erfindungsgemäß können neben herkömmlicher Druckluft auch andere Gase und Gasgemische (Druckgase) zur Druckbeaufschlagung und druckunterstützen Beförderung und Aufbringung eingesetzt werden . Poröse Beschichtungsmaterialien, die mit der erfindungsgemäßen Anlage gefördert und auf Substrate aufgebracht werden können, sowie deren Herstellung sind beispielsweise in der EP 1 697 671 AI und der WO 2003/097227 AI beschrieben. Andere geeignete Materialien sind kommerziell erhältlich, z. B. von der Worlee-Chemie GmbH, Hamburg, Deutschland.
Die porösen, flüssig bis pastösen Beschichtungsmaterialien liegen im Allgemeinen als wässrige Dispersionen von porösen, d.h. Poren aufweisenden Festkörperteilchen vor. Mit anderen Worten, ein erfindungsgemäßes Beschichtungsmaterial umfasst eine flüssige Phase, in der poröse Festkörperteilchen disper- giert sind. Die Konsistenz dieser Dispersion kann als flüssig bis pastös beschrieben werden, in Abhängigkeit von den Antei¬ len der festen und flüssigen Bestandteile der jeweiligen Dispersion. Zudem können diese Beschichtungsmaterialien noch zusätzlich Gasblasen (z.B. luftgefüllte oder lufthaltige Gasbla¬ sen) enthalten, die eine schaumartige Struktur erzeugen. Die vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Materialien werden hier auch kurz als poröse Beschichtungsmaterialien bezeichnet.
Insbesondere weist das erfindungsgemäße Beschichtungsmaterial eine Viskosität von 10.000 bis 100.000 mPas auf, insbesondere 30.000 bis 100.000 mPas, vorzugsweise 50.000 bis 90.000 mPas, gemessen mit einem Viskosimeter Haake VT 500, Messeinrichtung E 100, Schubspannung ca. 91 S_1.
Je nach gewünschter Anwendung können den Beschichtungsmaterialien neben den Bestandteilen, die die Porosität ausmachen, weitere feste oder flüssige Bestandteile zugefügt werden, die gewünschte Eigenschaften verleihen wie z. B. Flammschutzmittel zur flammhemmenden Ausrüstung einer aus dem Beschichtungsmaterial hergestellten Isolierschicht oder Korrosionsschutzmittel zur korrosionsschüt zenden Ausrüstung bei Aufbringung auf Metallsubstrate . Die zu beschichtenden Substrate können Teil von Gegenständen wie Dächern, Außen- und Innenwänden von Gebäuden oder Behältern wie Containern, Tanks, Rohrleitungen, Fahrzeugteilen, Schiffsbauteilen, Anlagenbauteilen der chemischen Industrie und anderer Industrien sein oder diese bilden. Sie können vor Aufbringung der erfindungsgemäßen Beschichtung bereits mit anderen Materialen beschichtet worden sein, z.B. mit Lacken.
Das Substrat umfasst insbesondere ein Material, oder besteht daraus, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Glas, Holz und Holzwerkstoffe, Metallen, insbesondere Eisen, Stahl und Aluminium, insbesondere eloxiertem Aluminium, mineralische Baustoffe wie Beton, Zementwerkstoffe, Fliesen, Steine, wie z.B. Kalksandstein, Ytong-Stein, Keramik, sowie Kunststoffen, insbesondere Polyethylen sowie Copolymere davon und zur Ver¬ wendung als Lacke geeignete Polymere wie Alkydharze, und Kom¬ binationen davon.
Die porösen Festkörperteilchen des Beschichtungsmaterials können aus Aerogel- oder Xerogelteilchen aus organischen oder anorganischen Materialien gebildet sein, z.B. Resorzinol- Formaldehyd- oder Melamin-Formaldehyd-Aerogel-Teilchen bzw. Metalloxid-Aerogel-Teilchen (z.B. Kieselsäure-, Titandioxid- und Aluminiumoxid-Aerogele ) . Ferner können auch andere poröse Festkörperteilchen organischer oder anorganischer Natur, z. B. auf Zeolithbasis verwendet werden.
Das erfindungsgemäß verarbeitbare poröse Beschichtungsmaterial enthält vorzugsweise poröse Festkörperteilchen auf Basis von Siliciumdioxid-Aerogelen oder -Xerogelen, die gegebenenfalls chemisch modifiziert sein können. Ebenfalls geeignet sind auch andere anorganische oder organische poröse Feststoffe. Insbe¬ sondere ist die Oberfläche der Aero- bzw. Xerogele hydrophob modifiziert, insbesondere durch Silanisierung . Insbesondere sind Aerogele auf Siliciumdioxidbasis , nachstehend auch kurz Silica-Aerogele, erfindungsgemäß geeignet. Diese Materialien weisen eine Dichte im Bereich von 100 bis 140 kg/m3 und eine Porosität von > 80 %, insbesondere von > 90% auf. Mit der Po¬ rosität einher geht eine hohe innere Oberfläche von ca. 600 bis 800 g/m2, gemessen als BET Oberfläche, sowie ein hohe Öl- aufnahme von ca. 500 bis 700 g DBP (Dibutylphthalat ) per 100g Festkörperteilchen .
Wie dem Fachmann bekannt ist, ist mit Porosität bzw. Porosi¬ tätsgrad der prozentuale Anteil des Porenvolumens am Gesamtvo¬ lumen des porösen Materials gemeint. Ein erfindungsgemäß ver¬ arbeitbares poröses Beschichtungsmaterial auf Basis von Sili- ca-Aerogelen bzw. -Xerogelen weist vorzugsweise die folgenden Parameter auf, die sich auf das Material als Ausgangsmaterial beziehen, d. h. vor Aufbringung auf Substrate mittels dem hierin beschriebenen Verfahren und anschließender Trocknung zur Ausbildung einer Isolierschicht.
Die Dichte des Materials liegt im Allgemeinen bei 0,3 bis 0,8 g/cm3, insbesondere 0,4 bis 0,6 g/cm3, wie insbesondere 0,5 g/cm3.
Der pH-Wert liegt im Allgemeinen im Bereich von 7 bis 10, vorzugsweise 8 bis 10, insbesondere 8,3 bis 8,5. Die Shore- Härte (gemessen mit einem Härteprüfgerät nach DIN 53505) liegt im Allgemeinen im Bereich von A = 20 bis 70, vorzugsweise 30 bis 60, insbesondere 45.
Der Festkörpergesamtgehalt, d.h. der Gehalt der Dispersionen an porösen und nicht-porösen Feststoffen, liegt im Allgemeinen im Bereich von ca. 50 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 60 bis 80 Gew.-%, insbesondere 65 bis 75 Gew.-% wie etwa 67 Gew.-%. Der Gehalt an porösen Festkörperteilchen liegt im Allgemeinen im Bereich von ca. 8 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 20 Gew.-%, insbesondere 10 bis 15 Gew.-%.
Der Gasblasengehalt liegt im allgemeinen im Bereich von 0 Vol.-% bis 50 Vol.-%, vorzugsweise 10 Vol.-% bis 40 Vol-%, insbesondere 20 Vol.-% bis 30 Vol.-%. Der Gasblasengehalt er¬ rechnet sich, in dem vom Volumen der Gesamtformulierung (errechnet aus Masse * Dichte) der Volumenanteil der Formulie¬ rungsbestandteile abgezogen wird und ins Verhältnis zum Ge¬ samtvolumen gesetzt wird.
Der Wasseranteil der Formulierung des Beschichtungsmaterials liegt im Allgemeinen im Bereich von 20 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 25 bis 40 Gew.-%, insbesondere 30 bis 35 Gew.-% wie etwa 32 Gew.-%.
Neben dem porösen Festkörperbestandteil und einem Dispersions¬ mittel, insbesondere Wasser, enthält das Beschichtungsmaterial im Allgemeinen als weitere Bestandteile mindestens ein Polymer oder Copolymer, insbesondere auf Acrylatbasis , sowie gegebe¬ nenfalls weitere Bestandteile wie Emulgatoren, Stabilisatoren, Tenside, Pigmente, flammhemmende Additive, Korrosionsschutz¬ mittel etc.
Das poröse Beschichtungsmaterial wird mittels des erfindungs¬ gemäßen Verfahrens im Allgemeinen in Schichtdicken von bis zu 30 mm auf ein Substrat aufgebracht. Vorzugsweise liegt die Schichtdicke im Bereich von 10 mm bis 100 pm, insbesondere 5 mm bis 500 pm, bezogen auf den getrockneten Zustand, der im Allgemeinen bei Trocknung bei Raumtemperatur innerhalb von 24 Stunden nach Aufbringung erreicht wird. Es kann auch bei erhöhten Temperaturen getrocknet werden, z.B. bei Temperaturen bis zu 120°C Im noch nicht getrockneten, d. h. nassen Zustand sind die Schichtdicken in der Regel etwa 10 bis 20% größer. Ausführungsbeispiel
Es wurde ein Beschichtungsmaterial gemäß der nachstehenden zeptur hergestellt.
4 ist von STW - Schwarzwälder Textilwerke erhältlich, die übrigen Bestandteile sind von Worlee Chemie GmbH, Hamburg er¬ hältlich .
Zur Herstellung des Beschichtungsmaterials wurden Bestandteil 1 und Bestandteil 2 vorgelegt und unter Rühren homogenisiert. Dann wurden Bestandteil 3 und Bestandteil 4 portionsweise un¬ ter Rühren langsam eingestreut und anschließend mit dem Dis- solver unter starker Scherung dispergiert. Danach wurde Bestandteil 5 portionsweise unter langsamen Rühren langsam eingestreut und unter Anwendung niedriger Schwerkräfte homogenisiert. Anschließend wurde Bestandteil 6 portionsweise unter langsamen Rühren langsam eingestreut und unter Anwendung niedriger Schwerkräfte homogenisiert. Schließlich wurde Bestand¬ teil 7 und Bestandteil 8 unter langsamen Rühren einfließen gelassen und unter Anwendung niedriger Schwerkräfte homogenisiert . Anschließend wurde eine Menge von etwa 5kg des Beschichtungs- materials in einen Druckbehälter einer Anlage wie in Figur 6 gezeigt eingebracht und mittels dieser Anlage auf ein Stahl¬ blech als Substrat aufgebracht.
Bevor das poröse Beschichtungsmaterial in die Anlage gefüllt wurde, wurde diese mit Wasser befüllt und gespült. Neben der Vorbefeuchtung des Druckbehälters 1 und der Schläuche 4a, 4b kann hierbei die Funktion der einzelnen Bauteile überprüft werden .
Der bzw. die Behälter 1 waren so ausgelegt, dass sie mit je 2 Liter Wasser befüllt werden konnten und sodann verschlossen wurden. Auf die Behälter wurde mit 0.5 Bar Druck beaufschlagt. Das Auslassventil lb der Druckbehälter und die erfindungsgemä¬ ße Ventileinheit 3 wurden geöffnet und der Hebel 2b der Spritzpistole 2 betätigt. Das Wasser wurde durch die Anlage gedrückt und trat an der Pistolendüse aus.
Zusätzlich wurde die Druckluftzufuhr über Leitung 7 geöffnet, ebenfalls mit 0,5 Bar. Das Wasser trat mit Luft angereichert aus der Düse. Die Zerstäuberdruckluft zufuhr 8 wurde geöffnet und ebenfalls mit 0,5 Bar eingestellt. Das mit Luft angerei¬ cherte Wasser trat zerstäubt aus der Düse an der Pistole 2 aus. Dieser Vorgang kann sowohl der Vorbefeuchtung aller relevanten Teile als auch der Funktionsüberprüfung dienen. Nachdem der bzw. die Behälter entleert waren, wurde der Druck abgelassen .
Sodann wurde Beschichtungsmaterial in den bzw. die Druckbehäl¬ ter 2 gefüllt. Danach wurde die Druckplatte 9 auf das Material gelegt und der/die Behälter 2 verschlossen. Der Materialdruck und die Druckluftzufuhr 7 wurden auf 2,5 Bar eingestellt. Da¬ nach wurde das Auslassventil lb geöffnet und der Pistolenhebel 2b betätigt. Bei Austritt des Materials an der Düse der Pisto- le 2 wurde die Zerstäuberluft mit 3,0 Bar eingestellt und das Material so auf ein Substrat aufgebracht.
Nach Beendigung der Arbeiten wurd die Anlage wie beschrieben mit Wasser gespült und gereinigt.
Ferner wurden geeignete Probenkörper aus dem Beschichtungsma- terial hergestellt und der Wärmedurchgangskoeffizient sowie die Wärmeleitfähigkeit gemessen. Zur Herstellung der Probenkörper wurde das Beschichtungsmaterial auf eine nicht haftende Oberfläche (z. B. aus Teflon) appliziert (nass ca. 12 mm Schichtdicke, trocken ca. 10 mm Schichtdicke) . Nach Trocknung wurde die Beschichtung vom Substrat entfernt und es wurden quadratische Prüfkörper mit 29 cm Kantenlänge zugeschnitten.
Der Wärmedurchgangskoeffizient gibt die Wärmemenge an, welche durch 1 m2 eines Stoffes mit einer bestimmten Schichtdicke hindurchgeht, wenn der Temperaturunterschied 1 K beträgt. Die¬ ser Wert ist somit schichtdickenabhängig . Er wurde nach dem in DIN EN 12664 beschriebenen Verfahren gemessen. Danach betrug der Wärmedurchgangskoeffizient bei einer mit einer 10 mm di¬ cken Schicht aus obigem Isoliermaterial beschichteten Probe 4,7 W/ (m2 x K) .
Die Wärmeleitfähigkeit ist das Vermögen eines Stoffes, thermi¬ sche Energie mittels Wärmeleitung in Form von Wärme zu trans¬ portieren. Als Stoffkonstante ist dieser Wert von der Schicht¬ dicke unabhängig. Die Wärmeleitfähigkeit der vorstehend ge¬ nannten Probenschicht betrug 0, 046 W/ (m2 x K) , gemessen nach dem in DIN EN 12664 beschriebenen Verfahren. Bezugszeichenliste
1 Druckbehälter
la, lb Einlassventil bzw. Auslassventil Druckbehälter
lc Oberseitiger Verschluss des Druckbehälters
le Beschichtungsmaterialraum
ld Auslass Druckbehälter
lf Druckmittelraum
2 Spritzapparatur
2a Zerstäuberdüse
2b Betätigungshebel
2c Spritzapparaturgriff
2d Einlass Druckluft Spritzapparatur
2e Beschichtungsmaterialzufuhr Spritzapparatur
2f Haltegriff Spritzapparatur
3 Ventileinheit
3a Durchlasskanal Ventileinheit
3b, 3c seitlichen Bohrungen Ventileinheit
3d, 3e Rückschlagventile
4 Leitung zwischen Druckbehälter und Spritzapparatur 4a, 4b Stromabwärts bzw. stromaufwärts gelegene Leitungen
5 Druckregelventil und Manometeranordnung für Druckluft¬ zufuhr
5a Druckregelventil und Manometer für Druckluftzufuhr
Druckbehälter
5b Druckregelventil und Manometer für Druckluftzufuhr Ventileinheit
5c Druckregelventil und Manometer für Druckluftzufuhr
Spritzapparatur
6 Druckluftleitung Druckbehälter
7 Druckluftleitung Ventileinheit
7a, 7b Druckluft Zuleitungen Ventileinheit
8 Druckluftleitung Spritzapparatur
9 Druckplatte Druckbehälter
10 Breite Rollwagen
11 Höhe Rollwagen Länge Rollwagen
Bedienperson
Anschluss für Leitung 4 Flüssigkeitsbehälter

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum druckluftgesteuerten Aufbringen eines porösen Beschichtungsmaterials auf ein Substrat, bei dem a) mindestens ein Druckbehälter über einen Einlass mit porösem Beschichtungsmaterial beschickt wird, b) das Beschichtungsmaterial durch einen Auslass des min¬ destens einen Druckbehälters in eine Leitung befördert wird, an die eine Spritzapparatur angeschlossen ist, c) wobei das Beschichtungsmaterial durch eine Ventilein¬ heit geleitet wird, die stromabwärts des mindestens einen Druckbehälters und stromaufwärts der Spritzappa¬ ratur angeordnet ist und in der das Beschichtungsmate¬ rial mit Druckluft und gegebenenfalls Wasser oder was¬ serhaltigen Zusätzen vermischt wird, d) das so behandelte Beschichtungsmaterial in einen Ein¬ lass der Spritzapparatur geleitet wird, e) der Spritzapparatur über einen weiteren Einlass Druckluft zugeführt wird und f) das Beschichtungsmaterial druckluftunterstützt zer¬ stäubt und auf ein Substrat aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Beschichtungsmaterial eine Porosität aufweist, so dass es zur Verwen¬ dung als Isoliermaterial geeignet ist und die Porosität des Beschichtungsmaterials während der Verfahrensschritte (a) bis (f) im Wesentlichen erhalten bleibt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem das Beschichtungsmaterial poröse Festkörperteilchen enthält, die eine Porosität von > 80 %, insbesondere eine Porosität von > 90% aufweisen, wobei das Beschichtungsmaterial insbeson¬ dere ein Aerogel oder Xerogel enthält, vorzugsweise ein Aerogel auf Basis von Siliciumdioxid, wobei das Gel insbe¬ sondere eine Dichte von 30 bis 100 kg/m3 und mehr als 90% Porenvolumen aufweist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Beschichtungsmaterial eine Viskosität von 10.000 bis 120.000 mPas aufweist, gemessen mit einem Viskosimeter Haake VT 500, Messeinrichtung E 100, Schubspannung ca. 91 S 1.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der Druck im Druckbehälter und der Spritzapparatur von 2 bis 5 bar und in der Ventileinheit 2 bis 3 bar beträgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Substrat ein Material umfasst oder daraus besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Glas, Holz und Holzwerkstoffe, Metallen, insbesondere Eisen, Stahl und Aluminium, mineralische Baustoffe wie Beton, Zementwerkstoffe, Fliesen, Steine, Keramik, sowie Kunststoff und Kombinationen davon, wobei das Beschichtungsmaterial ins¬ besondere in einer Menge von etwa 10 g/m2 bis 10 kg/m2, vorzugsweise etwa 50 g/m2 bis etwa 5 kg/m2, insbesondere etwa 200 g/m2 bis 1 kg/m2 auf das Substrat aufgebracht wird .
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Beschichtungsmaterial mit einer Dicke von etwa 50 μιη bis 30 mm, vorzugsweise mit einer Dicke von 100 μιη bis 10 mm, insbesondere 500 μιη bis 5 mm auf das Substrat aufge¬ bracht wird und so eine Isolierschicht erzeugt wird.
Anlage zum druckluftgesteuerten Aufbringen von porösem Beschichtungsmaterial auf ein Substrat, die mindestens einen Druckbehälter zur Beschickung mit Beschichtungsmaterial, wobei der Druckbehälter einen Einlass und einen Auslass für das Beschichtungsmaterial aufweist, eine Spritzapparatur zum Aufbringen des porösen Beschich- tungsmaterials auf ein Substrat, wobei die Spritzapparatur einen Einlass für das Beschichtungsmaterial, einen weite¬ ren Einlass für die Zufuhr von Druckluft und eine Düsenan¬ ordnung aufweist, eine Leitung, die den Beschichtungsmaterialauslass des Druckbehälters mit dem Beschichtungsmaterialeinlass der Spritzapparatur verbindet, eine Ventileinheit, die mit der Leitung verbunden ist und die stromabwärts des Auslasses des Druckbehälters und stromaufwärts des Einlasses der Spritzapparatur angeordnet ist, wobei die Ventileinheit mindestens eine in Längsrichtung durch die Ventileinheit verlaufende Bohrung aufweist, die einen Durch¬ lasskanal zum Transport des Beschichtungsmaterials bildet , mindestens eine seitliche Bohrung aufweist, die einen Einlass für die Zufuhr von Druckluft bildet, die ge- gebenenfalls mit Wasser oder wasserhaltigen Zusätzen versetzt ist, wobei die mindestens eine seitliche Bohrung mit der in Längsrichtung verlaufenden Bohrung so verbunden ist, dass das Beschichtungsmaterial im Durchlasskanal mit der Druckluft vermischt werden kann, und gegebenenfalls mindestens eine weitere seitliche Boh¬ rung aufweist, die einen Einlass für Wasser zu Reinigungszwecken bildet und ebenfalls mit der in Längs¬ richtung verlaufenden Bohrung verbunden ist, wobei die seitlichen Bohrungen jeweils mit Rückschlagventilen versehen sind, aufweist .
9. Anlage nach Anspruch 8, bei der die Leitung, die den Druckbehälter mit der Spritzapparatur verbindet, stromaufwärts und/oder stromabwärts der Ventileinheit in Form ei¬ nes flexiblen Schlauchs ausgebildet ist.
10. Anlage nach Anspruch 9, bei der der Schlauch aus Polyvinylchlorid enthaltendem Material besteht.
11. Ventileinheit zur Steuerung der Förderung eines porösen Beschichtungsmaterials in einer Anlage gemäß einem der An¬ sprüche 8 bis 10, die mindestens eine in Längsrichtung durch die Ventileinheit verlaufende Bohrung aufweist, die einen Durchlasskanal zum Transport des Beschichtungsmaterials bildet, mindestens eine seitliche Bohrung aufweist, die einen Ein¬ lass für die Zufuhr von Druckluft bildet, die gegebenen- falls mit Wasser oder wasserhaltigen Zusätzen versetzt ist, wobei die mindestens eine seitliche Bohrung mit der in Längsrichtung verlaufenden Bohrung so verbunden ist, dass das Beschichtungsmaterial im Durchlasskanal mit der Druckluft vermischt werden kann, und gegebenenfalls mindestens eine weitere seitliche Bohrung aufweist, die einen Einlass für Wasser zu Reinigungszwe¬ cken bildet und die ebenfalls mit der in Längsrichtung verlaufenden Bohrung verbunden ist, wobei die seitlichen Bohrungen jeweils mit Rückschlagventilen versehen sind.
12. Ventileinheit nach Anspruch 11 oder Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Ventileinheit zwei seitliche Bohrungen aufweist, die jeweils Einlässe für die Zufuhr von Druckluft bilden, wobei die Druckluft gegebenenfalls mit Wasser oder wasserhaltigen Zusätzen versetzt ist, und die mit der in Längsrichtung verlaufenden Bohrung in Fluidkommunikation stehen, wobei die beiden seitlichen Bohrungen rechtseitig und linkseitig gegenüberliegend angeordnet sind, eine dritte seitliche Bohrung aufweist, die einen Einlass für Wasser zu Reinigungszwecken bildet und die mit der in Längsrichtung verlaufenden Bohrung ebenfalls in Fluidkom- munikation steht, wobei die dritte seitliche Bohrung ober¬ seitig oder unterseitig angeordnet ist.
13. Ventileinheit nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, bei der die mindestens eine bzw. die beiden seitlichen Bohrungen, die jeweils Einlässe für die Zufuhr von Druckluft bilden, wobei die Druckluft gegebenenfalls mit Wasser oder wasser- haltigen Zusätzen versetzt ist, bezogen auf den stromaufwärts gelegenen Teil der in Längsrichtung verlaufenden Bohrung, die den Durchlasskanal für das Beschichtungsmate- rial bildet, in einem spitzen Winkel angeordnet sind, vor¬ zugsweise in einem Winkel im Bereich von 20 bis 60°, ins¬ besondere 30 bis 40 °.
14. Verwendung eines Beschichtungsmaterials wie in einem der Ansprüche 1 bis 4 definiert zur spritztechnischen Aufbringung auf ein Substrat gemäß einem der Ansprüche 6 bis 7 mittels eines Verfahrens wie in einem der Ansprüche 1, 2 und 5 definiert.
15. Verfahren zur Isolierung eines Gegenstandes, bei dem als Substrat eine oder mehrere zu isolierende Flächen des Ge¬ genstandes nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 beschichtet werden.
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