WO2013104771A1 - Lackförder-, dosier- und mischvorrichtung für lackierpistolen - Google Patents

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WO2013104771A1
WO2013104771A1 PCT/EP2013/050511 EP2013050511W WO2013104771A1 WO 2013104771 A1 WO2013104771 A1 WO 2013104771A1 EP 2013050511 W EP2013050511 W EP 2013050511W WO 2013104771 A1 WO2013104771 A1 WO 2013104771A1
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WO
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paint
metering
components
wheels
metering device
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/050511
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French (fr)
Inventor
Joachim VOSSKUHL
Boris PETERS
Sibylle SCHÖPS
Monika TIGGEMANN
Werner-Alfons Jung
Andreas Bauder
Robert Engel
Wolfgang HAIP
Original Assignee
Basf Coatings Gmbh
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Publication date
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Priority to US14/371,126 priority patent/US20150036454A1/en
Priority to EP13700179.8A priority patent/EP2802421B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/80—Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed
    • B01F35/88—Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed by feeding the materials batchwise
    • B01F35/883—Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed by feeding the materials batchwise using flow rate controls for feeding the substances
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/14—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area for supplying a selected one of a plurality of liquids or other fluent materials or several in selected proportions to a spray apparatus, e.g. to a single spray outlet
    • B05B12/1418—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area for supplying a selected one of a plurality of liquids or other fluent materials or several in selected proportions to a spray apparatus, e.g. to a single spray outlet for supplying several liquids or other fluent materials in selected proportions to a single spray outlet
    • B05B12/1445—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area for supplying a selected one of a plurality of liquids or other fluent materials or several in selected proportions to a spray apparatus, e.g. to a single spray outlet for supplying several liquids or other fluent materials in selected proportions to a single spray outlet pumping means for the liquids or other fluent materials being mechanically linked, e.g. master and slave pumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/49—Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/30—Mixing paints or paint ingredients, e.g. pigments, dyes, colours, lacquers or enamel

Definitions

  • the present invention relates to a combined paint delivery, paint dosing and paint mixing device for spray guns and a spray painting process using such a paint delivery device.
  • Spray painting without electrostatic paint charging are widely used in industrial and artisanal paint shops. Above all, the processes are distinguished from other painting methods in that they can be used manually, have high flexibility with regard to the shape, size and materials of the objects to be painted, as well as the choice of paint and the paint change, are mobile in use and entail relatively low investment costs ( H. Kittel, "Textbook of Paints and Coatings", Second Edition, Volume 9, pp. 26-40, S. Hirzel Verlag Stuttgart Stuttgart Stuttgart, 2004).
  • the spray painting processes can be distinguished essentially in compressed air spraying in the high pressure or low pressure method on the one hand, and airless spraying with or without air assistance.
  • Syringes with high injection volume flow and low pressure is usually worked with an air pressure of 0.2 to 0.7 bar (H.Kittel, ibid).
  • the compressed air flows from an annular opening which is formed by a central bore in the air cap and the paint nozzle arranged therein. Further air jets from different air cap holes serve to regulate the jet shape and aid atomization. Due to the compressed air flowing out at high velocity, a negative pressure area is created directly at the paint nozzle mouth, especially in the case of the pressureless air Paint supply from a so-called suction cup the Lackaushne supported by its suction (H. Kittel, ibid).
  • Conveying systems such as flow cups, pressure vessels or recirculation systems
  • Tank capacity 1 to 250 liters).
  • the paint supply is carried out by piston or turbine pumps, the circulation system is typically useful only with a daily consumption of more than 100 liters of paint (H. Kittel, ibid).
  • the suction effect due to the negative pressure at the paint nozzle orifice of a so-called HVLP spray gun is lower than in high-pressure spraying, which is why support of the suction effect by the paint gradient pressure is desired, especially in the low pressure range. It is therefore recommended when processing small amounts of paint in low-pressure spraying with a
  • Two-component coating (2K coating) are mainly due to their limited pot life (pot life) with
  • the dosage of stock and hardener is the central problem.
  • the 2K material is usually mixed manually in the specified ratio and as one One component material sprayed. In practice, this means that both the dosage and the mixture of components before filling a
  • Ingredients has a low viscosity, while the later sprayed material residues already partially contain viscosity-increasing crosslinking products.
  • High quality dosing and mixing systems are used in industry to meet tolerance limits of dosing accuracy of +/- 5% hardener volume in relation to the base varnish quantity. Further developments aim at pulsation-free dosing and low system wear, for example through the use of diaphragm dosing devices. For mixing static or dynamic systems are used with driven mixing units. For very short pot lives also special pistols are used, in which base varnish and hardener are discharged from separate nozzles and mix the resulting droplets in the spray (H.Kittel, ibid).
  • Negative pressure and optionally applied to the flow cup pressure Another external drive of delivery, metering or mixing should not be required. In particular, no drive by pumps and the like should be necessary. Nevertheless, an almost independent of the pot life processability should be ensured, while homogenous mixing of the components, before this nozzle of the spray gun
  • the resulting paint films should have good drying and rapid hardness development and lead to cured films with good appearance.
  • WO 93/13872 A1 describes a method for applying a
  • a multi-component refinish coating composition wherein at least two paint components are held in separate containers and at least one component is supplied under pressure to a kinetic dosing system comprising two piston-mounted double-acting cylinders with cylinder rods.
  • the metered components are fed to a mixer, which opens into a paint spray gun.
  • the structure of the metering device is rather complex and necessarily requires the admission of at least one paint reservoir with compressed air.
  • the device according to the invention has the following device units:
  • a paint reservoir comprising two or more chambers for different paint components to be mixed together, each chamber having at least one outlet port,
  • a metering device which is connected downstream of the paint supply device and has a number of outlet openings of the paint reservoir or the paint reservoir corresponding number of inlet openings for the paint components, wherein the metering device is designed so that the entering via the inlet openings flow rates of the paint components to be mixed together separated from each other via serving as dosing, rotating conveyors are positively conveyed, the conveyors are connected together so that their speeds are in fixed proportions to each other, and wherein the metering device has separate outlet openings for the now metered volume flows of the paint components, and
  • a static mixing device which is connected downstream of the metering device and which has a number of outlet openings of the metering device corresponding number of inlet openings for the metered volume flows, and whose output is designed so that this with a
  • Paint spray gun can be connected.
  • paint reservoir includes, among other embodiments such as cups preferably gravity cup, disposable cartridges or bags and the like.
  • the paint reservoir has two or more chambers
  • these chambers can have any shape and be arranged as desired with respect to each other.
  • the chambers can be cup-shaped
  • Paint reservoir simply by a plate-shaped partition from each other be separated (see, for example, Figure 2).
  • a concentric arrangement of the chambers In the latter case, the paint component of the inner chamber then has to be conveyed through the wall of the outer chamber by means of a type of injector outlet, so that separate outlet openings for the paint components are retained and thus a separate metering is made possible.
  • a concentric arrangement allows a simpler
  • the device unit comprises (a) i. two paint reservoirs for two different paint components or ii. a paint reservoir with two separate chambers for two different paint components, in particular in the case i. a paint reservoir for a stem paint and a second
  • Paint reservoir with a first chamber for a parent lacquer and a second chamber for a hardener has the
  • Paint reservoir two outlet openings, one for the master paint and one for the hardener.
  • the metering device has in this embodiment
  • the volume flows of the components are supplied separately from one another to a rotating conveyor.
  • the components such as, for example, the master varnish and hardener
  • each individual rotating conveyor is designed so that it consists of two intermeshing wheels.
  • a single rotating conveyor comprising a pair of wheels.
  • the intermeshing wheels of the wheel pair are preferably gearwheels, which may be either circular or oval, or paddle wheels. Particularly preferred are Ovalradpare.
  • Wheels of the individual conveyors are interconnected so that their speeds are in fixed proportions. This is done, for example, by fastening at least one of the two intermeshing wheels of a conveyor, each with one of the two wheels of the other conveyors on one and the same shaft or axis.
  • the interconnected wheels of the conveyors thus act synchronously dependent on each other, while the respective second wheel of the respective
  • Pair of wheels can be stored freely, as this taken over the first synchronized wheel, that is driven.
  • This type of drive is called
  • the wheel pairs are designed in terms of their size so that they are each promoted to be metered flow rates.
  • the spatial separation of the wheel pairs can be realized for example by partitions in the metering device. The separation of the flow rates prevents premature mixing of the various components in the conveyors.
  • Each volumetric flow can in this case be conveyed, for example, by means of just one impeller, with the impellers of the conveyors being connected to one another in such a way that their rotational speeds are in fixed relationships with one another. This can also be done via a common synchronizing axis or shaft.
  • the volumes delivered can be here, for example, by the capacity of the blades of the
  • Paint reservoir are pressurized with compressed air.
  • the paint reservoir is closed, for example, with a pressure-tight lid, which has a compressed air inlet opening, which can be acted upon by compressed air.
  • An external drive of the wheel pairs is neither intended nor desired.
  • the metering device is a completely closed unit and only via the inlet openings with the paint reservoirs or the paint reservoir or via the outlet opening (s) with the static mixer connected.
  • This construction of the metering device is low maintenance and energy efficient.
  • the paint reservoir or the paint reservoir can be closed with a vented lid.
  • the paint delivery is carried out, however, by additional loading of the paint components with compressed air, which from the
  • Lackvorrats employer or the paint reservoir is a completely closed unit, which has only at least one inlet opening for compressed air and the outlet openings to the metering device.
  • the mixing device which also represents a completely closed unit, which is connected only via the inlet openings with the metering device and the outlet opening with the spray gun. Connected to each other can also mean that the mixing device is partially / completely integrated into the spray gun body.
  • the three device units can be connected to one another, for example, via pressure-tight threads or welded or glued together. To be at a
  • Sealing rings and the like are used, as known to the average person skilled in the art.
  • Figure 2 describes the basic structure of a particular embodiment of the invention for the use of a 2K system using two
  • Embodiment of a device according to the invention for conveying, dosing and mixing of liquid paint components comprises a paint supply device (A), which comprises a paint reservoir (1), in turn, two separated by a partition wall (13) chambers (1 1 and 12) for different together comprising mixing liquid paint components, wherein the first chamber (1 1) has an outlet opening (14) and the second chamber (12) has an outlet opening (15).
  • the paint reservoir (1) has in this embodiment, a closable lid (6) via which through an opening (5) compressed air can be applied.
  • a metering device (B or 2) with two inlet openings (21 and 22) for the components to be metered and mixed.
  • the metering device is - as already described in detail above - designed so that the over the two inlet openings (21 and 22) entering the flow rates of the paint components to be mixed with each other are conveyed separately via serving as dosing, rotating conveyors.
  • the conveyors are connected to each other so that their speeds are in fixed proportions to each other.
  • the metered volume flows of the paint components are then on the
  • the static mixer has two
  • the static mixing device preferably comprises one or more so-called mixer rods (33).
  • Mixer rods / elements can be installed vertically, horizontally or in any other way, but they must ensure sufficient mixing of the components.
  • each rotating conveyor has a pair of wheels (251/252 or 261/262) and at least one wheel (251) of the pair of wheels (251/252) with the corresponding wheel (261) of the adjacent one
  • Conveyer located pair of wheels (261/262) via a common axis (27) is connected so that their speeds are in fixed proportions to each other.
  • the axis (27) thus forces a synchronized rotation of the wheels 251 and 261, whereby a positive promotion of the volume flows takes place.
  • the respective second wheel of the two pairs of wheels this is wheel 252 with respect to wheel 251 or wheel 262 with respect to wheel 261, can be mounted on its own axis (281 or 282) are stored. These second wheels (252, 262) are driven by the rotation of the first wheels (251, 261).
  • the materials of the three device units are chosen so that they are inert to the paint components to be mixed and meet the mechanical stresses.
  • abrasion-resistant plastics which are resistant to the coating components such as solvents, hardeners, etc., such as Teflon, polyoxymethylene, polyphenylsulfide, polypropylene, polyamide, polyetheretherketone or
  • Device units made of metallic materials is conceivable, albeit more costly and less advantageous in particular because of the higher weight during manual operation of the spray gun.
  • the two or more chambers are separated by partitions (see Figure 2).
  • partitions see Figure 2.
  • the volumes of the chambers are advantageously chosen to meet the needs of the components in the final mixture.
  • Gear pairs such as oval wheel pairs are available, inter alia, from Bopp & Reuther under the trade name "Miniflow 015.”
  • the desired ratio of the volume flows of the paint components is preferably adjusted via a width adjustment of the gears or oval wheels.
  • the ratio of the volume flows of the paint components can also over other parameters such as wheel diameter or, in the case of coupling via a gearbox, speed ratios can be defined a regulation of the volume flows, for example, take place over the depth of the blades.
  • the static mixing device consists of a mixing tube with fixed internals.
  • mixer rods can be used.
  • Very particularly preferred mixer bars are available, for example, from the company Fluitec Georg AG (Neftenbach, Switzerland) under the name CSE-X® mixer.
  • spray guns in principle all spray guns are suitable, which are used in compressed air spraying.
  • the connection of the static mixing device with the spray gun is straightforward and can be done with all common compounds, preferably by a screw thread or quick couplings or dovetail joints.
  • Paint spray guns are available, for example, from Sata GmbH & Co. KG (Kornwestheim, Germany) under the name SATAjet®, as HVLP or RP spray guns.
  • the individual device units can also be heated externally. However, this is usually not intended.
  • An essential part of the device according to the invention is a
  • the metering device is designed so that the incoming via the inlet openings flow rates of the paint components to be mixed with each other are conveyed separately via serving as dosing, rotating conveyors, wherein the
  • the present invention also relates to a method for conveying, metering and mixing of two or more paint components, which is derived from the
  • Dosage device makes use.
  • the present invention relates to a method for coating substrates with 2K or multi-component coating compositions using the device according to the invention in combination with a paint spray gun.
  • the coating process according to the invention is particularly advantageously carried out purely manually.
  • the inventive method for coating using small amounts of paint is suitable.
  • the process is carried out as a HVLP spraying process.
  • it is used in automotive refinish.
  • the aforementioned method can also in the context of an OEM OEM, especially in the
  • Atomizing pressure usually 1, 5 to 2 bar. In the case of RP guns, work is usually carried out at an atomization pressure of 1.5 to 3 bar. In order to support the paint promotion of, or can the paint reservoir with
  • Compressed air can be applied, the overpressure can vary depending on the
  • the second component is the hardener.
  • the masterbatches are preferably hydroxy-functional polymers such as polyhydroxy-functional poly (meth) acrylates, polyester polyols, polyether polyols, polyurethane polyols or mixed polyester / polyether polyols used. Polythiols, for example, can be used. In the
  • Hardener components are usually polyisocyanates such as
  • isocyanates and / or aminoplast resins such as Melamine resins
  • epoxy systems both conventional and aqueous.
  • systems which only become reactive at atmospheric humidity eg aldimines, silanes.
  • parent lacquer and hardener have compounds with complementary functional groups. That is, groups that react with each other after mixing the two components.
  • amine / isocyanate hydroxy / isocyanate, thiocyanate, amine / epoxy / isocyanate, amine / epoxy resin, epoxy / anhydride, amine / anhydride , Anhydride / hydroxy or hydroxy / isocyanate / amine groups.
  • base lacquer and hardener react after application at temperatures of 0 to 100 ° C, preferably 10 to 80 ° C, that is below
  • the paint used consists of the Glasuritklarlack 923-335 (BASF Coatings GmbH), which mixed in a volumetric mixing ratio of 2: 1 with the hardener i o 929-33 (BASF Coatings GmbH) and 10 vol% dilution 352-91
  • the catalyst solution used was a mixture of 45 g of butyl acetate, 45 g of xylene and 10 g of DBTL (dibutyltin dilaurate).

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Förderung, Dosierung und Mischung von flüssigen Lackkomponenten, umfassend, (a) eine Lackzuführvorrichtung (A), die zwei oder mehrere Lackvorratsbehälter (1) mit jeweils mindestens einer Auslassöffnung (14, 15) für verschiedene miteinander zu mischende Lackkomponenten umfasst; oder einen Lackvorratsbehälter (1) umfasst, der zwei oder mehr Kammern (11, 12) für verschiedene miteinander zu mischende Lackkomponenten umfasst, wobei jede Kammer mindestens eine Auslassöffnung (14, 15) besitzt, (b) eine Dosiervorrichtung (B), die der Lackzuführvorrichtung (A) nachgeschaltet ist und eine der Anzahl der Auslassöffnungen (14, 15) der Lackvorratsbehälter oder des Lackvorratsbehälters entsprechende Anzahl an Einlassöffnungen (21, 22) für die Lackkomponenten besitzt, wobei die Dosiervorrichtung so ausgestaltet ist, dass die über die Einlassöffnungen (21, 22) eintretenden Volumenströme der miteinander zu mischenden Lackkomponenten getrennt voneinander über als Dosieraggregate dienende, rotierende Fördereinrichtungen (251/252, 261/262) zwangsgefördert werden, wobei die Fördereinrichtungen so miteinander verbunden sind, dass ihre Drehzahlen in festen Verhältnissen zueinander stehen, und wobei die Dosiervorrichtung (B) über getrennte Austrittsöffnungen ((23, 24) für die nunmehr dosierten Volumenströme der Lackkomponenten verfügt, und (c) eine statische Mischvorrichtung (C), die der Dosiervorrichtung (B) nachgeschaltet ist und die eine der Anzahl der Austrittsöffnungen (23, 24) der Dosiervorrichtung entsprechende Anzahl an Eintrittsöffnungen (31, 32) für die dosierten Volumenströme besitzt, und deren Ausgang so ausgebildet ist, dass dieser mit einer Lackspritzpistole verbunden werden kann. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Förderung, Dosierung und Mischung von Lackkomponenten unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, eine Dosiervorrichtung sowie ein Verfahren zur Beschichtung eines Substrats unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Kombination mit einer Lackspritzpistole.

Description

Lackförder-, Dosier- und Mischvorrichtung für Lackierpistolen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine kombinierte Lackförder-, Lackdosier- und Lackmischvorrichtung für Lackierpistolen sowie ein Spritzlackierverfahren unter Verwendung einer solchen Lackfördervorrichtung.
Spritzlackierverfahren ohne elektrostatische Lackaufladung werden weit verbreitet in industriellen und handwerklichen Lackierereien eingesetzt. Die Verfahren zeichnen sich gegenüber anderen Lackierverfahren vor allem dadurch aus, dass sie manuell einsetzbar sind, eine hohe Flexibilität bezüglich der Form, Größe und Werkstoffe der Lackierobjekte sowie der Lackauswahl und des Lackwechsels besitzen, mobil im Einsatz sind und relativ geringe Investitionskosten mit sich bringen (H. Kittel, „Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen", Zweite Auflage, Band 9, S. 26-40.; S. Hirzel Verlag Stuttgart Leipzig, 2004).
Die Spritzlackierverfahren lassen sich im Wesentlichen in Druckluft-Spritzen im Hochdruck oder Niederdruckverfahren einerseits sowie Airless-Spritzen ohne oder mit Luftunterstützung unterscheiden.
Als erstes Spritzlackierverfahren wurde um 1900 die pneumatische Zerstäubung bzw. das Druckluft-Spritzen entwickelt. Noch heute wird in Industrie und Handwerk die Druckluftzerstäubung am häufigsten eingesetzt. Beim Hochdruck-Spritzen, auch als konventionelles Spritzen oder pneumatisches Spritzen bezeichnet, wird zumeist mit einem Luftdruck von etwa 2 bis 7 bar gearbeitet, während beim Niederdruck- Spritzen, auch als HVLP-Spritzen („High Volume, Low Pressure"-Spritzen bzw.
Spritzen mit hohem Spritzvolumenstrom und niedrigem Druck) bezeichnet, zumeist mit einem Luftdruck von 0,2 bis 0,7 bar gearbeitet wird (H.Kittel, ibid).
Am Zerstäuberkopf strömt die Druckluft aus einer ringförmigen Öffnung, die durch eine zentrale Bohrung in der Luftkappe und der darin angeordneten Lackdüse gebildet wird. Weitere Luftstrahlen aus verschiedenen Luftkappenbohrungen dienen zur Regulierung der Strahlform sowie der Unterstützung der Zerstäubung. Durch die mit hoher Geschwindigkeit ausströmende Druckluft entsteht unmittelbar an der Lackdüsenmündung ein Unterdruckgebiet, das vor allem bei der drucklosen Lackzufuhr aus einem so genannten Saugbecher den Lackausfluss durch seine Saugwirkung unterstützt (H. Kittel, ibid).
Neben der Förderung des Lackmaterials aus einem Saugbecher besteht auch die Möglichkeit das Lackmaterial je nach Mengenbedarf und Viskosität durch
Fördersysteme wie Fließbecher, Druckbehälter oder Umluftsysteme der
Spritzpistolendüse zuzuführen (Figuren 1A-D). In Figur 1A wird die Lackzufuhr mittels Saugbechersystem dargestellt, sie erfolgt wie oben dargestellt durch die
Saugwirkung der Spritzluft. Typische Becherinhalte sind Volumina bis zu etwa einem Liter. In Figur 1 B wird ein Fließbechersystem dargestellt, wobei die Lackzufuhr sowohl durch die Saugwirkung der Spritzluft, als auch unterstützt durch den Lack- Gefälledruck erfolgt. Auch bei diesem Lackfördersystem werden üblicherweise Bechervolumina von etwa einem Liter nicht überschritten. Für den mobilen Einsatz weniger geeignet sind als Lackfördersysteme das Drucksystem (Figur 1 C) und das Umlaufsystem (Figur 1 D). Beim Drucksystem erfolgt die Lackzufuhr aus einem Drucktank durch Unterstützung mit einem Druck von 0,5 bis 4 bar (üblicher
Tankinhalt 1 bis 250 Liter). Beim Umlaufsystem erfolgt die Lackzufuhr durch Kolbenoder Turbinenpumpen, wobei das Umlaufsystem typischerweise erst bei einem täglichen Verbrauch von mehr als 100 Litern des Lacks sinnvollen Einsatz findet (H. Kittel, ibid).
Insbesondere beim Niederdruck-Spritzen ist die Saugwirkung durch den Unterdruck an der Lackdüsenmündung einer sogenannten HVLP-Spritzpistole geringer, als beim Hochdruckspritzen, weshalb gerade im Niederdruckbereich eine Unterstützung der Saugwirkung durch den Lack-Gefälledruck erwünscht ist. Es empfiehlt sich daher bei der Verarbeitung geringer Lackmengen beim Niederdruck-Spritzen mit einem
Fließbechersystem als Lackfördersystem zu arbeiten.
Zweikomponenten-Beschichtungsmittel (2K-Beschichtungsmittel) werden aufgrund ihrer zeitlich begrenzten Verarbeitungszeit (Topfzeit) überwiegend mit
Spritzverfahren verarbeitet. Dabei stellt die Dosierung von Stammlack und Härter das zentrale Problem dar. Bei Kleinserien und Einzelteilen wie insbesondere auch dem Reparaturlackbereich, beispielsweise dem Autoreparaturlackbereich, wird das 2K- Material in der Regel im vorgebenen Verhältnis manuell gemischt und wie ein Einkomponentenmaterial verspritzt. In der Praxis bedeutet dies, dass sowohl die Dosierung als auch die Mischung der Komponenten vor der Befüllung eines
Fließbechers bzw. Saugbechers oder im Fließbecher bzw. Saugbecher selbst erfolgt und somit auch die Qualität und Homogenität der Mischung stark von den manuellen Fähigkeiten des Lackierers abhängt. Nicht verbrauchtes Material muss nach Ablauf der Topfzeit verworfen werden. Andererseits ist ein schnelles Trocknungs- und Härtungsverhalten des Lackfilms erwünscht, weshalb häufig Härtungskatalysatoren in den Stammlack und/oder Härter der 2K- oder Mehrkomponentenmischung eingearbeitet werden.
Es besteht daher gerade beim Einsatz von 2K- oder Mehrkomponenten- Beschichtungsmitteln der Wunsch einer langen Verarbeitungs- beziehungsweise Topfzeit bei jedoch gleichzeitig verbesserter Trocknung und rascher
Härteentwicklung des aufgesprühten Lackfilms.
Um ein bestmögliches Erscheinungsbild („Appearance") des gehärteten Lackfilms sowie reproduzierbare Qualitäten zu erhalten, ist es zwingend notwendig möglichst homogene gleichbleibend hochwertige Zusammensetzungen aus Stammlack und Härter herzustellen, die über den gesamten Zeitraum der Applikation gleichbleibende Eigenschaften aufweisen. Dies ist gerade bei vorvermischten 2K-Systemen nicht immer der Fall, wenn beispielsweise eine kurze Topfzeit dazu führt, dass das zuerst versprühte Material aufgrund einer noch nicht fortgeschrittenen Reaktion der
Bestandteile eine niedrige Viskosität aufweist, während die später versprühten Materialreste bereits teilweise Viskositätserhöhende Vernetzungsprodukte enthalten.
Bei der Fertigung großer Stückzahlen, bei kurzen Topfzeiten und hohen
Qualitätsanforderungen werden in der Industrie hochspezialisierte Dosier- und Mischanlagen verwendet, um Toleranzgrenzen der Dosiergenauigkeit von +/- 5 % Härtervolumen bezogen auf die Stammlackmenge einzuhalten. Weiterentwicklungen zielen auf pulsationsfreie Dosierung und geringen Anlagenverschleiß, zum Beispiel durch den Einsatz von Membrandosierern. Zur Mischung werden statische oder dynamische Systeme mit angetriebenen Mischaggregaten verwendet. Bei sehr kurzen Topfzeiten werden auch Spezialpistolen eingesetzt, bei welchen Stammlack und Härter aus getrennten Düsen ausgetragen werden und die entstehenden Tröpfchen sich im Sprühstrahl vermischen (H.Kittel, ibid).
Gerade in kleinen Lackierbetrieben besteht jedoch der Bedarf an deutlich weniger aufwändigen Förder-, Dosier- und Mischvorrichtungen. Insbesondere sollte es nicht erforderlich sein, die vorerwähnten Spezialpistolen einzusetzen oder
hochspezialisierte Dosier- und Mischaggregate. Die Einfachheit des Gebrauchs von Saugbechern beziehungsweise Fließbechern, insbesondere von letzteren sollte erhalten bleiben. Förderung, Dosierung und Mischung sollte einzig durch den Lack- Gefälledruck, die Saugwirkung des durch die Lackversprühung erzeugten
Unterdrucks sowie eines gegebenenfalls auf den Fließbecher beaufschlagten Drucks erfolgen. Ein weiterer externer Antrieb der Förderung, Dosierung oder Mischung sollte nicht erforderlich sein. Insbesondere sollte kein Antrieb durch Pumpen und dergleichen notwendig sein. Trotzdem sollte eine nahezu von der Topfzeit unabhängige Verarbeitbarkeit gewährleistet bleiben, bei gleichzeitig homogener Vermischung der Komponenten, bevor diese die Düse der Spritzpistole
vorzugsweise die Spritzpistole selbst erreichen. Die erhaltenen Lackfilme sollen eine gute Trocknung und rasche Härteentwicklung aufweisen und zu gehärteten Filmen mit gutem Erscheinungsbild führen.
Die WO 93/13872 A1 beschreibt ein Verfahren zum Auftragen einer
Mehrkomponenten-Reparaturlack-Beschichtungszusammensetzung, bei welchem mindestens zwei Lackkomponenten in getrennten Behältern vorgehalten werden und mindestens eine Komponente unter Druck einer kinetischen Dosieranlage zugeführt wird, die zwei an Kolben angebrachte doppeltwirkende Zylinder mit Zylinderstangen umfasst. Die dosierten Komponenten werden einem Mischer zugeführt, der in eine Lackspritzpistole mündet. Der Aufbau der Dosiervorrichtung ist eher komplex und erfordert zwingend die Beaufschlagung mindestens eines Lackvorratsbehälters mit Druckluft.
Die vorgenannten Aufgaben wurden von den Erfindern der vorliegenden Erfindung in überraschender Weise durch Bereitstellung einer speziellen Vorrichtung zur
Förderung, Dosierung und Mischung von flüssigen Lackkomponenten gelöst, welche die Nachteile des Stands der Technik nicht aufweist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist folgende Vorrichtungseinheiten auf:
(a) eine Lackzuführvorrichtung, die
i. zwei oder mehrere Lackvorratsbehälter mit jeweils mindestens einer Auslassöffnung für verschiedene miteinander zu mischende Lackkomponenten umfasst; oder
ii. einen Lackvorratsbehälter umfasst, der zwei oder mehr Kammern für verschiedene miteinander zu mischende Lackkomponenten umfasst, wobei jede Kammer mindestens eine Auslassöffnungen besitzt,
(b) eine Dosiervorrichtung, die der Lackzuführvorrichtung nachgeschaltet ist und eine der Anzahl der Auslassöffnungen der Lackvorratsbehälter oder des Lackvorratsbehälters entsprechende Anzahl an Einlassöffnungen für die Lackkomponenten besitzt, wobei die Dosiervorrichtung so ausgestaltet ist, dass die über die Einlassöffnungen eintretenden Volumenströme der miteinander zu mischenden Lackkomponenten getrennt voneinander über als Dosieraggregate dienende, rotierende Fördereinrichtungen zwangsgefördert werden, wobei die Fördereinrichtungen so miteinander verbunden sind, dass ihre Drehzahlen in festen Verhältnissen zueinander stehen, und wobei die Dosiervorrichtung über getrennte Austrittsöffnungen für die nunmehr dosierten Volumenströme der Lackkomponenten verfügt, und
(c) eine statische Mischvorrichtung, die der Dosiervorrichtung nachgeschaltet ist und die eine der Anzahl der Austrittsöffnungen der Dosiervorrichtung entsprechende Anzahl an Eintrittsöffnungen für die dosierten Volumenströme besitzt, und deren Ausgang so ausgebildet ist, dass dieser mit einer
Lackspritzpistole verbunden werden kann.
Der Begriff Lackvorratsbehälter umfasst unter anderem Ausführungsformen wie beispielsweise Becher vorzugsweise Fließbecher, Einwegkartuschen oder Beutel und dergleichen.
Besitzt der Lackvorratsbehälter zwei oder mehrere Kammern, so können diese Kammern eine beliebige Form aufweisen und beliebig zueinander angeordnet sein. So können die Kammern beispielsweise in einem becherförmigen
Lackvorratsbehälter einfach durch eine plattenförmige Trennwand voneinander getrennt sein (siehe zum Beispiel Figur 2). Es ist jedoch auch eine konzentrische Anordnung der Kammern möglich. In letzterem Fall muss dann die Lackkomponente der innenliegenden Kammer mittels einer Art Injektorauslass durch die Wandung der äußeren Kammer gefördert werden, so dass separate Austrittsöffnungen für die Lackkomponenten erhalten bleiben und somit eine getrennte Dosierung ermöglicht wird. Eine derartige konzentrische Anordnung ermöglicht ein einfacheres
Verschrauben der Lackzuführvorrichtung mit der Lackdosiervorrichtung.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtungseinheit (a) i. zwei Lackvorratsbehälter für zwei unterschiedliche Lackkomponenten oder ii. einen Lackvorratsbehälter mit zwei getrennten Kammern für zwei unterschiedliche Lackkomponenten, insbesondere im Fall i. einen Lackvorratsbehälter für einen Stammlack und einen zweiten
Lackvorratsbehälter für einen Härter beziehungsweise im Fall ii. einen
Lackvorratsbehälter mit einer ersten Kammer für einen Stammlack und einer zweiten Kammer für einen Härter. In letztgenannter Ausführungsform besitzt der
Lackvorratsbehälter zwei Auslassöffnungen, jeweils eine für den Stammlack und eine für den Härter. Die Dosiervorrichtung besitzt bei dieser Ausführungsform
entsprechend zwei Einlassöffnungen, jeweils eine für den Stammlack und eine für den Härter, sowie zwei Auslassöffnungen für die dosierten Volumenströme.
Für alle Ausführungsformen gilt, dass die Volumenströme der Komponenten, wie beispielsweise des Stammlacks und Härters, getrennt voneinander jeweils einer rotierenden Fördereinrichtung zugeführt werden. In einer besonderen
Ausführungsform ist jede einzelne rotierende Fördereinrichtung so gestaltet, dass sie aus zwei ineinander greifenden Rädern besteht. Für jeden Volumenstrom existiert somit jeweils eine einzelne rotierende Fördereinrichtung, umfassend ein Radpaar. Vorzugsweise handelt es sich bei den ineinander greifenden Rädern des Radpaars um Zahnräder, die entweder kreisrund oder oval ausgestaltet sein können, oder um Schaufelräder. Besonders bevorzugt handelt es sich um Ovalradpaare. Die
Räder der einzelnen Fördereinrichtungen sind untereinander so miteinander verbunden, dass Ihre Drehzahlen in festen Verhältnissen zueinander stehen. Dies geschieht beispielsweise durch Befestigung mindestens jeweils eines der beiden ineinander greifenden Räder einer Fördereinrichtung mit jeweils einem der beiden Räder der weiteren Fördereinrichtungen auf ein und derselben Welle oder Achse. Die miteinander verbundenen Räder der Fördereinrichtungen agieren somit abhängig voneinander synchronisiert, während das jeweils zweite Rad des jeweiligen
Radpaares frei gelagert sein kann, da dieses über das erste, synchronisierte Rad mitgenommen, das heißt angetrieben wird. Diese Art des Antriebs wird als
Zwangsförderung bezeichnet und ist essentiell, um die üblicherweise vorhandenen Viskositätsunterschiede der verschiedenen Komponenten zu kompensieren. Die Radpaare sind hinsichtlich ihrer Größe so ausgestaltet, dass durch diese die jeweils zu dosierenden Volumenströme gefördert werden. Die räumliche Trennung der Radpaare kann beispielsweise durch Trennwände in der Dosiervorrichtung realisiert werden. Die Trennung der Volumenströme verhindert ein vorzeitiges Vermischen der verschiedenen Komponenten in den Fördereinrichtungen.
Eine weitere Möglichkeit der Zwangsförderung lässt sich beispielsweise bei der Verwendung von Schaufelrädern realisieren. In einem solchen Fall ist es nicht zwingend notwendig zwei Radpaare einzusetzen. Jeder Volumenstrom kann hierbei beispielsweise über nur ein Schaufelrad gefördert werden, wobei die Schaufelräder der Fördereinrichtungen so miteinander verbunden sind, dass ihre Drehzahlen in festen Verhältnissen zueinander stehen. Auch dies kann über eine gemeinsame synchronisierende Achse bzw. Welle erfolgen. Die geförderten Volumina lassen sich hierbei beispielsweise durch das Aufnahmevermögen der Schaufeln der
Schaufelräder dosieren.
Reichen der Lack-Gefälledruck in den Lackvorratsbehältern oder im
Lackvorratsbehälter und die Saugwirkung der Spritzpistole alleine nicht aus, um die Radpaare in Gang zu setzen oder in Gang zu halten, so kann der
Lackvorratsbehälter mit Druckluft beaufschlagt werden. In einem solchen Fall ist der Lackvorratsbehälter beispielsweise mit einem druckdichten Deckel verschlossen, der über eine Drucklufteinlassöffnung verfügt, über welche Druckluft beaufschlagt werden kann. Ein externer Antrieb der Radpaare ist weder vorgesehen noch erwünscht.
Insofern ist die Dosiervorrichtung eine völlig geschlossene Einheit und nur über die Einlassöffnungen mit den Lackvorratsbehältern oder dem Lackvorratsbehälter beziehungsweise über die Auslassöffnung(en) mit dem statischen Mischer verbunden. Diese Konstruktion der Dosiervorrichtung ist wartungsarm und energieeffizient.
Erfolgt die Förderung der Lackkomponenten alleine über den Lack-Gefälledruck und die Saugwirkung der Spritzpistole, so können die Lackvorratsbehälter oder der Lackvorratsbehälter mit einem belüfteten Deckel geschlossen sein. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Lackförderung jedoch durch zusätzliche Beaufschlagung der Lackkomponenten mit Druckluft, wobei diese aus den
Lackvorratsbehältern oder dem Lackvorratsbehälter durch die Druckluft in die Dosiervorrichtung gedrückt werden. In einem solchen Fall sind auch die
Lackvorratsbehälter oder ist auch der Lackvorratsbehälter eine völlig geschlossene Einheit, die lediglich über mindestens eine Einlassöffnung für Druckluft verfügt sowie die Auslassöffnungen zur Dosiervorrichtung.
Gleiches gilt auch für die Mischvorrichtung, die ebenfalls eine völlig geschlossene Einheit darstellt, die nur über die Einlassöffnungen mit der Dosiervorrichtung verbunden ist und über die Auslassöffnung mit der Spritzpistole. Miteinander verbunden kann auch bedeuten, dass die Mischvorrichtung partiell / ganz in den Spritzpistolenkörper integriert ist.
Die drei Vorrichtungseinheiten (Lackzuführvorrichtung, Dosiervorrichtung, statische Mischvorrichtung) können beispielsweise über druckdichte Gewinde miteinander verbunden oder miteinander verschweißt oder verklebt sein. Um bei einer
Verschraubung dichte Abschlüsse zu gewährleisten, werden beispielsweise
Dichtungsringe und dergleichen eingesetzt, wie dies dem Durchschnittsfachmann bekannt ist.
Figur 2 beschreibt den prinzipiellen Aufbau einer besonderen Ausführungsform der Erfindung für den Einsatz eines 2K-Systems unter Verwendung zweier
unterschiedlicher Lackkomponenten. Die in Figur 2 dargestellte besondere
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Förderung, Dosierung und Mischung von flüssigen Lackkomponenten umfasst eine Lackzuführvorrichtung (A), welche einen Lackvorratsbehälter (1 ) umfasst, der wiederum zwei durch eine Trennwand (13) getrennte Kammern (1 1 und 12) für verschiedene miteinander zu mischende flüssige Lackkomponenten umfasst, wobei die erste Kammer (1 1 ) eine Auslassöffnung (14) aufweist und die zweite Kammer (12) eine Auslassöffnung (15) aufweist. Der Lackvorratsbehälter (1 ) besitzt bei dieser Ausführungsform einen verschließbaren Deckel (6), über den durch eine Öffnung (5) Druckluft beaufschlagt werden kann. Des Weiteren umfasst die besondere Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Figur 2 eine Dosiervorrichtung (B bzw. 2) mit zwei Einlassöffnungen (21 und 22) für die zu dosierenden und zu mischenden Komponenten. Die Dosiervorrichtung ist - wie oben bereits detailliert beschrieben - so ausgestaltet, dass die über die zwei Einlassöffnungen (21 und 22) eintretenden Volumenströme der miteinander zu mischenden Lackkomponenten getrennt voneinander über als Dosieraggregate dienende, rotierende Fördereinrichtungen zwangsgefördert werden. Dabei sind die Fördereinrichtungen so miteinander verbunden, dass ihre Drehzahlen in festen Verhältnissen zu einander stehen. Die dosierten Volumenströme der Lackkomponenten werden dann über die
Auslassöffnungen (23 und 24) der nachfolgenden statischen Mischvorrichtung (C bzw. 3) zugeführt. Die statische Mischvorrichtung besitzt hierbei zwei
Einlassöffnungen (31 und 32) und eine Auslassöffnung (4) zur Befestigung der Vorrichtung an der Lackspritzpistole. Die statische Mischvorrichtung umfasst vorzugsweise eine oder mehrere so genannte Mischerstangen (33). Die
Mischerstangen / -elemente können vertikal, horizontal oder in einer anderen Art eingebaut sein, sie müssen jedoch für eine ausreichende Durchmischung der Komponenten sorgen.
In Figur 3 ist eine Ausführungsform einer Dosiervorrichtung (B bzw. 2) näher beschrieben, bei welcher jede rotierende Fördereinrichtung ein Räderpaar (251/252 beziehungsweise 261/262) aufweist und mindestens ein Rad (251 ) des Räderpaars (251/252) mit dem entsprechenden Rad (261 ) des in der benachbarten
Fördereinrichtung befindlichen Räderpaars (261/262) über eine gemeinsame Achse (27) verbunden ist, so dass ihre Drehzahlen in festen Verhältnissen zueinander stehen. Die Achse (27) erzwingt somit eine synchronisierte Drehung der Räder 251 und 261 , wodurch eine Zwangsförderung der Volumenströme erfolgt. Das jeweils zweite Rad der beiden Räderpaare, dies ist Rad 252 in Bezug auf Rad 251 beziehungsweise Rad 262 in Bezug auf Rad 261 , kann auf einer eigenen Achse (281 beziehungsweise 282) gelagert werden. Diese zweiten Räder (252, 262) werden durch die Drehung der ersten Räder (251 , 261 ) angetrieben.
In jedem Fall werden die Materialen der drei Vorrichtungseinheiten so gewählt, dass sie gegenüber den zu vermischenden Lackkomponenten inert sind und den mechanischen Beanspruchungen genügen. Aus Gewichtsgründen eignen sich besonders inerte, abriebbeständige Kunststoffe, die gegen die Lackkomponenten wie Lösemittel, Härter etc. beständig sind, wie beispielsweise Teflon, Polyoxymethylen, Polyphenylsulfid, Polypropylen, Polyamid, Polyetheretherketon oder
Polyaryletherketon. Bei Einsatz brennbarer oder zur Explosion neigender Produkte müssen zur Verhinderung elektrostatischer Aufladung ableitfähige Materialien gewählt werden. Im Falle von Kunststoffen sind ableitfähige Kunststoffe mit einem Widerstand kleiner 106 Ohm zu verwenden. Aber auch die Fertigung der
Vorrichtungseinheiten aus metallischen Werkstoffen ist denkbar, wenngleich kostspieliger und weniger vorteilhaft insbesondere wegen des höheren Gewichts beim manuellen Betrieb der Spritzpistole.
In einer besonderen Ausgestaltung des Lackvorratsbehälters sind die zwei oder mehr Kammern durch Trennwände voneinander getrennt (siehe Figur 2). Es ist jedoch auch möglich die zwei oder mehr Kammern so zu realisieren, dass diese in Form von Beuteln oder dergleichen in den Lackvorratsbehälter eingelegt sind und die Öffnungen der Beutel mit den Austrittsöffnungen des Lackvorratsbehälters
verbunden sind. In einem solchen Fall ist eine Trennung über beispielsweise starre Trennwände nicht notwendig. Die Volumina der Kammern werden vorteilhafterweise so gewählt, dass diese dem Bedarf der Komponenten in der fertigen Mischung entsprechen.
Zahnradpaare wie beispielsweise Ovalradpaare sind unter anderem von der Firma Bopp & Reuther unter der Handelsbezeichnung„Miniflow 015" erhältlich. Das gewünschte Verhältnis der Volumenströme der Lackkomponenten wird bevorzugt über eine Breitenanpassung der Zahnräder beziehungsweise Ovalräder eingestellt. Das Verhältnis der Volumenströme der Lackkomponenten kann jedoch auch über andere Parameter wie Raddurchmesser oder, bei Kopplung über ein Getriebe, Drehzahlverhältnisse, festgelegt werden. Bei Verwendung von Schaufelrädern kann eine Regulierung der Volumenströme beispielsweise auch über die Tiefe der Schaufeln erfolgen.
In einer besonderen Ausgestaltung besteht die statische Mischvorrichtung aus einem Mischrohr mit feststehenden Einbauten. Vorzugsweise lassen sich sogenannte Mischerstangen einsetzen. Ganz besonders bevorzugte Mischerstangen sind beispielsweise von der Firma Fluitec Georg AG (Neftenbach, Schweiz) unter der Bezeichnung CSE-X® Mischer erhältlich.
Als Spritzpistolen sind prinzipiell alle Spritzpistolen geeignet, die beim Druckluft- Spritzen eingesetzt werden. Die Verbindung der statischen Mischvorrichtung mit der Spritzpistole ist unproblematisch und kann mit allen gängigen Verbindungen erfolgen, vorzugsweise durch ein Schraubgewinde oder Schnellkupplungen beziehungsweise Schwalbenschwanzverbindungen. Lackspritzpistolen sind beispielsweise von der Firma Sata GmbH & Co. KG (Kornwestheim, Deutschland) unter der Bezeichnung SATAjet®, als HVLP- oder RP-Spritzpistolen erhältlich.
Alle Bauteile und Materialien werden vom Durchschnittsfachmann so gewählt, dass diese für die auftretenden Drücke ausgelegt sind.
Prinzipiell lassen sich die einzelnen Vorrichtungseinheiten auch extern beheizen. Dies ist jedoch üblicherweise nicht vorgesehen.
Wesentlicher Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine
Dosiervorrichtung, die zwei oder mehr Einlassöffnungen für zu mischende
Komponenten besitzt, wobei die Dosiervorrichtung so ausgestaltet ist, dass die über die Einlassöffnungen eintretenden Volumenströme der miteinander zu mischenden Lackkomponenten getrennt voneinander über als Dosieraggregate dienende, rotierende Fördereinrichtungen zwangsgefördert werden, wobei die
Fördereinrichtungen so miteinander verbunden sind, dass ihre Drehzahlen in festen Verhältnissen zueinander stehen, und wobei die Dosiervorrichtung über getrennte Austrittsöffnungen für die nunmehr dosierten Volumenströme der Lackkomponenten verfügt. Diese Dosiervorrichtung wird auch als erfindungsgemäße Dosiervorrichtung bezeichnet. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Förderung, Dosierung und Mischung von zwei oder mehr Lackkomponenten, welches von der
erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder von der erfindungsgemäßen
Dosiervorrichtung Gebrauch macht.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Beschichtung von Substraten mit 2K- oder Mehrkomponenten-Beschichtungsmitteln unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Kombination mit einer Lackspritzpistole. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Beschichtung wird besonders vorteilhaft rein manuell durchgeführt. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Beschichtung unter Verwendung kleiner Lackmengen geeignet. Vorzugsweise wird das Verfahren als HVLP-Spritzverfahren durchgeführt. Ganz besonders bevorzugt wird es bei der Autoreparaturlackierung eingesetzt. Das vorgenannte Verfahren kann jedoch auch im Rahmen einer OEM-Erstlackierung insbesondere bei der
sogenannten Montagereparatur eingesetzt werden.
Wird das Verfahren als HVLP-Spritzverfahren durchgeführt, so beträgt der
Zerstäubungsdruck üblicherweise 1 ,5 bis 2 bar. Bei RP-Pistolen wird üblicherweise bei einem Zerstäubungsdruck von 1 ,5 bis 3 bar gearbeitet. Um die Lackförderung zu unterstützen kann der, beziehungsweise können die Lackvorratsbehälter mit
Druckluft beaufschlagt werden, der Überdruck kann in Abhängigkeit von der
Lackviskosität und der Auslaufmenge eingestellt werden.
Werden zwei Komponenten eingesetzt, so handelt es sich bei einer Komponente üblicherweise um den sogenannten Stammlack, bei der zweiten Komponente um den Härter. In den Stammlacken werden vorzugsweise hydroxyfunktionelle Polymere wie beispielsweise polyhydroxyfunktionelle Poly(meth)acrylate, Polyesterpolyole, Polyetherpolyole, Polyurethanpolyole oder gemischte Polyester/Polyether-Polyole eingesetzt. Auch Polythiole sind beispielsweise einsetzbar. In den
Härterkomponenten werden üblicherweise Polyisocyanate wie
Hexamethylendiisocyanat, Toluylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat oder
Diphenylmethandiisocyanat oder die Dimere, Trimere und Polymere der
vorgenannten Isocyanate, und/oder Aminoplast-Harze wie beispielsweise Melaminharze, eingesetzt. Ebenfalls einsetzbar sind Epoxysysteme, sowohl konventionelle als auch wässrige. Selbstverständlich können auch solche Systeme eingesetzt werden, die erst bei Zusammenkunft mit Luftfeuchtigkeit reaktiv werden (z.B. Aldimine, Silane). Im Allgemeinen gilt jedoch, dass Stammlack und Härter Verbindungen mit zueinander komplementären funktionellen Gruppen aufweisen. Das heißt Gruppen die nach dem Mischen der beiden Komponenten miteinander zur Reaktion kommen. Beispielsweise können folgende komplementäre Gruppen genannt werden: Amin-/lsocyanat-, Hydroxy-/lsocyanat-, Thio socyanat-, Amin- /Epoxidharz-/lsocyanat-, Amin-/Epoxidharz-, Epoxidharz-/Anhydrid-, Amin-/Anhydrid-, Anhydrid-/Hydroxy- oder Hydroxy-/lsocyanat-/Amin-Gruppen. Üblicherweise reagieren Stammlack und Härter nach der Applikation bei Temperaturen von 0 bis bis 100 °C, vorzugsweise 10 bis 80 °C, das heißt unter
Reparaturlackierungsbedingungen üblichen Konditionen.
Im erfindungsgemäßen Verfahren können auch solche Stammlack-Härter- Kombinationen gewählt werden, die bei üblicher Vorgehensweise des
Vorvermischens der Komponenten vor der Füllung des Lackvorratsbehälters, zu kurze Topfzeiten aufweisen. Auch bei solchen Systemen werden hervorragende Beschichtungen erhalten, die sich durch kurze Trocknungs- und Härtungszeiten sowie ein hervorragendes Erscheinungsbild auszeichnen.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Beispielen exemplarisch erläutert werden.
BEISPIELE
Es zeigte sich, dass konventionell manuell dosierte und gemischte
Lackzusammensetzungen nach dem Druckluftverspritzen ein schlechteres
Trockenverhalten aufweisen als solche, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt und unmittelbar anschließend verspritzt wurden. Die Trocknung wurde mittels eines sogenannten Drying Recorders (Typ B.K. der Firma The Mickle
Laboratory Engineering Co, Ltd. GB) gemessen. Für die Beurteilung wurden
Glasstreifen mit einer Sata RP 1 ,3 NR Pistole in zwei Spritzgängen lackiert
(resultierende Trockenschichtdicke 30-40 μιτι) Dabei wurde zwischen den Spritzgängen 1 min abgelüftet. Anschließend wurde über eine Testdauer von 12 h bei 22 °C und einer relativen Luftfeuchte von 45 % analog zu ASTM D 5895 die Stage IV Dry Through Time bestimmt. Die Ergebnisse ergeben sich aus Tabelle 1 .
Tabelle 1
Figure imgf000016_0001
Der eingesetzte Lack besteht aus dem Glasuritklarlack 923-335 (BASF Coatings GmbH), der in einem volumetrischen Mischungsverhältnis von 2:1 mit dem Härter i o 929-33 (BASF Coatings GmbH) gemischt und mit 10 Vol% Verdünnung 352-91
verarbeitet wurde. Als Katalysatorlösung wurde eine Mischung aus 45 g Butylacetat, 45 g Xylol und 10 g DBTL (Dibutylzinndilaurat) verwendet.

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung zur Förderung, Dosierung und Mischung von flüssigen
Lackkomponenten, umfassend
(a) eine Lackzuführvorrichtung, die
i. zwei oder mehrere Lackvorratsbehälter mit jeweils mindestens einer Auslassöffnung für verschiedene miteinander zu mischende
Lackkomponenten umfasst; oder
ii. einen Lackvorratsbehälter umfasst, der zwei oder mehr Kammern für verschiedene miteinander zu mischende Lackkomponenten umfasst, wobei jede Kammer mindestens eine Auslassöffnung besitzt,
(b) eine Dosiervorrichtung, die der Lackzuführvorrichtung nachgeschaltet ist und eine der Anzahl der Auslassöffnungen der Lackvorratsbehälter oder des Lackvorratsbehälters entsprechende Anzahl an Einlassöffnungen für die Lackkomponenten besitzt, wobei die Dosiervorrichtung so ausgestaltet ist, dass die über die Einlassöffnungen eintretenden Volumenströme der miteinander zu mischenden Lackkomponenten getrennt voneinander über als Dosieraggregate dienende, rotierende Fördereinrichtungen
zwangsgefördert werden, wobei die Fördereinrichtungen so miteinander verbunden sind, dass ihre Drehzahlen in festen Verhältnissen zueinander stehen, und wobei die Dosiervorrichtung über getrennte Austrittsöffnungen für die nunmehr dosierten Volumenströme der Lackkomponenten verfügt, und
(c) eine statische Mischvorrichtung, die der Dosiervorrichtung nachgeschaltet ist und die eine der Anzahl der Austrittsöffnungen der Dosiervorrichtung entsprechende Anzahl an Eintrittsöffnungen für die dosierten
Volumenströme besitzt, und deren Ausgang so ausgebildet ist, dass dieser mit einer Lackspritzpistole verbunden werden kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei diese einen Lackvorratsbehälter umfasst, der (a) zwei Kammern für verschiedene miteinander zu mischende
Lackkomponenten enthält, wobei jede Kammer mindestens eine
Auslassöffnung besitzt, (b) eine Dosiervorrichtung, die dem
Lackvorratsbehälter nachgeschaltet ist und zwei Einlassöffnungen für die Lackkomponenten besitzt, wobei die Dosiervorrichtung so ausgestaltet ist, dass die über die Einlassöffnungen eintretenden Volumenströme der miteinander zu mischenden Lackkomponenten getrennt voneinander über als Dosieraggregate dienende, rotierende Fördereinrichtungen zwangsgefördert werden, wobei die Fördereinrichtungen so miteinander verbunden sind, dass ihre Drehzahlen in festen Verhältnissen zueinander stehen, und wobei die Dosiervorrichtung über getrennte Austrittsöffnungen für die nunmehr dosierten Volumenströme der Lackkomponenten verfügt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei jede rotierende Fördereinrichtung (a) ein Räderpaar aufweist und mindestens ein Rad des Räderpaars mit dem entsprechenden Rad des in der benachbarten Fördereinrichtung befindlichen Räderpaars über eine gemeinsame Achse verbunden ist, so dass ihre
Drehzahlen in festen Verhältnissen zueinander stehen oder (b) im Falle der Verwendung von Schaufelrädern jede rotierende Fördereinrichtung ein Schaufelrad aufweist und die Schaufelräder der Fördereinrichtungen über eine gemeinsame Achse miteinander verbunden sind, so dass ihre Drehzahlen in festen Verhältnissen zueinander stehen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3 wobei die Räder eines Räderpaares gewählt sind aus der Gruppe bestehend aus kreisrunden Zahnrädern, Ovalrädern und Schaufelrädern.
5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei mindestens einer der Lackvorratsbehälter einen verschließbaren Deckel besitzt, über welchen Druckluft beaufschlagt werden kann.
6. Verfahren zur Förderung, Dosierung und Mischung von zwei oder mehr
Lackkomponenten, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des Verfahrens eine Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 verwendet wird.
7. Verfahren zur Beschichtung von Substraten mit Zwei- oder
Mehrkomponenten-Beschichtungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufbringung einer Beschichtung die Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 mit einer Lackspritzpistole verbunden wird, Stammlack und Härter über den Lackvorratsbehälter und die Dosiervorrichtung in die statische Mischvorrichtung gefördert werden, die dabei resultierende homogene Mischung aus Stammlack und Härter der Spritzpistole zugeführt wird und über diese auf das Substrat appliziert wird.
8. Dosiervorrichtung, die zwei oder mehr Einlassöffnungen für zu mischende Komponenten besitzt, wobei die Dosiervorrichtung so ausgestaltet ist, dass die über die Einlassöffnungen eintretenden Volumenströme der miteinander zu mischenden Lackkomponenten getrennt voneinander über als
Dosieraggregate dienende, rotierende Fördereinrichtungen zwangsgefördert werden, wobei die Fördereinrichtungen so miteinander verbunden sind, dass ihre Drehzahlen in festen Verhältnissen zueinander stehen, und wobei die Dosiervorrichtung über getrennte Austrittsöffnungen für die nunmehr dosierten Volumenströme der Lackkomponenten verfügt.
9. Dosiervorrichtung nach Anspruch 8, wobei jede rotierende Fördereinrichtung (a) ein Räderpaar aufweist und mindestens ein Rad des Räderpaars mit dem entsprechenden Rad des in der benachbarten Fördereinrichtung befindlichen Räderpaars über eine gemeinsame Achse verbunden ist, so dass ihre
Drehzahlen in festen Verhältnissen zueinander stehen oder (b) im Falle der Verwendung von Schaufelrädern jede rotierende Fördereinrichtung ein Schaufelrad aufweist und die Schaufelräder der Fördereinrichtungen über eine gemeinsame Achse miteinander verbunden sind, so dass ihre Drehzahlen in festen Verhältnissen zueinander stehen.
10. Verfahren zum synchronisierten Dosieren von mindestens zwei getrennten Volumenströmen, wobei die Volumenströme der Dosiervorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9 zugeführt werden und nach der Dosierung dieser entnommen werden.
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