WO2022053559A1 - Verfahren und vorrichtung zur elektrostatischen beschichtung von metallbändern - Google Patents

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WO2022053559A1
WO2022053559A1 PCT/EP2021/074819 EP2021074819W WO2022053559A1 WO 2022053559 A1 WO2022053559 A1 WO 2022053559A1 EP 2021074819 W EP2021074819 W EP 2021074819W WO 2022053559 A1 WO2022053559 A1 WO 2022053559A1
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metal strip
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nozzle bar
dosing means
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PCT/EP2021/074819
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Felix THIEVESSEN
Jonas Müller
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Speira Gmbh
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    • B05C5/0262—Coating heads with slot-shaped outlet adjustable in width, i.e. having lips movable relative to each other in order to modify the slot width, e.g. to close it
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    • B05C9/06—Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important for applying two different liquids or other fluent materials, or the same liquid or other fluent material twice, to the same side of the work

Definitions

  • the invention relates to a method for electrostatically coating a metal strip with a coating material using at least one nozzle bar, the metal strip being moved in the longitudinal direction relative to the at least one nozzle bar, the at least one nozzle bar having at least one slot nozzle with a nozzle gap, which in the longitudinal direction moving metal strip is at least partially covered in the transverse direction, an electrostatic field is generated between the at least one nozzle bar and the metal strip via a voltage source and the metal strip is electrostatically coated at least over part of the area with at least one coating material using the at least one nozzle bar.
  • the invention relates to a device for electrostatically coating a metal strip with a coating material, in particular with industrial oils or forming aids, the device having means for carrying out a relative movement of the metal strip in the longitudinal direction relative to at least one nozzle bar, the at least one nozzle bar moving the metal strip in its transverse direction at least partially covered and an electrostatic field is generated via a voltage source between the at least one nozzle bar and the metal strip.
  • the electrostatic coating of metal strips using at least one nozzle bar is known, for example, from US Pat. No. 7,626,602 B2.
  • the property right deals with a device for the electrostatic coating of, for example, a metal strip with different coating materials and uses two nozzle bars for this purpose, whereby the size of the nozzle gap can be varied using hand wheels.
  • Two-part nozzle bars are used, in which the two parts of the nozzle bars are arranged in relation to one another in such a way that they each form a slotted nozzle with a nozzle gap on which the Coating medium can escape.
  • the size of the nozzle gap is changed over the entire length of the nozzle bar using the handwheel.
  • adjusting screws were previously used, which are arranged distributed over the length of the nozzle bar, with which the size of the nozzle gap can then be influenced locally.
  • the coating process had to be stopped, the nozzle bar removed from the device and the nozzle bar gap size measured, possibly modified and the nozzle bar reinstalled. Since forming aids and technical oils are usually applied at a relatively high temperature in order to achieve good distribution of the spray application on the metal strip by reducing the viscosity of the application medium, cooling down was already associated with a change in the size of the slot nozzle gap.
  • the technical oils and forming aids use very small gap sizes of less than 250 ⁇ m. Then the nozzle bar had to be installed again and the nozzle bar had to be heated up and the coating process restarted. On the one hand, the problem here is that the coating process had to be stopped. Since the size of the die gap is corrected when it has cooled down, the corrections were not always successful either, since even small deviations caused a different distribution of the coating, resulting in rejects.
  • the object of the present invention was to provide a method for electrostatically coating a metal strip with a coating material and a corresponding device with which the layer application on the metal strip can be adjusted with less effort and coating of the metal strip possible with less waste.
  • the aforementioned object is achieved for a method for electrostatically coating a metal strip with a coating material in that a plurality of controllable dosing means are used, which are distributed on the at least one nozzle bar in its longitudinal direction and with which under Using a control signal, a local change in the size of the nozzle gap of the at least one nozzle bar can take place during coating.
  • controllable dosing means which are distributed in the longitudinal direction on the at least one nozzle bar, it is possible to locally change the size of the nozzle gap of the slotted nozzle of the at least one nozzle bar during the coating process and thus to correct the distribution of the coating material during operation. Under a local change in the size of the nozzle gap is understood that in the area of the respective dosing Gap size is changed, whereby this change does not affect the entire nozzle gap.
  • the method for electrostatically coating a metal strip is further improved in that the dosing means engage with at least one elastic element of the at least one nozzle bar in such a way that local deformation of the elastic element reduces the size of the nozzle gap of the slot nozzle locally during coating can be changed. Due to the elastic properties of the elastic element, a defined restoring moment can be generated on the dosing means, so that the size of the nozzle gap can be set precisely via the dosing means and thus a local enlargement or a local reduction of the nozzle gap. The restoring moment can be adjusted to the actuating forces of the dosing.
  • the elastic element can be provided in one piece by the nozzle bar or preferably also be provided as an additional elastic element, for example as a spring steel element.
  • the basic structure of the nozzle bar which for example also has means for heating and means for supplying the coating material, can be retained.
  • the nozzle bar preferably has a first and a second nozzle bar half. If the elastic element is designed as an additional elastic element, for example, it can be arranged between the two halves of the nozzle bar and determine the nozzle gap.
  • the elastic properties of the spring steel element can be precisely adapted to the formation of the local size of the nozzle gap and/or the dosing means.
  • the distance between the dosing means on the at least one nozzle bar is preferably a maximum of 100 mm, preferably a maximum of 50 mm.
  • the smaller the distance between the dosing means the more dosing means can be arranged on the nozzle bar and the more precisely the size of the nozzle gap can be local to be set. On the other hand, this also increases the number of dosing means and thus the costs of the device and the effort involved in controlling the dosing means.
  • the size of the dosing means for example the diameter of the dosing means, can preferably be regarded as a limiting factor for the minimum distance between the dosing means.
  • the dosing means comprise at least one piezo actuator or linear piezo actuator, with which the local change in the size of the nozzle gap takes place.
  • Piezo actuators can only perform small actuating movements. However, these are carried out with high precision and with high actuating forces. The high actuating forces enable the gap size of the nozzle bar to be directly influenced. Due to the controllability of the piezo actuators, the size of the nozzle gap and thus the distribution of the coating material can be easily adjusted during coating. Waste can thus be significantly reduced. In particular, it is also easier to set the gap size, since the nozzle bar can be set at the operating temperature when it is ready for operation. Linear piezo actuators are particularly preferably used, the adjustment paths of which allow particularly precise changes in the size of the nozzle gap.
  • an aluminum alloy strip is coated on one or both sides.
  • Strips for the production of formed sheet metal for motor vehicles in particular from the aluminum alloys AA5XXX or AA6XXX alloy, are preferably coated with a coating material, in particular technical protective oils or forming aids.
  • the tapes have a preferred thickness of 0.5 mm to 4 mm.
  • Corresponding aluminum strips are preferably subjected to further forming steps for use in motor vehicles, for example deep drawing, flanging, bending, etc., in which the technical protective oils and forming aids significantly improve the forming properties of the strip or sheet and reduce rejects.
  • protective oils, lubricants, forming lubricants with a temperature-dependent viscosity or hotmelts are preferably applied to the metal strip as coating materials.
  • Protective oils are primarily used to protect against corrosion, but also to protect against mechanical damage to the strips or sheets made from them.
  • Forming lubricants are intended to improve the forming behavior of the sheet metal produced from the strip during forming, with forming lubricants having a temperature-dependent viscosity being preferably applied to the metal strip. These can easily be electrostatically sprayed onto the metal strip at elevated temperature and, due to the change in viscosity when they hit the cooler metal strip, adhere well to this metal strip.
  • Forming aids of this type are particularly important for forming sheet metal from aluminum alloy strips, since the forming properties of higher-strength variants are limited, for example, and forming is made significantly easier as a result.
  • hotmelts can, for example, be better processed according to the next embodiment of the method in that the at least one nozzle bar is heated at least during the coating of the metal strip.
  • the increased temperature of the nozzle bar affects the viscosity of the coating material, allowing it to be applied with improved precision.
  • the locally adjustable size of the nozzle gap during coating also means that the nozzle bar no longer has to be cooled in order to change the size of the nozzle gap. As a result, a corrected spray application of the coating material can be achieved much more easily with a heated nozzle bar.
  • the thickness of the layer of coating material is measured after coating in the ongoing coating process and the dosing means are measured based on the measured distribution of the amount of coating material on the metal strip surface adjusted, controlled or regulated. Due to the only local change in the size of the nozzle gap of the slot nozzle, the production of rejects during operation can be further reduced by controlling the dosing means. A faulty coating can be corrected without stopping the process or manually intervening.
  • the above-mentioned object is also achieved by a device for electrostatically coating a metal strip with a coating material, in particular technical oils or forming aids, in that a plurality of controllable dosing means are provided which are on the at least one nozzle bar in its Are arranged distributed longitudinally, the controllable dosing means being designed to allow a local change in the size of the nozzle gap of the slot nozzle when controlled.
  • a change in the local size of the nozzle gap means an increase or decrease in the nozzle gap of the slotted nozzle, with this essentially only having an effect in the area of a dosing means analogous to the effect of an adjusting screw.
  • the opening width of the nozzle gap of the slot nozzle of the nozzle bar depends on the respective medium.
  • controllable dosing means which can cause a local change in the size of the nozzle gap of the nozzle bar, can correct the coating of the device for electrostatically coating a metal strip during operation of the device, so that errors and rejects are reduced.
  • the coating can be set much better, namely during operation.
  • a nozzle bar that consists of only two parts can also be used.
  • the at least one nozzle bar has at least one elastic element for forming the at least one nozzle gap, with the controllable dosing means engaging with the at least one elastic element in such a way that the size of the nozzle gap can be changed locally.
  • a restoring force can be automatically provided via an elastic element, with which the size of the nozzle gap can be varied precisely and with repeat accuracy.
  • the elastic element can be provided by the nozzle bar, for example by one of the two halves of the nozzle bar. If, according to one embodiment, the nozzle bar has at least one additional elastic element, then the nozzle bar can be easily adapted to the dosing means used.
  • the elastic element then preferably extends at least over the length of the nozzle bar that is provided for the coating of the metal strip.
  • the elastic element is a spring steel element.
  • the spring steel element can provide the elastic properties with high precision and repeatability.
  • spring steel can also provide chemical stability to the coating materials used.
  • the distance between the controllable dosing means in the longitudinal direction of the nozzle bar is preferably at most 100 mm, preferably at most 50 mm.
  • the smaller the distance the more precise the possibility of setting the gap size.
  • the outlay for control and the costs for provision become higher.
  • controllable dosing means include at least one piezo actuator, or preferably at least one linear piezo actuator, robust actuators can be provided that can carry out a precise local change in the nozzle gap with large actuating forces. Due to the electrostatic coating, there are high voltages on the nozzle bar. Therefore, an isolated transmission element is preferably provided for each dosing means, which locally transmits the size of the nozzle gap to be set by the dosing means to the nozzle bar. In this way, the dosing means can be safely protected from the electrical voltage applied to the nozzle bar.
  • An insulated sliding cylinder with a push rod can preferably be provided as the transmission element.
  • the sliding cylinder is preferably made of polyamide, which has a high breakdown voltage per layer thickness.
  • the dosing means, preferably a piezo actuator, is thus reliably protected against the electrostatic voltage.
  • controllable dosing means are provided for determining the thickness of the layer of coating material, in particular technical oils or forming aids, on the metal strip after coating in the ongoing coating process, with which the controllable dosing means can be controlled in groups or separately, the possibility exists in To be able to react to faulty coatings as early as possible during operation of the device and to keep rejects as low as possible.
  • metal strips coated according to the invention with forming aids in particular aluminum or aluminum alloy strips, in subsequent forming processes, for example for the production of formed sheet metal for a motor vehicle, is therefore advantageous, since the coating quality can be increased with forming aids, for example, and the forming process thus produces less rejects.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a device for carrying out the method for electrostatically coating a metal strip
  • FIG. 3 shows a perspective representation of an exemplary embodiment of a nozzle bar used with a controllable dosing means
  • FIG. 4 shows a perspective view of a nozzle bar used with a plurality of controllable dosing means
  • FIG. 1 shows a device for coating a metal strip 1 with a coating material 2 using at least one nozzle bar 3 .
  • the exemplary embodiment of the device shows two nozzle bars 3 arranged opposite one another, which are arranged on both sides of the metal strip 1 in order to coat this on both sides.
  • a one-sided or non-symmetrical arrangement of nozzle bars 3 is also conceivable.
  • the metal strip 1 is moved in the longitudinal direction relative to the nozzle bar 3, with the at least one nozzle bar 3 having at least one slot nozzle with a nozzle gap which at least partially covers the metal strip moved in the longitudinal direction in the transverse direction.
  • the metal strip 1 is coated on both sides, at least partially, with at least one coating material 2 in the present exemplary embodiment.
  • a voltage source 4 an electrostatic field between the nozzle bar 3 and here on the Tape rollers grounded metal strip 1 generated.
  • the grounded strip rollers R serve to ground the metal strip.
  • Technical oils or forming aids, in particular forming lubricants, for example with temperature-dependent viscosity, for example so-called hotmelts are preferably used as coating materials.
  • the at least one nozzle bar 3 is used to apply the technical oils, for example protective oils which protect against corrosion, for example, or the forming lubricants mentioned, to the metal strip using the electrostatic field.
  • the nozzle bars 3 are generally heated to a specific temperature in order to reduce the viscosity of the coating materials.
  • FIG. 1 shows a means M for determining the thickness of the layer of coating material on the metal strip 1 after coating in the ongoing coating process.
  • the dosing means of the nozzle bar 3 can preferably be set, controlled or regulated in order to react to defects in the coating in the ongoing coating process.
  • nozzle bar 3 In Fig. 2, an arrangement of a nozzle bar 3 is shown in a schematic top view, the nozzle gap completely covers the metal strip 1. It is also conceivable to use a different arrangement of, for example, two nozzle bars 3 which only partially cover the metal strip 2 . Both conceivable arrangements of nozzle bars 3 can be arranged on one or both sides of the metal strip 1.
  • Fig. 3 is now a nozzle bar 3 with a dosing 5 in a perspective
  • Nozzle gap 3A of a slot nozzle The die gap 3A extends in the longitudinal direction of the nozzle bar 3 and has a size. Due to manufacturing tolerances, the size of the nozzle gap 3A can vary depending on the position of the nozzle bar 3 in the longitudinal direction. Only one controllable dosing means 5 is now shown in FIG. 3 .
  • the boreholes provided in the nozzle bar 3 for the connection of further dosing means 5 show that the dosing means 5 are distributed on the at least one nozzle bar 3 in the longitudinal direction, for example distributed at equal intervals.
  • the two halves of the nozzle beam 3B and 3C are mechanically connected to one another at the end opposite the nozzle gap 3A, for example screwed together, so that the nozzle gap 3A can be varied via dosing means 5.
  • the restoring force for setting a nozzle gap against the dosing means 5 is provided by the screw connection of the nozzle bar halves 3B and 3C and their elastic properties.
  • the width of the nozzle gap 3A is preferably 200 ⁇ m to 70 ⁇ m, preferably 170 ⁇ m to 70 ⁇ m and can vary in the longitudinal direction of the nozzle bar.
  • nozzle bar 3 In Fig. 4, the entire nozzle bar 3 is shown with controllable dosing means 5 in a perspective view.
  • the size of the nozzle gap 3A distributed over the entire nozzle bar 3 can be adjusted locally via the dosing means 5 . This allows the nozzle gap 3A to be adjusted to very small spatial distances during the coating process, so that the quantity of coating material 2 applied locally can be changed during the ongoing process. This allows faulty coatings to be corrected during operation and rejects to be reduced.
  • FIG. 5 shows a sectional view of the exemplary embodiment known from FIG the size of the nozzle gap 3A can have an influence.
  • piezo actuators 6 can only carry out very small deflections, however, have high actuating forces which are capable of causing a corresponding change in the size of the nozzle gap 3A locally.
  • means for temperature control 9 of the nozzle bar are provided in the nozzle bar 3, with which the nozzle bar 3 is heated, for example via a temperature control liquid.
  • the screw connection of the two nozzle bar halves 3B and 3C via screw 10 can be seen.
  • the size of the die gap 3 A can be changed locally during coating.
  • the enlarged section from FIG. 5 clearly shows the elastic element 11, on which pressure can be exerted via the sliding cylinder 7 with the pressure rod 8 for elastic deformation.
  • the distance between the dosing means 5 on the nozzle bar can be a maximum of 100 mm, but also a maximum of 50 mm, so that a large number of dosing means 5 are arranged on the nozzle bar 3 .
  • the elastic element 11 is preferably a spring steel element, which can be selected or constructed precisely in relation to the actuating forces provided, for example of the piezo actuators. As a spring steel element, it can provide the necessary elastic properties over a long period of time with a high level of consistency.
  • the sliding cylinder 7 shown in FIG. 5 is preferably made of polyamide, which has a high breakdown voltage per layer thickness. This ensures that, despite the high voltage at the nozzle bar, the dosing means 5 are sufficiently decoupled from the electrical high voltage and can be controlled properly. However, other materials from which the sliding cylinders can consist are also conceivable.
  • Aluminum alloy strips which are used for the production of formed sheet metal for motor vehicles, are preferably coated with the method according to the invention and the device according to the invention.
  • Corresponding sheets must have a coating of technical oils, protective oils or forming aids, for example forming lubricants, in order to have a predetermined forming behavior during forming. Due to the fact that the size of the nozzle gap 3A of the slot nozzle of the nozzle beam 3 can be changed locally during operation, the layer application of coating material 2 can be corrected during operation in the event of an error. As a result, sheet metal produced from suitably coated strips also produces fewer rejects in the downstream forming process, for example in the production of formed sheet metal for motor vehicles. This applies in particular to aluminum alloy strips, which are typically used in motor vehicles, because these are often formed with the maximum degrees of deformation for the material.

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  • Coating Apparatus (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrostatischen Beschichtung eines Metallbandes (1) mit einem Beschichtungswerkstoff (2) unter Verwendung mindestens eines Düsenbalkens (3), wobei das Metallband (1) in Längsrichtung relativ zu dem mindestens einen Düsenbalken (3) bewegt wird, wobei der mindestens eine Düsenbalken (3) mindestens eine Schlitzdüse mit einem Düsenspalt (3A) aufweist, welche das in Längsrichtung bewegte Metallband (1) in Querrichtung zumindest teilweise überdeckt, zwischen dem mindestens einen Düsenbalken (3) und dem Metallband (1) über eine Spannungsquelle (4) ein elektrostatisches Feld erzeugt wird und das Metallband (1) zumindest teilflächig mit mindestens einem Beschichtungswerkstoff (2) elektrostatisch beschichtet wird. Die Aufgabe, ein Verfahren zur elektrostatischen Beschichtung eines Metallbandes mit einem Beschichtungswerkstoff und eine entsprechende Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit welchem bzw. mit welcher der Schichtauftrag auf das Metallband mit geringerem Aufwand einstellbar ist und ein Beschichten des Metallbands mit weniger Ausschuss ermöglicht wird, wird für ein Verfahren dadurch gelöst, dass eine Mehrzahl ansteuerbarer Dosiermittel (5) verwendet werden, welche an dem mindestens einen Düsenbalken (3) in dessen Längsrichtung verteilt angeordnet sind und mit welchen unter Verwendung eines Steuersignals eine lokale Veränderung der Größe des Düsenspalts (3A) des mindestens einen Düsenbalkens (3) während der Beschichtung erfolgen kann.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur elektrostatischen Beschichtung von Metallbändern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrostatischen Beschichtung eines Metallbandes mit einem Beschichtungswerkstoff unter Verwendung mindestens eines Düsenbalkens, wobei das Metallband in Längsrichtung relativ zu dem mindestens einen Düsenbalken bewegt wird, wobei der mindestens eine Düsenbalken mindestens eine Schlitzdüse mit einem Düsenspalt aufweist, welche das in Längsrichtung bewegte Metallband in Querrichtung zumindest teilweise überdeckt, zwischen dem mindestens einen Düsenbalken und dem Metallband über eine Spannungsquelle ein elektrostatisches Feld erzeugt wird und das Metallband zumindest teilflächig mit mindestens einem Beschichtungswerkstoff unter Verwendung des mindestens einen Düsenbalkens elektrostatisch beschichtet wird. Daneben betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur elektrostatischen Beschichtung eines Metallbandes mit einem Beschichtungswerkstoff, insbesondere mit technischen Ölen oder Umformhilfsmitteln, wobei die Vorrichtung Mittel zur Durchführung einer Relativbewegung des Metallbands in Längsrichtung relativ zu mindestens einem Düsenbalken aufweist, der mindestens eine Düsenbalken das Metallband in dessen Querrichtung zumindest teilweise überdeckt und über eine Spannungsquelle zwischen dem mindestens einen Düsenbalken und dem Metallband ein elektrostatisches Feld erzeugt wird.
Das elektrostatische Beschichten von Metallbändern unter Verwendung mindestens eines Düsenbalkens ist beispielsweise aus dem US-PatentUS 7626602 B2 bekannt. Das Schutzrecht befasst sich mit einer Vorrichtung zur elektrostatischen Beschichtung beispielsweise eines Metallbandes mit unterschiedlichen Beschichtungswerkstoffen und verwendet hierzu zwei Düsenbalken, wobei die Größe des Düsenspalts über Handräder variiert werden kann. Es werden zweiteilige Düsenbalken verwendet, bei welchen die zwei Teile der Düsenbalken so zueinander angeordnet werden, dass diese jeweils eine Schlitzdüse mit einem Düsenspalt bilden, an dem das Beschichtungsmedium austreten kann. Über das Handrad wird die Größe des Düsenspalts über die gesamte Länge des Düsenbalkens verändert.
Bei der Beschichtung von Metallbändern, insbesondere Aluminium oder Aluminiumlegierungsbändern, welche für die Weiterverarbeitung zu geformten Blechteilen, beispielsweise von Kraftfahrzeugen vorgesehen sind, kommt es bei der Beschichtung mit technischen Ölen, z.B. Schutzölen oder Umformhilfsmitteln darauf an, das Metallband möglichst gleichmäßig zu beschichten. Anders als bei Lackierungen können variierende Schichtdicken der technischen Schutzöle oder Umformhilfsmitteln aber nicht durch eine einfache visuelle Inspektion bewertet werden. Gleichwohl führen unbeschichtete oder zu gering beschichtete Bereiche des Metallbands zu deutlich erhöhtem Ausschuss während der Herstellung von Blechformteilen aus den beschichteten Metallbändern, vorzugsweise den Aluminium oder Aluminiumlegierungsbändern. Die bekannte Änderung der Größe des Düsenspalts über die gesamte Länge des Düsenbalkens kann hier nur bedingt Abhilfe schaffen. Hierdurch wird es zwar möglich, alle Bereiche mit einer ausreichenden Menge an Beschichtungswerkstoffen zu beschichten. Es besteht aber dann das Problem, dass es Bereiche gibt, welche mit deutlich zu großen Mengen an Beschichtungswerkstoff beschichtet sind.
Zur Einstellung der Größe des Düsenspalts der Schlitzdüse des Düsenbalkens wurden bisher Stellschrauben verwendet, die über die Länge des Düsenbalkens verteilt angeordnet sind, mit welchen dann lokal die Größe des Düsenspalts beeinflusst werden kann. Um eine fehlerhafte Beschichtung zu ändern, musste der Beschichtungsprozess gestoppt werden, der Düsenbalken aus der Vorrichtung ausgebaut und die Düsenbalkenspaltgröße vermessen, möglicherweise abgeändert und der Düsenbalken wieder eingebaut werden. Da Umformhilfsmittel und technische Öle üblicherweise mit relativ hoher Temperatur aufgetragen werden, um eine gute Verteilung des Sprühauftrags auf dem Metallband durch einer Verringerung der Viskosität des Auftragsmediums zu erreichen, war bereits das Ab kühlen mit einer Änderung der Größe des Düsenspalts der Schlitzdüsen verbunden. Insbesondere bei den technischen Ölen und Umformhilfsmitteln werden schließlich sehr kleine Spaltgrößen verwendet, die weniger als 250 μm betragen. Anschließend musste der Düsenbalken wieder eingebaut und der Düsenbalken aufgeheizt und der Beschichtungsprozess wieder angefahren werden. Problematisch hierbei ist einerseits, dass der Beschichtungsprozess gestoppt werden musste. Da die Korrektur der Größe des Düsenspalts in abgekühltem Zustand erfolgt, waren die Korrekturen auch nicht immer erfolgreich, da bereits geringe Abweichungen eine unterschiedliche Beschichtungsverteilung hervorruft, so dass Ausschussproduktion die Folge war.
Hiervon ausgehend lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur elektrostatischen Beschichtung eines Metallbandes mit einem Beschichtungswerkstoff und eine entsprechende Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit welchem bzw. mit welcher der Schichtauftrag auf das Metallband mit geringerem Aufwand einstellbar ist und ein Beschichten des Metallbands mit weniger Ausschuss ermöglicht.
Die zuvor genannte Aufgabe wird gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung für ein Verfahren zur elektrostatischen Beschichtung eines Metallbands mit einem Beschichtungswerkstoff dadurch gelöst, dass eine Mehrzahl ansteuerbarer Dosierungsmittel verwendet werden, welche an dem mindestens einen Düsenbalken in dessen Längsrichtung verteilt angeordnet sind und mit welchen unter Verwendung eines Steuersignals eine lokale Veränderung der Größe des Düsenspalts des mindestens einen Düsenbalkens während der Beschichtung erfolgen kann.
Über die ansteuerbaren Dosiermittel, welche in Längsrichtung verteilt an dem mindestens einen Düsenbalkens angeordnet sind, ist es möglich, während des Beschichtungsprozesses lokal die Größe des Düsenspalts der Schlitzdüse des mindestens einen Düsenbalkens zu ändern und damit im Betrieb die Verteilung des Beschichtungswerkstoffs zu korrigieren. Unter einer lokalen Änderung der Größe des Düsenspalts wird verstanden, dass im Bereich des jeweiligen Dosiermittels die Spaltgröße geändert wird, wobei sich diese Änderung nicht auf den gesamten Düsenspalt auswirkt.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung wird das Verfahren zur elektrostatischen Beschichtung eines Metallbands dadurch weiter verbessert, dass die Dosiermittel mit mindestens einem elastischen Element des mindestens einen Düsenbalkens derart im Eingriff stehen, dass durch lokale Verformung des elastischen Elements die Größe des Düsenspalts der Schlitzdüse während der Beschichtung lokal verändert werden kann. Durch die elastischen Eigenschaften des elastischen Elements kann ein definiertes Rückstellmoment auf die Dosiermittel erzeugt werden, sodass eine präzise Einstellung der Größe des Düsenspalts über die Dosiermittel und damit eine lokale Vergrößerung oder eine lokale Verkleinerung des Düsenspalts ermöglicht wird. Das Rückstellmoment kann dabei an die Stellkräfte der Dosiermittel angepasst werden.
Das elastische Element kann einstückig durch den Düsenbalken bereitgestellt werden oder bevorzugt auch als zusätzliches elastisches Element, beispielsweise als Federstahlelementbereitgestellt werden. In letzterem Fall kann der grundsätzliche Aufbau des Düsenbalkens, welcher beispielsweise auch Mittel zum Beheizen sowie Mittel zum Zuführen des Beschichtungswerkstoffes besitzt, beibehalten werden. Bevorzugt weist der Düsenbalken insofern eine erste und eine zweite Düsenbalkenhälfte auf. 1st das elastische Element beispielsweise als zusätzliches elastisches Element ausgebildet, kann dieses zwischen den beiden Düsenbalkenhälften angeordnet sein und den Düsenspalt bestimmen. Durch das Vorsehen eines Federstahlelements können die elastischen Eigenschaften des Federstahlelements genau auf die Ausbildung der lokalen Größe des Düsenspalts und/oder die Dosiermittel angepasst werden.
Bevorzugt beträgt der Abstand der Dosiermittel auf dem mindestens einen Düsenbalken maximal 100 mm, vorzugsweise maximal 50 mm. Je geringer der Abstand der Dosiermittel desto mehr Dosiermittel können auf dem Düsenbalken angeordnet werden und umso präziser kann die Größe des Düsenspalts lokal eingestellt werden. Andererseits erhöht sich dadurch auch die Anzahl der Dosiermittel und damit die Kosten der Vorrichtung sowie der Aufwand zur Ansteuerung der Dosiermittel. Als ein limitierender Faktor für den minimalen Abstand der Dosiermittel kann bevorzugt die Größe der Dosiermittel, z.B. der Durchmesser der Dosiermittel, angesehen werden.
Es hat sich herausgestellt, dass gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens es vorteilhaft ist, wenn die Dosiermittel mindestens einen Piezo-Aktor oder linearen Piezo-Aktor umfassen, mit welchem die lokale Änderung der Größe des Düsenspalts erfolgt. Piezo-Aktoren können zwar nur geringe Stellbewegungen ausführen. Diese werden aber hoch präzise und mit hohen Stellkräften durchgeführt. Die hohen Stellkräfte ermöglichen hier die direkte Beeinflussung der Spaltgröße des Düsenbalkens. Durch die Ansteuerbarkeit der Piezo-Aktoren lässt sich die Größe des Düsenspalts und damit die Verteilung des Beschichtungswerkstoffs während des Beschichtens auf einfache Weise einstellen. Der Ausschuss kann so deutlich verringert werden. Insbesondere ergibt sich auch ein einfacheres Einstellen der Spaltgröße, da der Düsenbalken im betriebsbereiten Zustand mit Betriebstemperatur eingestellt werden kann. Besonders bevorzugt werden lineare Piezo-Aktoren verwendet, deren Stellwege besonders präzise Veränderungen der Größe des Düsenspalts erlauben.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird ein Aluminiumlegierungsband ein-oder beidseitig beschichtet. Bevorzugt werden Bänder für die Herstellung von umgeformten Blechen für Kraftfahrzeuge, insbesondere aus den Aluminiumlegierungen AA5XXX oder AA6XXX-Legierung mit einem Beschichtungswerkstoff, insbesondere technischen Schutzölen oder Umformhilfsmitteln beschichtet. Die Bänder weisen eine bevorzugte Dicke von 0,5 mm bis 4 mm auf. Entsprechende Aluminiumbänder werden vorzugsweise für den Einsatz in Kraftfahrzeugen weiteren Umformschritten, beispielsweise einem Tiefziehen, Bördeln, Biegen etc. unterzogen, bei welchem die technischen Schutzöle und Umformhilfsmittel die Umformeigenschaften des Bands bzw. Blechs deutlich verbessern und den Ausschuss verringern. Als Beschichtungswerkstoffe werden bevorzugt gemäß einer nächsten Ausgestaltung Schutzöle, Schmierstoffe, Umformschmierstoffe mit temperaturabhängiger Viskosität oder Hotmelts auf das Metallband aufgebracht. Schutzöle dienen vorzugsweise zum Korrosionsschutz aber auch zum Schutz vor mechanischer Beschädigung der Bänder bzw. aus ihnen hergestellter Bleche. Umformschmierstoffe sollen das Umformverhalten der aus dem Band hergestellten Bleche während des Umformens verbessern, wobei bevorzugt Umformschmierstoffe mit temperaturabhängiger Viskosität auf das Metallband aufgetragen werden. Diese können bei erhöhter Temperatur leicht auf das Metallband elektrostatisch aufgesprüht werden und bleiben aufgrund der Viskositätsänderung bei Auftreffen auf das kühlere Metallband gut an diesem Metallband haften. Derartige Umformhilfen sind insbesondere für die Umformung von Blechen aus Aluminiumlegierungsbänder wichtig, da die Umformeigenschaften höher fester Varianten beispielsweise limitiert sind und die Umformung hierdurch deutlich erleichtert wird.
Diese sogenannten Hotmelts können beispielswiese gemäß der nächsten Ausgestaltung des Verfahrens dadurch besser verarbeitet werden, dass der mindestens eine Düsenbalken zumindest während des Beschichtens des Metallbandes beheizt wird. Die erhöhte Temperatur des Düsenbalkens beeinflusst die Viskosität des Beschichtungswerkstoffs, sodass dieser mit verbesserter Präzision aufgetragen werden kann. Durch die lokal einstellbare Größe des Düsenspalts während des Beschichtens wird zudem erreicht, dass der Düsenbalken nicht mehr abgekühlt werden muss, um die Größe des Düsenspalts zu ändern. Im Ergebnis kann deutlich einfacher bei beheiztem Düsenbalken ein korrigierter Sprühauftrag des Beschichtungswerkstoffes erreicht werden.
Schließlich wird gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens die Dicke der Schicht an Beschichtungswerkstoff nach dem Beschichten im laufenden Beschichtungsprozess gemessen und die Dosiermittel anhand der gemessenen Verteilung der Menge des Beschichtungswerkstoffes auf der Metallbandoberfläche eingestellt, gesteuert oder geregelt. Aufgrund der lediglich lokalen Änderung der Größe des Düsenspalts der Schlitzdüse kann durch Ansteuerung der Dosiermittel die Produktion von Ausschuss im laufenden Betrieb weiter verringert werden. Eine fehlerhafte Beschichtung kann korrigiert werden, ohne den Prozess zu stoppen oder manuell einzugreifen.
Gemäß einer weiteren Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben genannte Aufgabe auch durch eine Vorrichtung zur elektrostatischen Beschichtung eines Metallbands mit einem Beschichtungswerkstoff, insbesondere technischen Ölen oder Umformhilfsmitteln dadurch gelöst, dass eine Mehrzahl an steuerbarer Dosiermittel vorgesehen sind, welche an dem mindestens einen Düsenbalken in dessen Längsrichtung verteilt angeordnet sind, wobei die ansteuerbaren Dosiermittel ausgebildet sind, um bei Ansteuerung eine lokale Veränderung der Größe des Düsenspalts der Schlitzdüse zu ermöglichen. Mit einer Veränderung der lokalen Größe des Düsenspalts ist eine Vergrößerung oder Verkleinerung des Düsenspalts der Schlitzdüse gemeint, wobei diese sich im Wesentlichen nur im Bereich eines Dosiermittels analog zum Effekt einer Stellschraube auswirkt. Die Öffnungsweite des Düsenspalts der Schlitzdüse des Düsenbalkens ist abhängig von dem jeweiligen Medium. Für Umformschmierstoffe mit temperaturabhängiger Viskosität hat sich dabei ein Düsenspalt mit einer Breite von 200 μm bis 70 μm, vorzugsweise 170 μm bis 70 μm als vorteilhaft erwiesen.
Wie bereits ausgeführt kann durch das Vorsehen von ansteuerbaren Dosiermitteln, welche lokal eine Veränderung der Größe des Düsenspalts des Düsenbalkens verursachen können, die Beschichtung der Vorrichtung zur elektrostatischen Beschichtung eines Metallbands während des Betriebes der Vorrichtung korrigiert werden, so dass Fehler und Ausschussproduktionen verringert werden. Gleichzeitig kann die Beschichtung deutlich besser, nämlich im laufenden Betrieb eingestellt werden. Eingesetzt werden kann beispielsweise auch ein lediglich zweiteiliger Düsenbalken. Gemäß einer Ausgestaltung der Vorrichtung weist der mindestens eine Düsenbalken mindestens ein elastisches Element zur Ausbildung des mindestens einen Düsenspalts auf, wobei die ansteuerbaren Dosiermittel mit dem mindestens einen elastischen Element derart im Eingriff stehen, dass die Größe des Düsenspalts lokal verändert werden kann. Über ein elastisches Element kann automatisch eine Rückstellkraft bereitgestellt werden, mit welcher sich die Größe des Düsenspalts präzise und wiederholgenau variieren lässt. Das elastische Element kann durch den Düsenbalken beispielsweise durch eine der beiden Düsenbalkenhälften bereitgestellt werden. Weist der Düsenbalken gemäß einer Ausgestaltung mindestens ein zusätzliches elastisches Element auf, so kann der Düsenbalken auf einfache Weise an verwendete Dosiermittel angepasst werden. Das elastische Element erstreckt sich dann bevorzugt zumindest über die Länge des Düsenbalkens, die für die Beschichtung des Metallbandes vorgesehen ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das elastische Element ein Federstahlelement. Das Federstahlelement kann die elastischen Eigenschaften mit hoher Präzision und Wiederholgenauigkeit bereitstellen. Darüber hinaus kann Federstahl auch die chemische Stabilität gegenüber den eingesetzten Beschichtungswerkstoffen bereitstellen.
Bevorzugt beträgt gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Abstand der ansteuerbaren Dosiermittel in Längsrichtung des Düsenbalkens maximal 100 mm, bevorzugt maximal 50 mm. Je kleiner der Abstand desto genauer die Möglichkeit der Einstellung der Spaltgröße. Allerdings werden bei zunehmender Anzahl an ansteuerbaren Dosiermitteln der Aufwand zur Steuerung sowie die Kosten zur Bereitstellung höher.
Umfassen die ansteuerbaren Dosiermittel gemäß einer nächsten Ausgestaltung mindestens einen Piezo-Aktor, oder bevorzugt mindestens einen linearen Piezo-Aktor können robuste Aktoren bereitgestellt werden, die eine präzise lokale Änderung des Düsenspalts mit großen Stellkräften durchführen können. Aufgrund der elektrostatischen Beschichtung liegen am Düsenbalken hohe Spannungen an. Daher ist zu jedem Dosiermittel bevorzugt ein isoliertes Übertragungsglied vorgesehen, welches die vom Dosiermittel einzustellende Größe des Düsenspalts auf den Düsenbalken lokal überträgt. Hierdurch kann das Dosiermittel sicher vor der am Düsenbalken anliegenden elektrischen Spannung geschützt werden.
Vorzugsweise kann als Übertragungsglied ein isolierter Gleitzylinder mit Druckstange bereitgestellt werden. Der Gleitzylinder besteht bevorzugt aus Polyamid, welches eine hohe Durchschlagsspannung pro Schichtdicke aufweist. Damit wird das Dosiermittel, vorzugsweise ein Piezo-Aktor sicher gegen die elektrostatische Spannung geschützt.
Sind gemäß einer nächsten Ausgestaltung der Vorrichtung Mittel zur Bestimmung der Dicke der Schicht an Beschichtungswerkstoff, insbesondere technischen Ölen oder Umformhilfsmitteln auf dem Metallband nach dem Beschichten im laufenden Beschichtungsprozess vorgesehen, mit welchen die ansteuerbaren Dosiermittel in Gruppen oder separat angesteuert werden können, besteht die Möglichkeit im Betrieb der Vorrichtung möglichst früh auf fehlerhafte Beschichtungen reagieren zu können und den Ausschuss möglichst gering zu halten.
Vorteilhaft ist damit die Verwendung von erfindungsgemäß mit Umformhilfsmitteln beschichteter Metallbänder, insbesondere Aluminium- oder Aluminiumlegierungsbänder in nachfolgenden Umformprozessen, beispielsweise zur Herstellung von umgeformten Blechen für ein Kraftfahrzeug, da die Beschichtungsqualität mit Umformhilfsmittel, beispielsweise, gesteigert werden kann und so der Umformprozess weniger Ausschuss produziert.
Im Weiteren soll die Erfindung nun anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 in einer schematischen Schnittansicht eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren zur elektrostatischen Beschichtung eines Metallbands,
Fig. 2 in einer schematischen Draufsicht weitere Ausführungsbeispiele zur Anordnung eines Düsenbalkens zur elektrostatischen Beschichtung eines Metallbands,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines verwendeten Düsenbalkens mit einem ansteuerbaren Dosierungsmittel,
Fig. 4 in einer perspektivischen Ansicht ein verwendeter Düsenbalken mit einer Mehrzahl ansteuerbarer Dosiermittel und
Fig. 5, 5A in einer Schnittansicht das Ausführungsbeispiel aus Fig. 3 inklusive einer vergrößerten Darstellung des Düsenspalts.
In Fig. 1 ist zunächst eine Vorrichtung zur Beschichtung eines Metallbands 1 mit einem Beschichtungswerkstoff 2 unter Verwendung mindestens eines Düsenbalkens 3 dargestellt. Das Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zeigt zwei gegenüberliegend angeordnete Düsenbalken 3, welche auf beiden Seiten des Metallbands 1 angeordnet sind, um dieses beidseitig zu beschichten. Denkbar ist aber auch nur eine einseitige oder nicht symmetrische Anordnung von Düsenbalken 3.
Das Metallband 1 wird in Längsrichtung relativ zu den Düsenbalken 3 bewegt, wobei der mindestens eine Düsenbalken 3 mindestens eine Schlitzdüse mit einem Düsenspalt aufweist, welche das in Längsrichtung bewegte Metallband in Querrichtung zumindest teilweise überdeckt. Das Metallband 1 wird zumindest teilflächige mit mindestens einem Beschichtungswerkstoff 2 im vorliegenden Ausführungsbeispiel beidseitig beschichtet. Über eine Spannungsquelle 4 wird ein elektrostatisches Feld zwischen den Düsenbalken 3 und dem hier über die Bandlaufrollen geerdeten Metallband 1 erzeugt. Zur Erdung des Metallbands dienen die geerdeten Bandlaufrollen R. Als Beschichtungswerkstoffe werden vorzugsweise technische Öle oder Umformhilfsmittel, insbesondere Umformschmierstoffe, beispielsweise mit temperaturabhängiger Viskosität, beispielsweise sogenannte Hotmelts verwendet. Mit dem mindestens einen Düsenbalken 3 werden die technischen Öle, z.B. Schutzöle, welche beispielswiese vor Korrosion schützen oder die erwähnten Umformschmierstoffe auf das Metallband unter Ausnutzung des elektrostatischen Felds aufgetragen. Die Düsenbalken 3 werden in der Regel hierzu auf eine spezifische Temperatur geheizt, um die Viskosität der Beschichtungswerkstoffe zu verringern.
Erfindungsgemäß weisen die Düsenbalken, in Fig. 1 nicht dargestellte, ansteuerbare Dosiermittel auf, welche in Längsrichtung des mindestens einen Düsenbalkens 3 verteilt angeordnet sind und die Größe des Düsenspalts des Düsenbalkens 3 lokal verändern. Schließlich ist in Fig. 1 ein Mittel M zur Bestimmung der Dicke der Schicht an Beschichtungswerkstoff auf dem Metallband 1 nach dem Beschichten im laufenden Beschichtungsprozess dargestellt. In Abhängigkeit der ermittelten Schichtdicken können vorzugsweise die in Fig. 1 nicht dargestellten Dosiermittel des Düsenbalkens 3 eingestellt, gesteuert oder geregelt werden, um auf Fehler in der Beschichtung im laufenden Beschichtungsprozess zu reagieren.
In Fig. 2 ist in einer schematischen Draufsicht eine Anordnung von einem Düsenbalken 3, dessen Düsenspalt das Metallband 1 vollständig überdeckt dargestellt. Ferner ist denkbar eine andere Anordnung von beispielsweise zwei Düsenbalken 3, welche das Metallband 2 nur teilweise überdecken, zu verwenden. Beide denkbaren Anordnungen von Düsenbalken 3 können ein oder beidseitig des Metallbands 1 angeordnet sein.
In Fig. 3 ist nun ein Düsenbalken 3 mit einem Dosiermittel 5 in einer perspektivischen
Darstellung gezeigt. Die beiden Düsenbalkenhälften 3B und 3C bilden einen
Düsenspalt 3A einer Schlitzdüse. Der Düsenspalt 3A erstreckt sich in Längsrichtung des Düsenbalkens 3 und weist eine Größe auf. Durch Fertigungstoleranzen kann die Größe des Düsenspalts 3A in Abhängigkeit von der Position in Längsrichtung des Düsenbalkens 3 variieren. In Fig. 3 ist nun lediglich ein ansteuerbares Dosiermittel 5 dargestellt. Die im Düsenbalken 3 vorgesehenen Bohrungen zur Anbindung weiterer Dosiermittel 5 zeigen, dass die Dosiermittel 5 an dem mindestens einen Düsenbalken 3 in Längsrichtung verteilt, beispielsweise in gleichen Abständen verteilt, angeordnet sind.
Die beiden Düsenbalkenhälften 3B und 3C sind an dem dem Düsenspalt 3A gegenüberliegenden Ende mechanisch miteinander verbunden, beispielsweise verschraubt, sodass der Düsenspalt 3A über Dosiermittel 5 variiert werden kann. Die Rückstellkraft zur Einstellung eines Düsenspalts gegen die Dosiermittel 5 wird durch die Verschraubung der Düsenbalkenhälften 3B und 3C und deren elastischen Eigenschaften bereitgestellt. Die Breite des Düsenspalts 3A beträgt vorzugsweise 200 μm bis 70 μm, vorzugsweise 170 μm bis 70 μm und kann in Längsrichtung des Düsenbalkens variieren.
In Fig. 4 ist in einer perspektivischen Darstellung der gesamte Düsenbalken 3 mit ansteuerbaren Dosiermitteln 5 dargestellt. Über die Dosiermittel 5 kann über den gesamten Düsenbalken 3 verteilt die Größe des Düsenspalts 3A lokal eingestellt werden. Dies erlaubt während des Beschichtens die Anpassung des Düsenspalts 3A auf sehr kleinen räumlichen Abständen, so dass die Menge an lokal appliziertem Beschichtungswerkstoff 2 im laufenden Prozess geändert werden kann. Hierdurch lassen sich während des Betriebs fehlerhafte Beschichtungen korrigieren und Ausschuss verringern.
Fig. 5 zeigt in einer Schnittansicht das aus Fig. 4 bekannte Ausführungsbeispiel, bei welchem die Dosiermittel 5 einen Piezo-Aktor, insbesondere einen linear Piezo-Aktor 6 aufweisen, welcher über ein Übertragungsglied, hier in Form eines isolierten Gleitzylinders 7 mit Druckstangen 8 auf die Größe des Düsenspalts 3A Einfluss nehmen kann. Piezo-Aktoren 6 können zwar nur sehr kleine Auslenkungen vollziehen, weisen jedoch hohe Stellkräfte auf, welche in der Lage sind, eine entsprechende Änderung der Größe des Düsenspalts 3A lokal zu bewirken.
In dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind im Düsenbalken 3 Mittel zur Temperierung 9 des Düsenbalkens vorgesehen, mit welchen der Düsenbalken 3, beispielsweise über eine Temperierflüssigkeit, beheizt wird. Darüber hinaus ist die Verschraubung der beiden Düsenbalkenhälften 3B und 3C über die Schraube 10 zu erkennen.
Im Unterschied zu einem 2-teiligen Düsenbalken ist in dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen den Düsenbalkenhälften 3B und 3C ein elastisches Element 11 vorhanden, auf welches die Druckstangen 8 des Dosiermittels 5 Druck ausüben und mit diesem derart im Eingriff steht, dass durch die lokale Verformung des elastischen Elements 11 die Größe des Düsenspalts 3 A während des Beschichten lokal verändert werden kann. Der vergrößerte Ausschnitt aus Fig. 5 zeigt hier deutlich das elastische Element 11, auf welches über den Gleitzylinder 7 mit der Druckstange 8 zur elastischen Verformung Druck ausgeübt werden kann.
Der Abstand der Dosiermittel 5 am Düsenbalken kann maximal 100 mm, aber auch maximal 50 mm betragen, sodass eine hohe Anzahl an Dosiermitteln 5 auf dem Düsenbalken 3 angeordnet sind. Je kleiner der Abstand der Dosiermittel 5 untereinander, desto feiner kann die Spaltgröße der Schlitzdüse lokal eingestellt werden, um fehlerhafte Beschichtungen zu beseitigen.
Das elastische Element 11 ist vorzugsweise ein Federstahlelement, welches präzise in Bezug auf die bereitgestellten Stellkräfte zum Beispiel der Piezo-Aktoren ausgewählt, respektive konstruiert werden kann. Als Federstahlelement kann es die notwendigen elastischen Eigenschaften über einen langen Zeitraum mit hoher Konstanz bereitstellen. Der in Fig. 5 dargestellte Gleitzylinder 7 besteht vorzugsweise aus Polyamid, welches eine hohe Durchschlagsspannung pro Schichtdicke aufweist. Hierdurch wird gewährleistet, dass trotz der Hochspannung am Düsenbalken, die Dosiermittel 5 von der elektrischen Hochspannung ausreichend entkoppelt sind und einwandfrei angesteuert werden können. Denkbar sind aber auch andere Werkstoffe aus denen die Gleitzylinder bestehen können.
Bevorzugt werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung Aluminiumlegierungsbänder, welche für die Herstellung von umgeformten Blechen für Kraftfahrzeuge verwendet werden, beschichtet. Entsprechende Bleche müssen über eine Beschichtung aus technischen Ölen, Schutzölen oder Umformhilfsmitteln, beispielsweise Umformschmierstoffen verfügen, um während des Umformens ein vorher bestimmtes Umformverhalten aufzuweisen. Durch die im laufenden Betrieb lokal änderbare Größe des Düsenspalts 3A der Schlitzdüse des Düsenbalkens 3 kann der Schichtauftrag von Beschichtungswerkstoff 2 im Fehlerfall im laufenden Betrieb korrigiert werden. Im Ergebnis liefern aus entsprechend beschichteten Bändern hergestellte Bleche auch weniger Ausschuss im nachgelagerten Umformprozessen, beispielsweise bei der Herstellung von umgeformten Blechen für Kraftfahrzeuge. Dies gilt insbesondere für Aluminiumlegierungsbänder, die typischerweise im Kraftfahrzeug verwendet werden, weil diese häufig mit für den Werkstoff maximalen Umformgraden umgeformt werden.

Claims

Patentansprüche Verfahren zur elektrostatischen Beschichtung eines Metallbandes (1) mit einem Beschichtungswerkstoff (2) unter Verwendung mindestens eines Düsenbalkens (3), wobei das Metallband (1) in Längsrichtung relativ zu dem mindestens einen Düsenbalken (3) bewegt wird, wobei der mindestens eine Düsenbalken (3) mindestens eine Schlitzdüse mit einem Düsenspalt (3A) aufweist, welche das in Längsrichtung bewegte Metallband (1) in Querrichtung zumindest teilweise überdeckt, zwischen dem mindestens einen Düsenbalken (3) und dem Metallband (1) über eine Spannungsquelle (4) ein elektrostatisches Feld erzeugt wird und das Metallband (1) zumindest teilflächig mit mindestens einem Beschichtungswerkstoff
(2) unter Verwendung des mindestens einen Düsenbalkens (3) elektrostatisch beschichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl ansteuerbarer Dosiermittel (5) verwendet werden, welche an dem mindestens einen Düsenbalken (3) in dessen Längsrichtung verteilt angeordnet sind und mit welchen unter Verwendung eines Steuersignals eine lokale Veränderung der Größe des Düsenspalts (3A) des mindestens einen Düsenbalkens (3) während der Beschichtung erfolgen kann. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiermittel (5) mit mindestens einem elastischen Element (11) des mindestens einen Düsenbalkens (3) derart im Eingriff stehen, dass durch lokale Verformung des elastischen Elements (11) die Größe des Düsenspalts (3A) während der Beschichtung lokal verändert werden kann.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiermittel (5) mindestens einen Piezo-Aktor oder linearen Piezo-Aktor (6) umfassen, mit welchen die lokale Änderung der Größe des Düsenspalts (3A) während des Beschichtens durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aluminiumlegierungsband (1) ein- oder beidseitig beschichtet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschichtungswerkstoff (2) Schutzöle, Schmierstoffe, Umformhilfen wie ein Umformschmierstoff oder Umformschmierstoffe mit temperaturabhängiger Viskosität auf das Metallband (1) aufgebracht werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Düsenbalken (3) zumindest während des Beschichtens des Metallbandes (1) beheizt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke des Beschichtungswerkstoff (2) auf dem Metallband (1) im laufenden Beschichtungsprozess gemessen wird und die Dosiermittel (5) anhand der gemessenen Verteilung der Menge des Beschichtungswerkstoffs (2) auf der Metallbandoberfläche in Gruppen oder einzeln eingestellt, gesteuert oder geregelt werden.
8. Vorrichtung zur elektrostatischen Beschichtung eines Metallbandes (1) mit einem Beschichtungswerkstoff (2), insbesondere mit technischen Ölen oder Umformhilfsmitteln, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Vorrichtung Mittel zur Durchführung einer Relativbewegung des Metallbands (1) in Längsrichtung relativ zu mindestens einem Düsenbalken (3) aufweist, wobei der mindestens eine Düsenbalken (3) mindestens eine Schlitzdüse mit einem Düsenspalt (3A) aufweist, welcher das in Längsrichtung bewegte Metallband (1) in Querrichtung zumindest teilweise überdeckt und eine Spannungsquelle (4) vorgesehen ist, mit welcher zwischen dem mindestens einen Düsenbalken (3) und dem Metallband
(1) ein elektrostatisches Feld erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl ansteuerbarer Dosiermittel (5) vorgesehen sind, welche an dem mindestens einen Düsenbalken (3) in dessen Längsrichtung verteilt angeordnet sind, wobei die ansteuerbaren Dosiermittel (5) derart ausgebildet sind, dass diese bei Ansteuerung eine lokale Veränderung der Größe des Düsenspalts (3A) des Düsenbalkens (3) durchführen können. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Düsenbalken (3) mindestens ein elastisches Element (11) zur Ausbildung des mindestens einen Düsenspalts (3A) aufweist und die ansteuerbaren Dosiermittel (5) mit dem mindestens einen elastischen Element
(II) derart im Eingriff stehen, dass die Größe des Düsenspalts (3A) lokal verändert werden kann. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine elastische Element
(11) ein Federstahlelement ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der auf dem Düsenbalken (3) angeordneten ansteuerbaren Dosiermittel (5) in Längsrichtung des mindestens einen Düsenbalken (3) maximal 100 mm, bevorzugt maximal 50 mm beträgt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ansteuerbaren Dosiermittel (5) mindestens einen Piezo-Aktor umfassen, mit welchem eine lokale Änderung des Größe des Düsenspalts (3A) während des Beschichtens erfolgen kann.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zu jedem Dosiermittel (5) ein isoliertes Übertragungsglied (7,8) vorgesehen ist, welches die vom Dosiermittel (5) einzustellende Größe des Düsenspalts (3A) auf den Düsenbalken (3) lokal überträgt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als isoliertes Übertragungsglied ein isolierter Gleitzylinder (7) mit mindestens einer Druckstange (8) vorgesehen ist, über welchen das Dosiermittel (5) mit dem Düsenspalt (3A) im Eingriff steht.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass
Mittel (M) zur Bestimmung der Dicke der Schicht an Beschichtungswerkstoff (2) auf dem Metallband (1) nach dem Beschichten im laufenden Beschichtungsprozess vorgesehen sind, mit welchen unter Verwendung einer Steuerungseinheit die Dosiermittel (5) in Gruppen oder einzeln angesteuert werden können.
16. Verwendung von mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 7 mit Umformhilfsmitteln beschichteter Metallbänder, insbesondere Aluminiumlegierungsbänder in einem nachfolgenden Umformprozess zur Herstellung von umgeformten Blechen für ein Kraftfahrzeug.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116273630A (zh) * 2023-02-15 2023-06-23 广东宝冠板材科技有限公司 一种彩涂板材生产线
EP4268970A1 (de) * 2022-04-29 2023-11-01 Speira GmbH Bandbeschichtungsvorrichtung und verfahren zur erzeugung einer konversions- und/oder passivierungsschicht auf wenigstens einer oberfläche eines metallbandes

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1984001524A1 (en) * 1982-10-21 1984-04-26 Sale Tilney Technology Plc Blades for electrostatic coating, apparatuses incorporating such blades and processes using such blades
DE10129250A1 (de) * 2000-12-16 2002-06-20 Klaschka Gmbh & Co Flüssigkeitsdüse zum breitflächigen Aufbringen einer Flüssigkeitsschicht auf eine Werkstückoberfläche sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen
DE10119633A1 (de) * 2001-04-20 2002-10-24 Nordson Corp Vorrichtung und Verfahren zum Abgeben von Fluid auf ein relativ zu der Vorrichtung bewegbares Substrat
DE10249080A1 (de) * 2002-10-21 2004-04-29 Nordson Corp., Westlake Verfahren und Vorrichtung zum Auftragen von fließfähigen Materialen auf Substrate
WO2004108392A1 (en) * 2003-06-03 2004-12-16 Avery Dennison Corporation Die assembly
US7626602B2 (en) 2006-09-15 2009-12-01 Mcshane Robert J Apparatus for electrostatic coating
DE102015119818A1 (de) * 2015-11-17 2017-05-18 V.I.E. Systems GmbH Vorhangdüse zum beschichten eines substrats mit variabler spaltbreite

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5464577A (en) 1994-01-04 1995-11-07 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method of thickness control for dies
DE102011001140A1 (de) 2011-03-08 2012-09-13 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Stahlflachprodukt, Verfahren zum Herstellen eines Stahlflachprodukts und Verfahren zum Herstellen eines Bauteils
ES2459307T3 (es) 2011-09-15 2014-05-08 Hydro Aluminium Rolled Products Gmbh Procedimiento de producción para banda de aluminio de AlMgSi

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1984001524A1 (en) * 1982-10-21 1984-04-26 Sale Tilney Technology Plc Blades for electrostatic coating, apparatuses incorporating such blades and processes using such blades
DE10129250A1 (de) * 2000-12-16 2002-06-20 Klaschka Gmbh & Co Flüssigkeitsdüse zum breitflächigen Aufbringen einer Flüssigkeitsschicht auf eine Werkstückoberfläche sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen
DE10119633A1 (de) * 2001-04-20 2002-10-24 Nordson Corp Vorrichtung und Verfahren zum Abgeben von Fluid auf ein relativ zu der Vorrichtung bewegbares Substrat
DE10249080A1 (de) * 2002-10-21 2004-04-29 Nordson Corp., Westlake Verfahren und Vorrichtung zum Auftragen von fließfähigen Materialen auf Substrate
WO2004108392A1 (en) * 2003-06-03 2004-12-16 Avery Dennison Corporation Die assembly
US7626602B2 (en) 2006-09-15 2009-12-01 Mcshane Robert J Apparatus for electrostatic coating
DE102015119818A1 (de) * 2015-11-17 2017-05-18 V.I.E. Systems GmbH Vorhangdüse zum beschichten eines substrats mit variabler spaltbreite

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4268970A1 (de) * 2022-04-29 2023-11-01 Speira GmbH Bandbeschichtungsvorrichtung und verfahren zur erzeugung einer konversions- und/oder passivierungsschicht auf wenigstens einer oberfläche eines metallbandes
CN116273630A (zh) * 2023-02-15 2023-06-23 广东宝冠板材科技有限公司 一种彩涂板材生产线
CN116273630B (zh) * 2023-02-15 2024-02-27 广东宝冠板材科技有限公司 一种彩涂板材生产线

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