Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenbeschichtung von Kleintellen

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Oberflächenbeschichtung von Kleinteilen, bei dem schüttfähige Kleinteile in einer sich drehenden, von einem Gehäuse (8) ummantelten Trommel (2) umgewälzt werden, wobei auf die Kleinteile ein durch eine Sprühpistole eingebrachter Lack verteilt wird, der mit Hilfe von Druckluft zerstäubt wird, wobei dem Innenraum der Trommel (2) zusätzlich Zuluft zugeführt wird und gleichzeitig aus der Trommel (2) Luft und verdampftes Lösungsmittel des Lackes oder in Aerosolform vorliegender Lack kontinuierlich abgeführt wird. Um ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Oberflächenbeschichtung von Kleinteilen bereit zu stellen, das sich durch einen optimierten Lackverbrauch auszeichnet und eine gleichmäßige Beschichtung gewährleistet wird die Druckluft vor ihrer Zuführung in die Trommel (2) einer Deionisation unterworfen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbeschichtung von Kleinteilen bei dem schüttfähige Kleinteile in einer sich drehenden, von einem Gehäuse ummantelten Trommel umgewälzt werden, wobei auf die Kleinteile ein durch eine Sprühpistole eingebrachter Lack verteilt wird, der mit Hilfe von Druckluft zerstäubt wird, wobei dem Innenraum der Trommel zusätzlich Zuluft zugeführt wird und gleichzeitig aus der Trommel Luft und verdampftes Lösungsmittel des Lackes oder in Aerosolform vorliegender Lack kontinuierlich abgeführt wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens.

[0002] Derartige Beschichtungsverfahren und -Vorrichtungen sind allgemein bekannt, beispielsweise aus der DE 20 2005 020 769 U1.

[0003] Durch die Drehbewegung der Beschichtungstrommel findet eine kontinuierliche Abrollbewegung der Kleinteile statt, die somit gleichmäßig von dem zerstäubten Lack benetzt werden. Im Stand der Technik sind Trommeln mit einer ellipsoiden Form bekannt, die sich besonders gut für eine Oberflächenbeschichtung von Kleinteilen eignet. Dabei ist die Trommeldrehzahl sowie der Neigungswinkel der Trommel stufenlos einstellbar.

[0004] Die Zuluft wird dem Innenraum der Trommel typischer Weise über eine Breitdüse zugeführt, so dass das Einbringen verwirbelungsarm erfolgt. Dabei hat die Zuluft den Zweck, die Trocknung der Oberflächenbeschichtung zu begünstigen.

[0005] Die aus der Trommel kontinuierlich abgesaugte Luft, die Bindemittel und Lackreste enthält, wird einer Filtration unterworfen. Der Volumenstrom der der Trommel zugeführten Druckluft (mit dem dadurch geförderten Lack) und Zuluft ist um ein geringes Maß geringer als der Volumenstrom der abgesaugten Abluft, so dass im Innenraum der Trommel ein leichter Unterdruck herrscht, wodurch eine Geruchsbelästigung vermindert wird.

[0006] Die Anwendungsbereiche für die Beschichtung von Kleinteilen erstrecken sich von einer Gleitmittelbeschichtung über eine Dekorationsbeschichtung, Haftmittelbeschichtung, Elektro-Isolationsbeschichtung bis hin zu einem Korrosionsauftrag. Besonders bei einem Korrosionsauftrag sind die Anforderungen an eine feste und porenfreie Beschichtung hoch.

[0007] Nachteilig an den im Stand der Technik bekannten Beschichtungsverfahren ist es, dass das Verhältnis von der tatsächlich verbrauchten Lackmenge zu der tatsächlich für die Beschichtung der Kleinteile benötigten Lackmenge relativ hoch ist und somit den Nutzungsgrad der Vorrichtung mindert. Neben einer Erhöhung der Betriebskosten beeinflusst der erhöhte Lackverbrauch auch den an den Beschichtungsvorgang anschließenden Reinigungsvorgang der Vorrichtung, insbesondere der Trommel.

[0008] Weiterhin kommt es bei den im Stand der Technik bekannten Beschichtungsverfahren vereinzelt dazu, dass sich der Lack ungleichmäßig auf den Kleinteilen verteilt, was insbesondere bei einer Dekorationsbeschichtung oder Korrosionsbeschichtung einen großen Nachteil darstellt. So sind vor allem die Kanten von zu beschichtenden Kleinteilen nur schlecht zu bedecken, weshalb die Behandlungsdauer länger gewählt werden muss, als es zur Beschichtung der ebenen Oberflächenanteile an sich nötig wäre.

Aufgabe

[0009] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Oberflächenbeschichtung von Kleinteilen bereit zu stellen, das sich durch einen optimierten Lackverbrauch auszeichnet und eine gleichmäßige Beschichtung gewährleistet. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.

Lösung

[0010] Ausgehend von einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, die Druckluft vor ihrer Zuführung in die Spritzpistole einer Deionisation unterworfen wird.

[0011] Überraschender Weise reduziert sich der Lackverbrauch durch die Deionisation der den Lack zerstäubenden Druckluft merklich. Das ist vermutlich auf die Fähigkeit der deionisierten Luft zurückzuführen, zuvor elektrostatisch aufgeladene Körper, nämlich die Lackteilchen, wieder in den neutralen Zustand zu führen. Der große positive Effekt der Deionisierung der Druckluft konnte deshalb nicht erwartet werden, weil bei der Massenkleinteilbeschichtung mittels einer rotierenden Trommel aufgrund des ständigen Aneinander-Reibens der Teile erhebliche elektrostatische Ladungen an den Teilen selbst aufgebaut werden. Dennoch scheinen diese Ladungen an den zu beschichtenden Kleinteilen und der Deionisationsvorgang ausgezeichnet miteinander zu harmonieren.

[0012] Bei den im Stand der Technik bekannten Beschichtungsverfahren wird der zerstäubte Lack durch Reibung bei Düsenaustritt elektrostatisch aufgeladen, so dass es zu Spritznebel in der Trommel kommt und sich ein Teil des Lacks auf der inneren Trommeloberfläche absetzt bzw. mit der Fortluft aus der Trommel abgesaugt wird, was insgesamt einen erhöhten Lackverbrauch zur Folge hat. Ferner bewirkt der Abstoßungseffekt der aufgeladenen Lackteilchen bei Beschichtungsverfahren ohne Deionisierung der Druckluft, dass sich ein weiterer Teil des Lacks an den Trommelwänden absetzt oder dass sich der Lack ungleichmäßig auf den zu beschichtenden Kleinteilen verteilt. Insbesondere an den Kanten kann bei dem bekannten Verfahren nur eine späte bzw. unbefriedigende Überdeckung erzielt werden. Dies wird durch die Erfindung ganz deutlich verbessert, so genannte "Kantenumbrüche" erfolgen bei dem neuen Verfahren sehr viel rascher und gleichmäßiger als dies früher der Fall war.

[0013] Vorteil der vorliegenden Erfindung ist demnach, dass die Lackteilchen die Sprühpistole aufgrund der deionisierten Druckluft ohne statische Aufladung verlassen, wodurch die Bildung von Spritznebel reduziert wird. Die Lackteilchen setzen sich nunmehr verstärkt auf den Kleinteilen ab, wodurch sich die Lackausnutzung erhöht und der Lackverbrauch reduziert wird. Weiterhin wird die Oberflächenbeschichtung der Kleinteile durch das erfindungsgemäße Verfahren qualitativ verbessert. Die Gleichmäßigkeit der Beschichtung im Vergleich zwischen einzelnen Partikeln ist ebenfalls spürbar erhöht. Insbesondere finden sich nach einer bestimmten Beschichtungszeit neben einer Vielzahl nahezu fertig beschichteter Teile kaum mehr nahezu unbeschichtete Teile, wie dies bei dem bekannten Verfahren regelmäßig der Fall war und was sich deutlich erhöhend auf die Beschichtungsdauer auswirkte.

[0014] Dadurch, dass sich der zerstäubte Lack in geringerem Maße auf der inneren Trommeloberfläche absetzt, reduziert sich insbesondere auch der Reinigungsaufwand der Vorrichtung. Insgesamt wird durch die verkürzten Beschichtungszeiten die Produktivität bei der Massenkleinteilbeschichtung durch die Erfindung drastisch erhöht.

[0015] Es hat sich überraschender Weise herausgestellt, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Druckluft mit einem Druck zwischen 0,4 bar und 0,1 bar, vorzugsweise zwischen 0,3 bar und 0,2, bar, der Sprühpistole zugeführt werden kann. Dies stellt eine Erniedrigung des Sprühdrucks gegenüber den bekannten Verfahren dar, bei denen üblicherweise mit 0,5 bar oder höher gearbeitet wird. Der niedrigere Sprühdruck führt zu einer gleichmäßigeren Beschichtung der Kleinteile und zu einem verminderten Verlust an Lackteilchen durch einen ungewollten Austrag über die Abluft.

[0016] Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass die Zuluft der Trommel mit einer Temperatur kleiner als 65°C, vorzugsweise kleiner als 60°C zugeführt werden kann. Gegenüber den vorbekannten Verfahren stellt dies eine Temperaturabsenkung von ca. 5°C bis 10°C dar, wodurch der Energieaufwand beim Beschichten reduziert werden kann, woraus sich wiederum nicht unerhebliche Kostenvorteile ergeben.

[0017] Vorteilhafter Weise wird die Druckluft vor der Deionisation gefiltert und/oder entwässert, wodurch die Beschichtungsqualität weiter gesteigert wird.

[0018] Es ist vorteilhaft, wenn die zusätzliche Zufluft vor ihrer Zuführung in die Trommel erwärmt und/oder gereinigt wird. Durch die Verwendung von bis zu 150° C erwärmter und gefilterter Frischluft, die dem Innenraum der Trommel zusätzlich zugeführt wird, wird eine optimale Trocknung der Oberflächenbeschichtung erreicht. wie bereits zuvor erwähnt, kann durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise die Zulufttemperatur gegenüber dem Stand der Technik gesenkt und dadurch die Energiekosten reduziert werden.

[0019] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe weiterhin gelöst durch eine Vorrichtung zur Oberflächenbeschichtung von Kleinteilen, umfassend

• eine von einem Gehäuse ummantelte drehbare Trommel, in der schüttfähige Kleinteile umwälzbar sind,
• eine in dem Innenraum der Trommel angeordnete Sprühpistole, mit der mit Hilfe von Druckluft Lack zerstäubbar und auf die Kleinteile verteilbar ist,
• eine Zulufteinrichtung zur Zuführung von Zuluft in den Innenraum der Trommel, und
• eine Abführeinrichtung zum kontinuierlichen Abführen von Luft und verdampftem Lösungsmittel des Lackes oder in Aerosolform vorliegendem Lack aus der Trommel,

gelöst, wobei die Vorrichtung weiterhin erfindungsgemäß mit einer Deionisierungsvorrichtung zur Deionisierung der der Sprühpistole und somit der Trommel zugeführten Druckluft ausgestattet ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die Durchführung des weiter oben beschriebenen vorteilhaften Verfahrens auf einfache Weise.

[0020] Dabei sieht eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zur weiteren Erhöhung der Beschichtungsqualität vor, dass der Deionisierungseinrichtung eine Filtervorrichtung zur Filterung der Druckluft und/oder eine Entwässerungseinrichtung zur Entwässerung der Druckluft vorgeschaltet ist.

[0021] Um eine optimale Trocknung der Oberflächenbeschichtung zu erzielen, ist es schließlich vorteilhaft, wenn der Zulufteinrichtung ein Heiz-/Kühlregister zur Erwärmung der Zuluft und/oder eine Reinigungsvorrichtung zur Reinigung der Zuluft vorgeschaltet ist.

Ausführungsbeispiel

[0022] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Oberflächenbeschichtung von Kleinteilen, die in der Zeichnung schematisch und in einer perspektivischen Darstellung gezeigt ist, näher erläutert.

[0023] Die Vorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einer Trommel 2, einer in dieser befindlichen und nicht in der Zeichnung dargestellten Sprühpistole mit Druckluftzufuhr, einer Zulufteinrichtung 3, einer Abführeinrichtung 4 und einer Deionisierungseinrichtung 5. Die Trommel 2 ist an ihrer nicht dargestellten Rückseite mittig mittels einer Welle drehbar gelagert, die wiederum an einem waagerecht verlaufenden und an einem Gestell 6 gelagerten Bügel 7 schwenkbar gelagert ist, um den Neigungswinkel bedarfsabhängig stufenlos einstellen zu können. Weiterhin ist die Trommel 2 mit einem Gehäuse 8 ausgestattet, das im Betriebszustand die Trommel 2 umschließt und ein Sichtfenster 9 in einem öffenbaren Deckel 10 aufweist, der ein Gehäuseoberteil bildet.

[0024] Der Deckel 10 ist über einen Arm 11 mit dem Gestell 6 der Vorrichtung 1 verbunden und verfügt über einen Griff 12 zum manuellen Abheben. Auf der zur Trommel gerichteten Seite des Deckels 10 ist die nicht in der Zeichnung sichtbare Sprühpistole angeordnet, die im geschlossenen Zustand der Vorrichtung 1 gegenüber der Drehachse der Trommel 2 eine geneigte Position aufweist, so dass der Lack schräg in Richtung der inneren Mantelfläche der Trommel 2 gesprüht wird. Eine Druckluftleitung sowie weitere Versorgungsleitungen der Sprühpistole verlaufen innerhalb des Armes 11 des Gehäuses. Die Sprühpistole wird durch eine Leitung 13, ausgehend von der als separate Einheit ausgebildeten Deionisierungseinrichtung 5, mit Druckluft gespeist.

[0025] Derartige Deionisierungseinrichtungen 5 sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der Gebrauchs- und Wartungsanleitung (Auflage 2003) der ATE Technologie A.T.E. Srl. (Italy) "SIMPLE-PAINT-SYSTEM, Neue Technologien für den Farbauftrag". Die Versorgung der Deionisierungseinrichtung 5 mit Druckluft erfolgt über eine Leitung 14. Die Druckluft wird über einen Lufteintritt 15 in den nicht in der Figur dargestellten Innenraum der Deionisierungseinrichtung geleitet, wo sie zunächst erwärmt und mit Hilfe eines Flüssigkeitsbades gereinigt wird. Die so erhaltene gereinigte Luft wird dann einer Entwässerungseinrichtung zugeführt, bevor sie schließlich dem eigentlichen Modul zur Deionisierung zugeführt wird. Die deionisierte Druckluft verlässt die Deionisierungseinrichtung 5 über einen Luftauslass 16, an dem die die Sprühpistole versorgende Leitung 13 angeschlossen ist.

[0026] Neben dem Eintritt der Druckluftleitung in die Trommel sind die Eintritte einer Zuluftleitung 17 und einer Abluftleitung 18 angeordnet. Vor der Zuführung über die Zuluftleitung 17 wird die Zuluft mittels einer Reinigungsvorrichtung gereinigt und mit Hilfe eines Heizregisters auf ca. 150°C erwärmt. Die so erhaltene Zuluft gewährleistet eine optimale Trocknung der Oberflächenbeschichtung der in der Trommel 2 umgewälzten Kleinteile. Damit das Einbringen der Zuluft verwirbelungsarm erfolgt, wird diese über eine Breitdüse in die Trommel 2 eingebracht. Die über die Abluftleitung 18 abgesaugte Luft der Trommel 2 enthält Lackreste und Bindemittel, weshalb die Luft zunächst über eine Filtration geführt wird, bevor sie über einen Auslass 19 in die Umgebung gelangen kann. Wird ein Volumenstrom von Abluft abgesaugt, der den zugeführten Volumenstrom in die Trommel 2 ein wenig übersteigt, herrscht in der Trommel 2 ein geringer Unterdruck, was einer Geruchsbelästigung, verursacht durch die bei der Beschichtung verwendeten Lacke und Bindemittel, entgegenwirkt.

[0027] Die Einstellung der verschiedenen Parameter sowie der Verlauf des Beschichtungsprozesses können durch eine Steuereinheit 20 eingegeben beziehungsweise über einen Monitor 21 der Steuereinheit 20 verfolgt werden.

Bezugszeichenliste

[0028] 

1

Vorrichtung

2

Trommel

3

Zulufteinrichtung

4

Abführeinrichtung

5

Deionisierungseinrichtung

6

Gestell

7

Bügel

8

Gehäuse

9

Sichtfenster

10

Deckel

11

Arm

12

Griff

13

Leitung

14

Leitung

15

Lufteintritt

16

Luftaustritt

17

Zuluftleitung

18

Abluftleitung

19

Auslass

20

Steuereinheit

21

Monitor

Ansprüche

1. Verfahren zur Oberflächenbeschichtung von Kleinteilen, bei dem schüttfähige Kleinteile in einer sich drehenden, von einem Gehäuse (8) ummantelten Trommel (2) umgewälzt werden, wobei auf die Kleinteile ein durch eine Sprühpistole eingebrachter Lack verteilt wird, der mit Hilfe von Druckluft zerstäubt wird, wobei dem Innenraum der Trommel (2) zusätzlich Zuluft zugeführt wird und gleichzeitig aus der Trommel (2) Luft und verdampftes Lösungsmittel des Lackes oder in Aerosolform vorliegender Lack kontinuierlich abgeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft vor ihrer Zuführung in die Sprühpistole einer Deionisation unterworfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft vor der Deionisation gefiltert und/oder entwässert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Zufluft vor ihrer Zuführung in die Trommel (2) erwärmt und/oder gereinigt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft der Sprühpistole mit einem Druck zwischen 0,4 bar und 0,1 bar, vorzugsweise zwischen 0,3 bar und 0,2 bar zugeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuluft der Trommel (2) mit einer Temperatur kleiner als 65°C, vorzugsweise kleiner als 60°C, zugeführt wird.

6. Vorrichtung (1) zur Oberflächenbeschichtung von Kleinteilen, umfassend

- eine von einem Gehäuse (8) ummantelte drehbare Trommel (2), in der schüttfähige Kleinteile umwälzbar sind,

- eine in dem Innenraum der Trommel (2) angeordnete Sprühpistole, mit der mit Hilfe von Druckluft Lack zerstäubbar und auf die Kleinteile verteilbar ist,

- eine Zulufteinrichtung (3) zur Zuführung von Zuluft in den Innenraum der Trommel (2), und

- eine Abführeinrichtung (4) zum kontinuierlichen Abführen von Luft und verdampftem Lösungsmittel des Lackes oder in Aerosolform vorliegendem Lack aus der Trommel (2),

gekennzeichnet, durch eine Deionisierungseinrichtung (5) zur Deionisierung der der Sprühpistole zugeführten Druckluft.

7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Deionisierungseinrichtung (5) eine Filtervorrichtung zur Filterung der Druckluft und/oder eine Entwässerungseinrichtung zur Entwässerung der Druckluft vorgeschaltet ist.

8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulufteinrichtung (3) ein Heiz-/Kühlregister zur Erwärmung der Zuluft und/oder eine Reinigungsvorrichtung zur Reinigung der Zuluft vorgeschaltet ist.

Zeichnung