[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Pulverbeschichten eines Metallbandes. Des
weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Pulverbeschichten eines Metallbandes.
[0002] Derartige Verfahren und Vorrichtungen, insbesondere zur Pulverlackbeschichtung von
Metallbändern, sind im Stand der Technik bekannt. In Anlehnung an die Stückgutbeschichtung
erfolgt die Beschichtung von kontinuierlich laufenden Metallbändern mit Pulverlackschichten
meist über Gruppen von Sprühpistolen, die über der Bandoberfläche angeordnet sind.
Die vorbekannten Systeme sind aufgrund ihrer Bauweise und der physikalischen Randbedingungen
in ihrer Leistungsfähigkeit begrenzt. Mit den vorbekannten Systemen können Bandgeschwindigkeiten
von maximal 25 m/min erreicht werden. Die Qualität der applizierten Schichten ist
hinsichtlich der Schichtdickenverteilung und der Erstauftragsrate eingeschränkt.
[0003] Die Beschichtung eines Metallbandes mit Pulver wird beispielsweise in der
DE 198 01 620 C1 beschrieben. Dort wird eine Vorrichtung zum elektrostatischen beidseitigen Beschichten
von als Bandblech ausgeführten Werkstücken mit Pulverlack beschrieben, wobei düsenförmige
Pulverbeschichtungsmittel eingesetzt werden.
[0004] Aus der
WO 02/078854 A1 ist ein System zur kontinuierlichen Beschichtung von Metallband über eine Flachstrahldüse
bekannt. Die Öffnung der dort eingesetzten Schlitzdüse entspricht der Breite des zu
beschichtenden Metallbands. Der Pulverlack wird vor dem Eintritt in die Flachstrahldüse
in einer separaten Kammer fluidisiert, um eine homogene Verteilung des austretenden
Pulverlackstrahls zu erreichen.
[0005] Typisch für die vorbekannten Verfahren ist, dass die Aufbringung des Pulverlacks
das Venturi-Prinzip nutzt. Dieses Prinzip erfordert eine spezielle Geometrie der Ausbringdüse
für das Pulver. Die geometrische Ausbildung der Düse erlaubt es, mit Hilfe des Transportluftstromes
Pulverpartikel aus einem Vorratsbehälter - bei der
WO 02/078854 A1 ist hier eine mit der Düse in fluidischer Verbindung stehende Kammer vorgesehen -
anzusaugen und durch die Düse auf das Metallband zu transportieren. Vor der Ausbringung
des Pulvers auf das Metallband werden die Pulverpartikel in einem elektrischen Feld
elektrostatisch aufgeladen, um eine ausreichende Haftung auf der Metalloberfläche
zu gewährleisten.
[0006] Nachteilig ist bei den vorbekannten Lösungen, dass die auf dem Venturi-Prinzip basierenden
Verfahren keine individuelle Anpassung des Verhältnisses von Transportluftstrom und
applizierter Pulvermenge zulassen. Vielmehr ergibt sich durch die Größe des Transportluftstromes
auch der entsprechende auf das Metallband aufgebrachte Pulvermengenstrom. Die damit
einher gehenden Einschränkungen des Prozessfensters erschwert die Erzeugung einer
homogenen Pulverlackschicht unter sich ändernden Prozessbedingungen.
[0007] Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diesbezüglich Abhilfe zu schaffen
und ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen von Pulver auf ein Metallband
zu schaffen, mit dem bzw. mit der es möglich wird, die aufzubringende Schichtdicke
des Pulvers unabhängig vom Luftstrom durch die Applikationsdüse einstellbar und variierbar
zu machen. Dadurch soll erreicht werden, dass unabhängig von den Einschränkungen des
Venturi-Prinzips beliebige Kombinationen zwischen einem Transportluftstrom zur Pulverzuführung
und dem Applikationsluftstrom der Düse zur Pulverauftragung möglich sind. Das Produktionsspektrum
des Verfahrens und der Vorrichtung sollen damit vergrößert werden.
[0008] Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das
auf das Metallband aufzubringende Pulver in einem Pulverdosiersystem gemäß einer gewünschten
Auftragsmenge Pulver pro Zeit dosiert wird und dass das von dem Pulverdosiersystem
dosierte Pulver zu einem Luftdüsensystem gefördert und von diesem auf das Metallband
aufgebracht wird, wobei der zur Auftragung des Pulvers durch das Luftdüsensystem durchgeleitete
Luftstrom unabhängig von der Auftragsmenge des Pulvers pro Zeit gewählt bzw. eingestellt
wird.
[0009] Die Dosierung der aufzubringenden Pulvermenge pro Zeit und das Aufbringen des Pulvers
als solches erfolgt also in separaten Prozessschritten bzw. in verschiedenen Vorrichtungseinheiten.
[0010] Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Dosieren des Pulvers in dem Pulverdosiersystem
und das Aufbringen des Pulvers auf das Metallband durch das Luftdüsensystem an zwei
voneinander beabstandeten Orten erfolgt.
[0011] Das Pulver ist vorzugsweise Lack.
[0012] Die Beschichtung des Metallbandes ist dabei sowohl nur auf einer Seite des Bandes
als auch beidseitig möglich. Ferner kann das Metallband bei der Beschichtung horizontal
oder vertikal geführt werden.
[0013] Um das auf das Metallband aufgebrachte Pulver dort bis zu endgültigen Fixierung zu
halten, ist - wie es an sich im Stand der Technik bekannt ist - bevorzugt vorgesehen,
dass das Metallband und/oder das Pulver vor dem Aufbringen des Pulvers auf das Metallband
elektrostatisch aufgeladen wird.
[0014] Die Vorrichtung zum Pulverbeschichten des Metallbandes ist erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet, dass sie ein Pulverdosiersystem aufweist, das zum Dosieren des auf
das Metallband aufzubringenden Pulvers gemäß einer gewünschten Auftragsmenge Pulver
pro Zeit geeignet ist, und dass sie ein Luftdüsensystem aufweist, das zum Aufbringen
des von dem Pulverdosiersystem dosierten Pulvers geeignet ist, wobei das Luftdüsensystem
Mittel zum Einstellen oder Auswählen des durch das Luftdüsensystem zur Auftragung
des Pulvers durchgeleiteten Luftstroms unabhängig von der vom Pulverdosiersystem zugeleiteten
Auftragsmenge des Pulvers pro Zeit aufweist.
[0015] Das Pulverdosiersystem und das Luftdüsensystem sind dabei bevorzugt voneinander beabstandet
angeordnet.
[0016] Das Pulverdosiersystem arbeitet dabei vorzugsweise mit keinem oder nur mit einem
geringen Förderluftstrom. Vorgesehen kann insbesondere werden, dass das Pulverdosiersystem
als Schneckenfördersystem oder als Kolbenfördersystem ausgebildet ist. Beide Varianten
sind im Stand der Technik als solche bekannt.
[0017] Das Luftdüsensystem kann einen Düsenbalken aufweisen, der sich über zumindest einen
Teil der Breite des Metallbandes, vorzugsweise über die gesamte Breite des Metallbandes,
erstreckt. Die wirksame Breite des Düsenbalkens kann dabei einstellbar sein, so dass
stets das Pulver nur über eine gewünschte Breite auf das Metallband aufgebracht wird.
[0018] Eine Variation der Erfindung sieht vor, dass mehr als ein Pulverdosiersystem ein
Luftdüsensystem mit Pulver beschickt.
[0019] Die Vorrichtung kann auch so ausgeführt sein, dass sie zur Aufbringung von Pulver
nur auf einen Teil der Breite des Metallbandes ausgebildet ist. In diesem Falle wirken
dann also mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen zusammen, um die gesamte Bandbreite
abzudecken. Mit dieser Lösung ist es jedoch in vorteilhafter Weise möglich, eine sehr
hohe Auftragsrate Pulver auf das Band zu realisieren.
[0020] Zum Festhalten des noch nicht fixierten Pulvers sind wieder bevorzugt Mittel zum
elektrostatischen Aufladen des Metallbandes und/oder des Pulvers vorgesehen.
[0021] Die Erfindung stellt also auf eine Kombination eines Düsensystems als Pulverlackapplikationssystem
mit einem vom Luftstrom durch die Düse unabhängig einstellbaren Pulverlackfördersystem
ab. Das Pulverlackbeschichtungssystem stellt den durch das Pulverlackfördersystem
aufgegebenen Pulverlack in einer Art und Weise zur Verfügung, dass er auf das kontinuierlich
durchlaufende Metallband appliziert werden kann und dort bis zum Eintritt in den sich
anschließenden Aushärtungsprozess auf der Bandoberfläche verbleibt. Das Pulverlackfördersystem
zeichnet sich durch die genaue Dosierung des Pulverlackvolumenstromes und eine geringe
zusätzlich erforderliche Transportluftmenge zur Förderung des Pulverlackes aus. Die
eindosierte Pulverlackmenge kann damit unabhängig vom Luftstrom durch die Applikationsdüse
eingestellt werden.
[0022] Das vorgeschlagene System erlaubt die räumliche Trennung des Pulverlackapplikationssystems,
also des Luftdüsensystems, und des Pulverlackdosierung- bzw. Pulverlackfördersystems,
wobei eine Entfernung beider Komponenten über mehrere Meter realisiert werden kann.
[0023] Das Luftdüsensystem ist sehr kompakt aufgebaut und benötigt nur einen geringen Raumbedarf.
Dadurch ist es möglich, das vorgeschlagenen System den Einbaubedingungen entsprechend
individuell an- und einzupassen.
[0024] In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
[0025] Es zeigen:
- Fig. 1
- schematisch in der Seitenansicht eine Vorrichtung zum Aufbringen von Pulverlack auf
ein Metallband gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
- Fig. 2
- schematisch die Draufsicht auf die Vorrichtung zum Aufbringen von Pulverlack auf das
Metallband gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
- Fig. 3
- schematisch die Draufsicht auf die Vorrichtung zum Aufbringen von Pulverlack auf das
Metallband gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
- Fig. 4
- schematisch in der Seitenansicht die Vorrichtung zum Aufbringen von Pulverlack auf
das Metallband bei der beidseitigen Horizontalbeschichtung,
- Fig. 5
- schematisch in der Seitenansicht die Vorrichtung zum Aufbringen von Pulverlack auf
das Metallband bei der beidseitigen Vertikalbeschichtung und
- Fig. 6
- schematisch in der Seitenansicht die Vorrichtung zum Aufbringen von Pulverlack auf
das Metallband, wobei zwei Walzen das Metallband führen.
[0026] In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zum Aufbringen von Pulver P auf ein Metallband 1 skizziert.
Das Pulver P stammt aus einem nicht weiter dargestellten Vorratsbehälter und gelangt
in ein Pulverdosiersystem 2. In diesem wird das Pulver gemäß einer vorgegebenen Rate
dosiert, d. h. aus dem Dosiersystem tritt Pulver mit definiertem Volumenstrom (Masse
pro Zeiteinheit) aus. Dabei verlässt das Pulver P das Pulverdosiersystem 2 über eine
Pulverleitung 6, die eine gewisse Erstreckung haben kann, beispielsweise zwischen
0,25 m bis 30 m, insbesondere zwischen 0,5 m und 5 m. Dabei arbeitet das Pulverdosiersystem
2 mit nur einem geringen oder sogar mit gar keinem Förderluftstrom. Z. B. kann mittels
eines an sich bekannten Schneckenförderers das Pulver gänzlich ohne Förderluftstrom
durch die Pulverleitung 6 transportiert werden.
[0027] Bevorzugt kommen Kolbenfördersysteme im Pulverdosiersystem 2 zum Einsatz, wie sie
beispielsweise aus der
EP 1 427 536 B1 bekannt sind, auf die hier entsprechend Bezug genommen wird.
[0028] Von der Pulverleitung 6 gelangt das Pulver in ein Luftdüsensystem 3, das mit Luft
L versorgt wird. Das Luftdüsensystem hat vorliegend einen Düsenbalken 4, über den
das Pulver auf die Oberfläche des Metallbandes 1 ausgebracht wird. Eine bevorzugte
Ausbildung des Luftdüsensystems 3 arbeitet nach Art der Zinkabblassysteme, die oberhalb
des Beschichtungsgefäßes beim Feuerverzinken verwendet werden und mit denen flüssiges
Zink vom beschichteten Metallband abgeblasen wird, um eine gewünschte Schichtdicke
zu erzeugen. Exemplarisch wird auf die Bauarten von Abblasdüsen hingewiesen, wie sie
in der
DE 23 32 532 A1 und in der
DE 24 30 032 A1 beschrieben sind. Diese Luftdüsensysteme erlauben einen stark gebündelten Luftstrom,
der als "Luftschwert" wirkt. Kennzeichnend für ein solches Luftdüsensystem ist die
exakte Bündelung der Luft und die homogene Geschwindigkeitsverteilung des Luftstroms
über den Düsenquerschnitt. Die variable Einstellung der Düsenweite erlaubt die Anpassung
des Luftstroms an die Bandbreite. Das über das Pulverdosiersystem 2 in das Luftdüsensystem
3 eingebrachte Pulver wird also in dem Luftdüsensystem 3 homogen mit der über die
Luftzuführung L in das Luftdüsensystem 3 eingebrachten Transportluft vermischt. An
der Düsenöffnung des Düsenbalkens 4 ist die Partikeldichte im Luftstrom über die Öffnungsbreite
der Düse konstant. Die Pulverlackpartikel werden durch die Mittel 5 elektrostatisch
aufgeladen und auf die Metallbandoberfläche appliziert. Die Pulverzuführung P erfolgt
in kontinuierlicher Weise an das Pulverdosiersystem 2.
[0029] Damit das auf die Bandoberfläche aufgebrachte Pulver dort bis zur endgültigen Fixierung
anhaftet, sind - wie gesagt - Mittel 5 vorgesehen, mit denen eine elektrostatische
Aufladung des Pulvers bzw. des Bandes 1 möglich ist. Dieses Vorgehen ist als solches
im Stand der Technik bekannt, s. z. B. die
DE 198 01 620 C1.
[0030] Die variable Einstellung der Düsenweite am Luftdüsensystem 3 erlaubt die exakte Anpassung
der Pulverlackapplikation an die Breite des zu beschichtenden Metallbandes 1. Mit
zunehmender Bandgeschwindigkeit, Bandbreite und Lackschichtdicke steigt die benötigte
Pulvermenge proportional an.
[0031] Um einerseits ökonomisch mit dem am Markt verfügbaren Pulverlackdosiersystemen arbeiten
und andererseits die feine Dosierbarkeit von kleineren und mittleren Systemen nutzen
zu können, kann die Dosierung auf zwei oder mehrere Pulverdosiersysteme 2 verteilt
werden. Bei der Lösung gemäß Fig. 1 ist ein einziges Pulverdosiersystem 2 vorgesehen,
das ein einziges Luftdüsensystem 3 beschickt. In Fig. 2 ist alternativ hierzu dargestellt,
wie ein Luftdüsensystem 3 von zwei Pulverdosiersystemen 2 mit Pulver versorgt werden
kann. Ansonsten ist der Aufbau der dort dargestellten Vorrichtung derselbe wie bei
der Lösung nach Fig. 1.
[0032] Bei der in Fig. 3 skizzierten Lösung sind zwei separate Vorrichtungen zum Aufbringen
des Pulvers vorgesehen, die jeweils ein Pulverdosiersystem 2 und ein Luftdüsensystem
3 haben. Dabei ist vorgesehen, dass jede Vorrichtung nur einen Teilbereich des Metallbandes
1 abdeckt, während sich das Luftdüsensystem gemäß der Lösungen nach Fig. 1 und 2 noch
über die gesamte Bandbreite erstreckte. Je nach Prozessbedingungen können sich die
Wirkbereiche der Luftdüsensysteme überlappen.
[0033] Wie in den Figuren 4 und 5 gesehen werden kann, ist nicht nur - wie bei den Lösungen
nach den Figuren 1 bis 3 - ein einseitiges Beschichten des Metallbandes 1 möglich,
sondern auch ein beidseitiges. Aus den Figuren 4 und 5 geht weiter hervor, dass die
Beschichtung des Bandes 1 mit Pulver erfolgen kann, während sich das Band horizontal
bewegt (s. Fig. 4) oder während es sich vertikal bewegt (s. Fig. 5).
[0034] Das Metallband 1 kann beim Beschichten auch durch ein Rollenbeschichtungsaggregat
geführt werden, wie es beim Beschichten mit flüssigen Lacken gebräuchlich ist. Eine
solche Lösung ist in Fig. 6 gezeigt. Das Metallband 1 wird S-förmig über zwei Walzen
7 und 8 geführt und dabei an den dargestellten Stellen von zwei Luftdüsensystemen
3 beschichtet. Am Auslauf des Rollenbeschichtungsaggregats ist das Metallband 1 beidseitig
mit Pulver beschichtet.
[0035] Die Erfindung sieht also die Kombination eines Luftdüsensystems 3 mit einem Pulverdosiersystem
2 vor. Durch die Kombination dieser Elemente ergibt sich der Vorteil, dass beliebig
steuerbare oder regelbare Pulvervolumenströme auf das Metallband aufbringbar sind,
und zwar unabhängig von dem Förderluftstrom, der durch das Luftdüsensystem strömt.
Damit wird die kompakte Bauweise, die genaue Dosierung des Pulver-Volumenstroms und
eine geringe Transportluftmenge möglich.
[0036] Durch die geringe Menge an zusätzlich erforderlicher Förderluft zum Transport des
Pulvers durch die Pulverleitung 6 werden Interaktionen zwischen dem Pulverdosiersystem
2 (Pulverlackfördersystem) und dem Luftdüsensystem 3 (Pulverlackbeschichtungssystem)
weitgehend eliminiert. Der Pulverlackmassenstrom kann damit unabhängig vom Volumenstrom
der Transportluft eingestellt und variiert werden.
[0037] Das vorgeschlagene System stellt den aufgegebenen Pulverlack in einer Art und Weise
zur Verfügung, dass er auf das kontinuierlich durchlaufende Metallband appliziert
werden kann und dort bis zum Eintritt in den sich anschließenden Aushärtungsprozess
auf der Bandoberfläche verbleibt.
[0038] Die Zuführung des Pulvers aus den Pulverdosiersystemen 2 mit definierter und benötigter
Fördermenge kann mit einer entsprechenden Anzahl Beschichtungsvorrichtungen sichergestellt
werden. Der homogene, geometrisch begrenzte und kontrollierte Schichtaufbau kann über
die Zu- und Abschaltung parallel geschalteter Pulverdosiersysteme 2 bzw. die kontrollierte
Variation der Fördermenge einzelner Pulverdosiersysteme 2 sichergestellt werden.
Bezugszeichenliste:
[0039]
- 1
- Metallband
- 2
- Pulverdosiersystem
- 3
- Luftdüsensystem
- 4
- Düsenbalken
- 5
- Mittel zum elektrostatischen Aufladen
- 6
- Pulverleitung
- 7
- Walze
- 8
- Walze
- P
- Pulver
- L
- Luft
1. Verfahren zum Pulverbeschichten eines Metallbandes (1),
dadurch gekennzeichnet,
dass das auf das Metallband (1) aufzubringende Pulver in einem Pulverdosiersystem (2)
gemäß einer gewünschten Auftragsmenge Pulver pro Zeit dosiert wird und dass das von
dem Pulverdosiersystem (2) dosierte Pulver zu einem Luftdüsensystem (3) gefördert
und von diesem auf das Metallband (1) aufgebracht wird, wobei der zur Auftragung des
Pulvers durch das Luftdüsensystem durchgeleitete Luftstrom unabhängig von der Auftragsmenge
des Pulvers pro Zeit gewählt bzw. eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dosieren des Pulvers in dem Pulverdosiersystem (2) und das Aufbringen des Pulvers
auf das Metallband (1) durch das Luftdüsensystem (3) an zwei voneinander beabstandeten
Orten erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Pulver Lack ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Metallband (1) nur auf einer Seite mit Pulver beschichtet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Metallband (1) beidseitig mit Pulver beschichtet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Metallband (1) bei der Beschichtung horizontal geführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Metallband (1) bei der Beschichtung vertikal geführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Metallband (1) und/oder das Pulver vor dem Aufbringen des Pulvers auf das Metallband
(1) elektrostatisch aufgeladen wird.
9. Vorrichtung zum Pulverbeschichten eines Metallbandes (1), insbesondere zur Durchführung
des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass sie ein Pulverdosiersystem (2) aufweist, das zum Dosieren des auf das Metallband
(1) aufzubringenden Pulvers gemäß einer gewünschten Auftragsmenge Pulver pro Zeit
geeignet ist, und dass sie ein Luftdüsensystem (3) aufweist, das zum Aufbringen des
von dem Pulverdosiersystem (2) dosierten Pulvers geeignet ist, wobei das Luftdüsensystem
(3) Mittel zum Einstellen oder Auswählen des durch das Luftdüsensystem (2) zur Auftragung
des Pulvers durchgeleiteten Luftstroms unabhängig von der vom Pulverdosiersystem (2)
zugeleiteten Auftragsmenge des Pulvers pro Zeit aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Pulverdosiersystem (2) und das Luftdüsensystem (3) voneinander beabstandet angeordnet
sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Pulverdosiersystem (2) mit keinem oder nur geringem Förderluftstrom arbeitet.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Pulverdosiersystem (2) als Schneckenfördersystem oder als Kolbenfördersystem
ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Luftdüsensystem (3) einen Düsenbalken (4) aufweist, der sich über zumindest einen
Teil der Breite des Metallbandes (1), vorzugsweise über die gesamte Breite des Metallbandes
(1), erstreckt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die wirksame Breite des Düsenbalkens (4) einstellbar ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass mehr als ein Pulverdosiersystem (2) ein Luftdüsensystem (3) mit Pulver beschickt.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass sie zur Aufbringung von Pulver nur auf einen Teil der Breite des Metallbandes (1)
ausgebildet ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16,
gekennzeichnet durch
Mittel (5) zum elektrostatischen Aufladen des Metallbandes (1) und/oder des Pulvers.