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TECHNISCHER BEREICH
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rohrhülse zur tribostatischen Aufladung eines Lackpulvers gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche sowie ein mehrfach mit Hilfe der Rohr-Hülse pulverbeschichtetes Bauteil aufweisend mindestens 3 Pulverlackschichten.
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BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
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Gattungsgemäße Rohrhülsen und Vorrichtungen für den Pulver-Technik-Bereich werden von der Anmelderin schon seit längerem entwickelt.
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So offenbaren die
DE 10 2006 019 643 B4 , die
DE 20 2012 003 115 U1 und ein Artikel in dem Journal für Oberflächentechnik (
JOT; Ausgabe Februar 2010; Seiten 12 bis 13) Vorrichtungen zur Pulverbeschichtung von Großteilen, welche nach der Pulverbeschichtung vernetzend ausgehärtet werden, um so eine Pulverlackschicht auf den metallischen Großteilen zu erhalten.
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Bezüglich Ihrer Offenbarung und der darin zitierten Dokumente wird auf diese Dokumente in vollem Umfang Bezug genommen.
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Problematisch war bei dem gemäß
DE 20 2012 003 115 konstruierten Aufladungsrohr, dass dieses bei der Verwendung mit teleskopierbaren Lanzen-Halterungen mit einem Abstand von mehreren Metern zum Nutzer gehandhabt werden musste. Hierbei ist das endständig in einer Halterung befestigte Aufladungsrohr gleichmäßig über die Oberfläche des zu beschichtenden Großbauteils in Streichbewegungen hin- und herzubewegen. Die dabei auftretenden Hebelkräfte mit Hebeln von mehreren Metern führen selbst bei geringen, endständigen Gewichten um 300 Gramm nutzerseitig schnell zur Ermüdung der Arme und erfordern eine spezielle Schulung, um bei der Verwendung solche Ermüdungserscheinungen vermeiden zu können. Weiterhin erfordert die Pulver-Beschichtung mit solchem Betrachterabstand eine zuverlässig stabile Aufladung des Pulvers, damit der weit entfernte Nutzer sicher davon ausgehen kann, dass das ausgebrachte Pulver zuverlässig auf dem Bauteil aufzieht, denn eine optische, eingehende Kontrolle ist bei mehreren Metern Abstand nur schwer möglich.
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Vor diesem Hintergrund bestand ein Bedarf nach möglichst kompakten und leichten Aufladungsrohren, welche trotz reduziertem Gewicht die notwendige, gleichmäßige Pulverladung bereitstellen können, um auch weiterhin gerade Großteile sicher und gut beschichten zu können.
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Im Rahmen der Optimierung des Designs stießen die Erfinder dabei auf eine Konstruktionsform, welche sich in der Aufladung des Pulvers als überraschend überlegen erwies.
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Die überraschend wirksame Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß der Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Erfindungsgemäß ist eine Rohr-Hülse 10 zur tribostatischen Aufladung eines Lack-Pulvers ausgebildet, wobei das Lack-Pulver in einem entlang einer Längsachse 11 der Rohr-Hülse 10 zufließenden Gas-Strom geträgert ist. Die Rohr-Hülse 10 umfasst unter Ausbildung eines Ringspalts 30 ein Endstück 20 zumindest mit einem abflusseitig aufweitenden Abschnitt 12. Die beanspruchte Rohrhülse ist dabei dadurch gekennzeichnet, dass die Rohr-Hülse 10 eine Mehrzahl an Drehströmungsbohrungen 15 aufweist, wobei die Drehströmungsbohrungen 15 ein außenseitig beaufschlagtes Gas zur Fließrichtung gleichsinnig ausgerichtet mit spitzem Winkel an die Innenfläche der Rohr-Hülse 10 einleitend angeordnet sind.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG UND VORTEILHAFTER MERKMALE
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Abweichend von den bisher etablierten Bauweisen, in welchen eine Drehströmung axiliar vor dem Aufladungsrohr stumpfwinkelig zu den Innenflächen zentral eingedüst wurde, haben die Erfinder die Rohrhülse selbst mit einer Mehrzahl an Drehströmungsbohrungen versehen.
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Dadurch wird die zur Reibung des Pulvers verfügbare Innenfläche verringert und es kommt zur Ausbildung eines drehenden Luftschleiers entlang der abflussseitigen Innenfläche, was beides eine Verschlechterung der Pulveraufladung erwarten ließ.
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Entgegen diesen Erwartungen konnte mit solcher Rohr-Hülse 10 sogar auf kürzerer Ladungsstrecke eine gleichmäßigere und deutlich überlegene Ladung erzielt werden.
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Die Erfinder gehen davon aus, dass dieser Effekt auf die Kombination mit dem aufweitenden Abschnitt 12 zurückzuführen ist, welcher ein Endstück 20 umfasst und so einen Ringspalt 30 ausbildet: Im aufweitenden Ringspalt wird geträgertes Pulver über das umfasste Endstück 20 nach außen abgelenkt und auf die Innenfläche der Rohr-Hülse 10 gelenkt. Ein dort anliegender Luftschleier, welcher spitzwinkelig an die Innenfläche aufgelegt wird und durch die gleichsinnige Ausrichtung der Bohrungen ähnlich wie ein Schraubengewinde eine Steigung aufweist, vermag das ausgelenkte Pulver wohl deutlich gleichmäßiger im sanften Reibkontakt über die Fläche zu führen, sodass selbst bei einem Bruchteil an Ladungsfläche eine überlegen gleichmäßige Pulverladung, Pulverhaftung und Beschichtungsausbeute erzielt werden kann.
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Vorteilhaft bieten die Drehströmungsbohrungen 15 durch Variation der Steigung des in dünnen Strahlen erzeugten Luftschleiers und durch Variation von Position und Anzahl die Möglichkeit, speziell für hoch problematische Pulver gezielt Aufladungsvorgänge auf kürzester Strecke gesteuert einzustellen.
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Bevorzugt ist die Rohr-Hülse 10 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 3, bevorzugt 4 bis 20, besonders, bevorzugt (8 +– 4), Drehströmungsbohrungen radial mit gleichmäßigem Abstand und mit im Wesentlichen paralleler Ausrichtung entlang einer Umfangslinie der Rohr-Hülse 10 angeordnet sind.
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Bevorzugt ist die Rohr-Hülse 10 dadurch gekennzeichnet, dass dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 3, bevorzugt 4 bis 20, besonders bevorzugt (8 +– 4), Drehströmungsbohrungen im aufweitenden Abschnitt 12 angeordnet sind.
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Bevorzugt ist die Rohr-Hülse 10 dadurch gekennzeichnet, dass dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 3, bevorzugt 4 bis 20, besonders bevorzugt (8 +– 4), Drehströmungsbohrungen abflussseitig zur engsten Stelle des Ringspalts 31 angeordnet sind.
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Bevorzugt ist die Rohr-Hülse 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Rohr-Hülse 10 samt Endstück 20 in einer Kunststoff-Gehäusehülse 40 mit Pulver-Gas-Strom-Anschluss 41 und Drehströmungsanschluss 42 angeordnet ist und dass eine Schlusskappe 50 mit parallelen Austritts-Spalten 51 abflussseitig zum Endstück 20 über ein Gewinde 54 fixiert ist.
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Bevorzugt ist die Rohr-Hülse 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Rohr-Hülse 10 in einem über eine Anlenkung 60 mit einer rohrförmigen Lanzenhalterung verbundenen Sprühkopf angeordnet ist.
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Bevorzugt ist die Rohr-Hülse 10 dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Anlenkung 60 ein Pulver-Gas-Strom-Schlauch 61 entlang der Längsachse 11 zuflusseitig an den Sprühkopf angeschlossen ist und ein Drehströmungs-Pneumatikschlauch 62 mit einem Führungsmantel 63 parallel zur Längsachse 11 außenseitig mit Abstand zum Anlenkungspunkt an den Sprühkopf angeschlossen ist.
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Bevorzugt ist die Rohr-Hülse 10 dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühkopf über eine Anlenkung 60 an ein Lanzen-Rohr 70 angelenkt ist, wobei das Lanzenrohr mehrteilig mit Teleskopverbindung 71 ausgebildet ist und eine Rastmechanik 72 mit Vorschub/Rückschub-Schalter 73 aufweist, welche über den Führungsmantel 63 ein Abwinkeln/Aufrichten des Sprühkopfes bei ausgezogener Lanze erlaubt.
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Bevorzugt ist die Rohr-Hülse 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrhülse in einem Sprühkopf mit Kunststoffgehäusehülse 40 und Schlusskappe 50 angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander verbundenen Einrichtungen 10, 20, 40 und 50 zusammen 80 bis 180 Gramm, bevorzugt 90 bis 160 Gramm, besonders bevorzugt 140 +– 30 Gramm, wiegen.
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Durch ein Kunststoffgehäuse kann besonders vorteilhaft das endständige Gewicht einer Lanzenhalterung in Kombination mit der neuen, beanspruchten Hülse über deutlich verkürzte Aufladungswege in den vorteilhaften Bereich abgesenkt werden. Solche Vorrichtungen erlauben bevorzugt das Pulverlackieren von Großteilen mit weit über mehrere Meter ausgezogenen Teleskop-Halterungen über längere Zeiträume hinweg.
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Bevorzugt ist ein mehrfach mit einer erfindungsgemäßen Rohr-Hülse 10 pulverbeschichtetes Bauteil, insbesondere mehrfach pulverbeschichtete Basisplatte einer Testvorrichtung 80, aufweisend eine erste Pulverlackschicht 81, eine zweite Pulverlackschicht 82 und mindestens eine dritte Pulverlackschicht 83, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsam ausgehärteten Pulverlackschichten 81, 82, 83 durch die gemeinsame Aushärtung kontinuierliche Übergangsbereiche mit verbesserter, wechselseitiger Haftkraft aufweisen.
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Bevorzugt umfasst ein mehrfach pulverbeschichtetes Bauteil eine Abfolge von faserbeaufschlagten, hoch schlagfest vernetzenden und dauerelastisch aufschmelzenden Pulvern, welche als sich wechselseitig stabilisierende Schichtverbunde aushärtbar sind. Vorteilhaft umfasst ein solcher Schichtverbund thermisch trennende Feuerfest-Stoffe, besonders bevorzugt in Form von Mikrokapseln mit umschlossenem Vakuum und/oder thermischen Phasenübergangsmaterialien.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen. Es versteht sich, dass die vorbeschriebenen, bevorzugten Merkmale, Vorteile und nachfolgenden Ausführungsbeispiele nicht beschränkend aufzufassen sind. Vorteilhafte oder bevorzugte, zusätzliche Merkmale und zusätzliche Merkmalskombinationen, wie sie in der Beschreibung erläutert sind, können im Rahmen der unabhängigen Ansprüche im beanspruchten Gegenstand sowohl einzeln als auch abweichend kombiniert verwirklicht werden, ohne dass der Bereich der Erfindung verlassen würde.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die Figuren veranschaulichen an Hand von Prinzipskizzen...
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1 vorteilhafte Ausführungsform eine Rohr-Hülse 10, welche in einer leichten Kunststoff-Gehäusehülse 40 angeordnet ist, aufweisend entlang einer Umfangslinie der Rohr-Hülse 10 angeordnete Drehströmungsbohrungen 15, welche umittelbar zuflussseitig zur engsten Stelle 31 des Ringspalts 30 angeordnet sind.
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2a und 2b vorteilhafte Anordnung eine Rohr-Hülse 10 in einem Sprühkopf, welcher über eine Anlenkung 60 mit einem schwenkbaren Griff versehen ist, wobei der Griff stufenlos zwischen axialer Ausrichtung (2a) und winkeliger Ausrichtung (2b) verschwenkbar und nach Bedarf arretierbar ist.
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3a und 3b vorteilhafte Anordnung eine Rohr-Hülse 10 in einem Sprühkopf, welcher über eine Anlenkung 60 mit einem Lanzenrohr 70 mit Teleskopverbindung 71 und innen geführtem Pulver-Gas-Strom-Schlauch verbunden ist, wobei der Sprühkopf zwischen axialer Ausrichtung (3a) und winkeliger Ausrichtung (3b) verschwenkbar ist.
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4a Schnittbild und veranschaulichende Prinzipskizze des Schnittbilds eines mit erfindungsgemäßer Hülse dreifach pulverbeschichteten und abschließend ausgehärteten Testblechs.
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4b Schnittbild und veranschaulichende Prinzipskizze des Schnittbilds eines mit einer Hülse gemäß
DE 20 2012 003 115 U1 dreifach pulverbeschichteten und abschließend ausgehärteten Testblechs, wobei die Pulver- und Beschichtungs-Parameter abgesehen von der Hülsenform identisch zu dem Test gemäß
4a gehalten wurden.
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5 Aufsicht eines Testblechs, welches in einer Vorrichtung gemäß
DE 20 2012 003 813 U1 mit 4 sukzessiven Lagen eines schwarzen Pulverlacks beschichtet und abschließend ausgehärtet wurde.
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DETAILLIERTE ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG AN HAND VON AUSFÜHRUNGBEISPIELEN
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Gemäß 1 ist in vorteilhafter Ausführungsform eine Rohr-Hülse 10 in einer leichten Kunststoff-Gehäusehülse 40 angeordnet. Entlang einer Umfangslinie der Rohr-Hülse 10 sind Drehströmungsbohrungen 15 ausgebildet, welche umittelbar zuflussseitig zur engsten Stelle 31 des Ringspalts 30 angeordnet sind. Parallel zur Längsachse 11 über den Pulver-Gas-Strom-Anschluss 41 zugeführtes Pulver-Gas-Gemisch wird in der Kunststoff-Gehäusehülse 40 direkt innenseitig zur Rohr-Hülse 10 axiliar eingeleitet. Die Rohr-Hülse 10 liegt mit ihrem zuflusseitigen Anfang 14 auf einer Quetschdichtung 01 auf und ruht mit dem abflusseitigen Ende 13 auf dem Deckrand 22 des Endstücks 20 auf. Das Endstück 20 ist abflusseitig am Deckrand 22 durch die zweiteilige Schlusskappe 50 fixiert und über eine Quetschdichtung 01 seitlich unter Klemmspannung im Kunststoffgehäuse 40 gehalten. Über ein Gewinde 54 kann die zweiteilige, unter Klemmspannung verbundene Schlusskappe 50 mit sanftem Auflagedruck seitlich zur Austrittsöffnung 23 des Endstücks 20 am abflusseitegen Rand umlaufend anliegend angeordnet werden.
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Im Betrieb wird der Pulver-Gas-Strom entlang der Längsachse 11 auf die von der Hülse umfasste Spitze 21 gelenkt, im aufweitenden Ringspalt 30 – unter Auslenkung des Pulveranteils nach außen – geführt und entlang der Innenfäche der Rohr-Hülse 10 über die Drehströmungsbohrungen 15 mit einem spitzwinkelig über mehrere Bohrungen an die Innenfläche aufgelegten, drehenden Luftschleier im Bereich der engsten Stelle des Ringspalts 31 vermischt und abschließend im Reibkontakt gleichmäßig aufgeladen in den von der Schlusskappe 50 umschlossenen Raum ausgeleitet. Durch den auweitenden Abschnitt 12 der Rohr-Hülse 10 wird dabei zuflusseitig zur engsten Stelle des Ringspalts 31 gleichmäßig der dynamische Druck erhöht und unmittelbar nach Kombination mit dem drehenden Luftschleier wieder gesenkt. Dies vermag zu erklären, warum hier auf extrem kurzer Strecke wider erwarten eine erheblich gleichmäßigere Aufladung des Pulvers beobachtet werden konnte. Die über den Drehströmungsanschluss 42 zuführbare Strömungsluft ermöglicht hoch wirksame Aufladungen des über die parallelen Austritts-Spalte 51 austretenden Pulvers, wie unter 4a und 4b gezeigt werden wird.
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Gemäß 2a und 2b erlaubt eine vorteilhafte Anordnung eine Rohr-Hülse 10 in einem Sprühkopf, welcher über eine Anlenkung 60 mit einem schwenkbaren Griff versehen ist, den Griff stufenlos zwischen axialer Ausrichtung (2a) und winkeliger Ausrichtung (2b) verschwenkbar und nach Bedarf arretierbar auszurichten. In dieser Bauweise kann die Pistolenform bei Bedarf vorteilhaft direkt in eine Stabform gebracht werden, um selbst in engsten Räumen und Nischen eine Pulverbeschichtung vornehmen zu können. Besonders vorteilhaft ist die Anlenkung in beiden Querachsen beweglich ausgebildet und erlaubt sogar winkelige Anordnungen.
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Gemäß 3a und 3b erlaubt eine Rohr-Hülse 10 in einem Sprühkopf, welcher über eine Anlenkung 60 mit einem Lanzenrohr 70 mit Teleskopverbindung 71 und innen geführtem Pulver-Gas-Strom-Schlauch verbunden ist, vorteilhaft den Sprühkopf zwischen axialer Ausrichtung (3a) und winkeliger Ausrichtung (3b) zu verschwenken.
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Für die
4a und
4b wurden 1,5 mm dicke Bleche sukzessive mit Polyester-Pulvern in den Farben Weiß, Schwarz und Rot in der vorbenannten Reihenfolge flächig beschichtet und die Dreifachbeschichtung abschließend bei 180°C für 15 Minuten thermisch ausgehärtet. Pulvereinspeisung, Luftgeschwindigkeit und Blechsorte waren stets gleich. Auch Länge und Durchmesser der verwendeten Aufladungshülsen waren identisch. Lediglich das Design der Hülsen unterschied sich: Als erfindungsgemäße Rohr-Hülse
10 wurde ein Sprühkopf verwendet, wie er in
1 veranschaulicht ist. Als Vergleich diente ein Sprühkopf mit Rohrhülse, wie er in der
DE 20 2012 003 115 U1 offenbart ist. Die beschichteten, ausgehärteten Bleche wurden aufgeschnitten und die Schnittflächen mit einem Mikroskop mit digitaler Bilderfassung untersucht.
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4a gibt das Schnittbild und die veranschaulichende Prinzipskizze des Schnittbilds des mit erfindungsgemäßer Hülse dreifach pulverbeschichteten und abschließend ausgehärteten Testblechs wieder. Die Pulverschichten sind durchgehend 40 +– 20 Mikrometer dick bei einer Gesamtdicke von rund 160 Mikrometern und die einzelnen Schichten sind klar gegeneinander abgegrenzt. Die Außenfläche ist komplett glatt und homogen.
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4b gibt das Schnittbild und die veranschaulichende Prinzipskizze des Schnittbilds des mit einer Hülse gemäß
DE 20 2012 003 115 U1 dreifach pulverbeschichteten und abschließend ausgehärteten Testblechs wieder. Hier ist die gesamte Schichtdicke im Bereich um 60 Mikrometer und die Schichten sind stark vermischt; selbst mehrfaches Anschneiden führte stets zu schlechten, rauhen Schnittflächen, die sich kaum optisch charakterisieren ließen. Die Erfinder führen dies auf einen mangelhaften Zusammenhalt innerhalb der chaotisch durmischten Einzelbestandteile zurück.
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Im direkten Vergleich erweist sich die neu Bauweise der Düse somit als überraschend effektiv: Pulver wird bei gleichen Bedingungen 3fach wirksamer aufgebracht und Mehrfachbeschichtungen mit drei Schichten bilden innig verzahnte, deutlich stabilere und durchgehende Pulver-Lagen aus.
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Besonders vorteilhaft können so selbst unebene und rauhe Substrate und Metallflächen mehrfach und so wirksam beschichtet werden, dass abschließend ein Spachteln oder Glätten entfallen kann und ggf. die erzeugte Multischicht direkt abgeschliffen und poliert werden kann.
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Um genauer zu bestimmen, wie dünn eine Schicht mit der neuen Rohr-Hülse
10 deckend aufgebracht werden kann und ob mehr als drei Schichten bei nur einem Aushärtprozess möglich sind, wurde eine Lochmaske mit einem Streifenmuster in verschiedenen Ausrichtungen 4 Mal zur räumlich begrenzten Beschichtung eines Testblechs gemäß
DE 20 2012 003 813 U1 verwendet.
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Wie
5 veranschaulicht, ist die Aufsicht eines Testblechs, welches in einer Vorrichtung gemäß
DE 20 2012 003 813 U1 mit 4 sukzessiven Lagen eines schwarzen Pulverlacks beschichtet und abschließend ausgehärtet wurde, durch klare, scharfe Grenzen und durchgehende, ohne Auffälligkeiten überlappende Strukturen gekennzeichnet. Die Schichten sind durchgängig um 15 Mikrometer +– 3 Mikrometer dick und zeigen selbst in Bereichen gezielter Dickbeschichtung bei bis zu 0,5 Millimeter Schichtdicke keine Fehler, Ausbrüche, Krater oder Unebenheiten, wie sie bei elektrostatischer Dickbeschichtung häufig auftreten ('Orangenhaut'-Verwerfung).
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Vorteilhaft ist mit der neuen Düse sogar örtlich scharf begrenztes Aufbringen von farblich verschiedenen Pulverlacken im Rahmen von Design- und Schrift-Lackierungen möglich und selbst dickere Schichten können ohne weitere Beeinträchtigungen sauber und präzise ausgehärtet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 01
- Quetschdichtung
- 10
- Rohr-Hülse
- 11
- Längsachse
- 12
- abflusseitig aufweitender Abschnitt
- 13
- abflusseitiges Ende
- 14
- zuflusseitiger Anfang
- 15
- Drehströmungsbohrungen
- 20
- Endstück
- 21
- Spitze
- 22
- abflusseitiger Deckrand
- 23
- Austrittsöffnung
- 30
- Ringspalt
- 31
- engste Stelle des Ringspalts
- 40
- Kunststoff-Gehäusehülse
- 41
- Pulver-Gas-Strom-Anschluss
- 42
- Drehströmungsanschluss
- 50
- Schlusskappe
- 51
- parallele Austritts-Spalte
- 54
- Gewinde
- 60
- Anlenkung
- 61
- Pulver-Gas-Strom-Schlauch
- 62
- Drehströmungs-Pneumatikschlauch
- 63
- Führungsmantel
- 70
- Lanzen-Rohr
- 71
- Teleskop-Verbindung
- 72
- Rastmechanik
- 73
- Vorschub/Rückschub-Schalter
- 80
- mehrfach pulverlackierte Basisplatte einer Testvorrichtung
- 81
- erste Pulverlackschicht
- 82
- zweite Pulverlackschicht
- 83
- dritte Pulverlackschicht
- 84
- vierte Pulverlackschicht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006019643 B4 [0003]
- DE 202012003115 U1 [0003, 0032, 0038, 0040]
- DE 202012003115 [0005]
- DE 202012003813 U1 [0033, 0043, 0044]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- JOT; Ausgabe Februar 2010; Seiten 12 bis 13 [0003]
