DE2346630B2 - Druckluftpistole zum Versprühen eines Mehrkomponentenmaterials - Google Patents
Druckluftpistole zum Versprühen eines MehrkomponentenmaterialsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckluftpistole zum Versprühen eines Mehrkomponentenmaterials
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die Fließbandfertigung von Kraftfahrzeugen, Kühlschränken, Nähmaschinen, Fahrrädern und anderen in
Massen hergestellten Gegenständen hat sich im allgemeinen auf das Farbüberziehen durch Sprühen
gestützt/um diesen Gegenständen den gleichmäßigen, glatten Zier- und Schutzüberzug bzw. -finish zu geben,
den diese erfordern.
Bis ungefähr 1950 waren die fast überall verwendeten Werkzeuge zum Überziehen von Gegenständen mit
einem Sprühmaterial eine äußerlich mischende Druckluftsprühpistole und ein Hochtemperaturofen. Farbe,
eine Mischung aus Pigmenten und Harzen, die in einem flüchtigen fließfähigen Trägermaterial (für gewöhnlich
ein Kohlenwasserstofflösungsmittel) suspendiert sind, wird .zu einer Ganzmetallspriihpistole unter geringem
Druck geführt und durch eine schmale zylindrische Öffnung an dem vorderen Teil der Pistole herausgedrückt.
Dieser schmale zylindrische Strom aus Farbe wird unmittelbar darauf von einem Luftstrahl getroffen,
der unter einem Druck von ungefähr 0,7 bis ungefähr 7 kp/m2 steht. Die Druckluft wird durch eine getrennte
Förderleitung zur Sprühpistole gespeist und tritt aus der Pistole durch eine ringförmige Öffnung, die die
Farbmittelöffnung umgibt, und außerdem aus einer Anzahl von benachbarten Luftöffnungen aus. Die
Druckluftstrahlen bzw. -ströme zerstäuben die fließfähige Farbe, die aus der Farbmittelöffnung austritt, zu
einem Sprühnebel von mehr oder weniger gleichförmigen kleinen Tropfen und formen den Sprühnebel bzw.
das Zersprühte, welches aus Tröpfchen besteht, in einen elliptischen oder fächerförmigen Sprühstrahl oder dgl.
um, welcher zufolge der Vorwärtsgeschwindigkeit der Druckluft in Richtung auf die zu streichenden
Gegenständen vorbewegt und auf diesen Gegenständen abgesetzt wird. Durch Betätigung von Hand oder durch
automatische Betätigung der Sprühpistole wird ein verhältnismäßig glatter und gleichmäßiger und im
wesentlichen kontinuierlicher fließfähiger Farbfilm auf bzw. über der Fläche der Gegenstände erzeugt, wenn
die Gegenstände durch den Überzugsbereich gefördert werden.
Die frisch mit Farbe überzogenen Gegenstände werden durch die Fördereinrichtung auf einem kurzen
Weg aus dem Sprühbereich heraus in einen Ofen bewegt. Der Abstand von dem Sprühbereich zum Ofen
wird als sogenannter Abstrahlbereich bezeichnet (flash-off area), wo ein Teil des Lösungsmittels in dem
fließfähigen Farbfilm sich in die Atmosphäre verflüchtigt. Die Fördereinrichtung bewegt dann die Gegenstände
in einen Ofen hinein, wo die mit Farbe versehenen Gegenstände auf eine Temperatur im Bereich zwischen
ungefähr 177° C und ungefähr 2600C oder sogar mehr
für eine Zeitperiode gebracht werden, die im Bereich von 10 bis 30 Minuten oder mehr liegt. Die Hitzehärtung
der Farbe ist erforderlich, damit der verbleibende Teil des Lösungsmittels in dem Farbfilm verdampft und um
chemische Veränderungen zu fördern oder zu beschleunigen, um so die Oberfläche der Gegenstände mit einem
harten, glatten und im wesentlichen kontinuierlichen, gut bzw. gepflegt aussehenden trockenen Farbfilm zu
versehen.
Obwohl die Kombination des Sprüh-Farbüberziehens und der Behandlung bei hohen Temperaturen einen
ansehnlichen und erwünschten Farbfilm erzeugt, hat die bekannte Farbsprühpistole eine Zahl von ernsthaften
Nachteilen. Eine bemerkenswerte Zahl der Farbtröpfchen wird an den Gegenständen durch die Druckluft
.3
vorbeigetrieben und als sogenanntes Overspray vergeudet. Um das Versprühungsproblem zu beseitigen, sind
teure Filter und andere das überschüssig versprühte Material sammelnde Einrichtungen notwendig. Das
Verdampfen der Lösungsmittel in die Atmosphäre hinein führt nicht allein zu einer gesundheitlichen
Gefahr für die Anstreicher sondern trägt auch wesentlich zur Verunreinigung der Atmosphäre bei.
Darüber hinaus tragen die erhöhten Temperaturen, die in dem Ofen erforderlich sind, um die fließfähige Farbe
zu behandeln bzw. zu härten, bemerkenswert zu den Kosten des Farbspriihens bei, und sie verbrauchen
große Mengen von Naturgas oder anderen knappen Energiequellen. Entsprechend ist der Ofen mit seinen
sorgfältig ausgearbeiteten Einrichtungen, um den Ofen auf genauen Temperaturen zu halten, teuer herzustellen
und zu unterhalten. Die öfen besetzen außerdem beträchtlichen Raum des Fabrikbodens, um die Gegenstände
aufzunehmen, während sie sich an der Fördereinrichtung für Zeitperioden von 10 bis 30 Minuten oder
mehr kontinuierlich bewegen.
Beginnend in den 50er Jahren beeinträchtigten vier aufeinanderfolgende technische Fortschritte die Lage
der äußerlich mischenden Druckluftsprühpistole beim industriellen Lackieren. Diese Fortschritte sind das
elektrostatische Sprühüberziehen, das luftlose Sprühüberziehen, das elektrophoretische Überziehen und das
Pulver-Sprühüberziehen.
Beim elektrostatischen Sprühüberziehen wird eine elektrostatische Ladung auf die Farbteilchen aufgebracht,
so daß die geladenen Teilchen durch elektrostatische Kräfte in Richtung auf die Gegenstände
angezogen und auf diesen abgesetzt werden. Während die ursprüngliche Form des elektrostatischen Lackierens
bzw. Farbüberziehens, das Randsburg-Verfahren Nr. 1, die Metall-Luftsprühpistole beibehielt, beseitigten
nachfolgende Ausführungsformen des elektrostatischen Sprühüberzieheri*; die Metall-Luftsprühpistole. Das
elektrostatische Sprühüberziehen verringerte beträchtlich die Menge des überschüssig versprühten Materials
(Overspray), was zu großen ökonomischen Ersparnissen führte. Weiterhin verminderte die Verringerung des
überschüssig versprühten Materials, welches zum elektrostatischen Sprühüberziehen gehörte, die gesundheitlichen
Gefahren und den Aufwand für überschüssiges Material sammelnde Einrichtungen, der erforderlich
war.
In entsprechender Weise wurde das überschüssig versprühte Material auch durch das luftlose Sprühfarbüberziehen
verringert. Indem die Farbe unter hohem Druck durch die kleine öffnung einer speziell
entworfenen Düse hindurchgedrückt wird, wird die Farbe in einen Sprühnebel oder dgl. von ausreichender
Größe, von ausreichender Qualität und mit ausreichender Fördergeschwindigkeit für industrielles Farbsprühüberziehen
zerstäubt. Das luftlose Sprühfarbüberziehen beseitigte das Farbe vergeudende Ausblasen von
Druckluft.
Das elektrophoretische Farbüberziehen benötigt überhaupt keine Sprühpistole mehr. Zu streichende
Gegenstände werden an einer Fördereinrichtung in ein großes Bad hinein- und durch dieses hindurchgeführt,
welches Harzüberzugsmaterialteilchen enthält, die in einer Flüssigkeit oder einem fließfähigen Medium
suspendiert sind. Während die Gegenstände in dem Bad eingetaucht sind, wird ein elektrisches Feld zwischen
den Gegenständen und einem Elektrodengitter in dem Tank erzeugt, oder der Tank selbst dient als Elektrode.
Das elektrische Feld bewirkt die Bewegung von Harzüberzugsmaterialteilcben in Richtung auf die
Gegenstände und auf die Oberfläche der Gegenstände zu, um einen dünnen Film aus Harzüberzugsmaterial an
■> dem Gegenstand zu bilden.
Auch das Pulverfarbüberziehen benötigt die bekannte Luftsprühpistole nicht mehr. Das Pulver ist trocken,
wobei feingemahlene Partikel oder Teilchen eine Teilchengröße von bis zu ungefähr 200 μ im Durchmes-
Ki ser aufweisen. Das Pulver wird in einen Luftstrom
eingebracht, in diesem mitgeführt und von einem Behälter für fluidisiertes Pulver zu einer elektrostatischen
Pulversprühpistole geliefert, welche den einzelnen Pulverteilchen eine hohe elektrostatische Ladung
π erteilt. Die Pulverteilchen werden auf einem Gegenstand,
der sich auf einem ein Teilchen anziehenden Potential befindet, durch die Wirkung der elektrostatischen
Kräfte und der umgebenden Luft abgesetzt bzw. niedergeschlagen. Die Pulverteilchen bilden einen
_>o Überzug, welcher an der Gegenstandsfläche zufolge der
elektrostatischen Kräfte klebt bzw. haftet, die den abgesetzten geladenen Teilchen und dem auf einem
Partikel bzw. Teilchen anziehenden Potential befindlichen Gegenstand zugeordnet sind.
.'"> Weder das elektrostatische Sprühfarbüberziehen,
noch das d.'ucklose Farbsprühüberziehen, noch das elektrostatische Pulverfarbüberziehen oder das elektrophoretische
Farbüberziehen beseitigt den viel Platz beanspruchenden teueren Hochtemperaturofen, der
i" notwendig ist, um einen akzeptablen glatten und im
wesentlichen gleichförmigen, dekorativen und schützenden Überzug bzw. Finish zu schaffen.
Bei einer Sprühpistole der eingangs genannten Art werden die einzelnen Komponenten des zu versprühen-
ί ■, den Materials erst außerhalb der Sprühpistole miteinander
vermischt (GB-PS 11 84 900), d. h. nachdem sie aus
der Sprühpistole ausgegeben worden sind, so daß kaum eine zufriedenstellende Vermischung der Komponenten
zu erzielen ist.
in Bei einer weiterhin bekannten Sprühpistole mit
Spritzkopf (Zeitschrift: »Kunststoff-Rundschau«, 1969, Seite 126 und 127) werden die Komponenten des zu
versprühenden Materials innerhalb des Spritzkopfes gemischt. Hierbei besteht die Gefahr, daß das Material
;-> sich z.T. bereits innerhalb des Spritzkopfes verfestigt
oder aushärtet, d. h. vor dem Versprühen, so daß eine schlechte Versprühung die Folge ist, wobei schließlich
die Düse verstopft werden kann, so daß mit der bekannten Sprühpistole überhaupt nicht mehr gearbei-
·-·'> tet werden kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art
zu schaffen, um einen Gegenstand mit einem glatten im wesentlichen kontinuierlichen Zier- und Schutzfinish zu
οι versehen, wobei die Verunreinigung der Umgebung
verringert und entweder die Notwendigkeit, einen Ofen vorzusehen, um den Überzug bzw. das Finish zu
behandeln bzw. zu härten, beseitigt ist oder die Zeitdauer minimiert wird, während der der mit einem
■ο Überzug versehene Gegenstand einer erhöhten Temperatur
unterworfen ist.
Dies wird durch eine Drucklufipistole gemäß dem Patentanspruch 1 erreicht.
Mit Hilfe der Druckluftpistole gemäß der Erfindung
Mit Hilfe der Druckluftpistole gemäß der Erfindung
■ . kann eine sorgfältige Mischung der Komponenten
erzielt werden, da die Vermischung der Komponenten innerhalb der Druckluftpistole stattfindet. Dennoch muß
nicht mit der Gefahr gerechnet werden, daß das
Material bereits innerhalb der Druckluftpistole aushärtet oder sich verfestigt. Weiterhin wird bei der
Druckluftpistole gemäß der Erfindung die Druckluft nicht nur zum Zerstäuben der gemischten Komponenten
verwendet, sondern auch zum Reinigen der Druckluftpistole.
Um die Fläche eines Gegenstandes mit einem im wesentlichen kontinuierlichen trockenen Farbfilm hinreichend
zu schützen und zu dekorieren, muß die Fläche mit einem Film von einer Dicke von ungefähr 0,03 bis
ungefähr 0,05 mm bedeckt werden. Trockene Filme von geringer Dicke überdecken nicht die Materialoberflächenunvollkommenheiten
und weisen nicht genug Widerstand gegen Verschleiß und Beschädigung, insbesondere durch Schlag, auf. Trockene Filme von
größerer Dicke tragen unnotwendigerweise zu den Kosten des Überziehens bei und sind häufig auch
weniger widerstandsfähig gegen Abschlagen, Abkratzen und Aufschlagen als dünnere Filme.
Um trockene Filme ohne ablaufendes Farbmaterial oder Farbmaterialrinnen oder nicht akzeptabler Oberflächenrauheit
zu bilden, sollte die Sprühpistole die Farbe in fließfähige Teilchen zerstäuben, deren
maximale Größe einen gegebenen Durchmesser nicht überschreitet und vorzugsweise die meisten Teilchen
einen kleineren Durchmesser haben. Ein Verfahren um zu bestimmen, ob die Zerstäubung hinsichtlich der
Teilchengröße zweckmäßig ist, ist den Durchmesser von Punkten oder Flecken zu messen, die durch Sprühteilchen
gebildet werden, welche auf ein zweckmäßiges Ziel unter gesteuerten bzw. festgelegten Bedingungen
auftreffen. Die Bedingungen, welche in der Praxis bisher zu Grunde gelegt worden sind, beziehen sich auf das
Vorbeiführen eines ungefähr 10 cm χ ungefähr 15 cm flachen Zielgegenstandes durch den Sprühstrahl bzw.
Sprühnebel in Längsrichtung längs seiner Längsabmessung, wobei die eine Fläche in einer senkrechten Ebene
zur Sprühachse in einem Abstand von ungefähr 30 cm von der Sprühquelle mit einer ausreichenden Geschwindigkeit
so vorbeigeführt wird, daß die dem Sprühstrahl bzw. Sprühnebel ausgesetzte Fläche des Ziels im
wesentlichen frei von sich überlappenden Punkten ist. Falls der Mitteldurchmesser der zehn größten Punkte
auf dem Ziel (nachfolgend als Sprühpunktgröße bezeichnet) kleiner ist als ungefähr 0,38 mm, so ist die
Versprühung zum Herstellen von Finishen von hoher Qualität geeignet, obwohl, wo weniger strenge Anforderungen
an den Überzug bzw. den Finish gestellt werden, Versprühungen, die eine Sprühpunktgröße von 0,51 mm
erzeugen, ausreichend sein können. Wenn im Nachfolgenden auf die Sprühpunktgröße der Sprühpartikel
bezug genommen wird, ist zu verstehen, daß die genannte Größe, diejenige Größe ist, die unter den
gerade genannten Bedingungen festgestellt worden ist.
Ganz allgemein gesprochen erfordern Gegenstände zwei aufeinanderfolgende Farbüberzüge. Beispielsweise
erhalten in den Vereinigten Staaten hergestellte Kraftfahrzeugkörper bzw. -karosserien zuerst einen
Grundanstrich aus verhältnismäßig billigen rostbehindernden Materialien. Dieser Überzug wird getrocknet
und glattgesandct, und dann wird der Fahrzeugkörper mit einer Farbe auf Lösungsmittel — Acryl — Basis
durch Übersprühen fertiggestellt. Der Finish-Überzug wird durch herkömmliche Druckluftpistolen oder durch
die neueren elektrostatischen Pistolen aufgebracht. Die Pistolen werden in einem Abstand von ungefähr 20 bis
ungefähr 30 cm von dem Fahrzeugkörper gehalten, und sie versprühen mehrere Hundert bis zu einem Tausend
ecm Farbe pro Minute. Die Pistolen formen die zerstäubten Farbteilchen in ein Muster, welches sich auf
dem Fahrzeugkörper als ein längliches Ellipsenmuster von ungefähr 46 cm Länge und ungefähr 15 cm Breite
an seinen größten Abmessungen absetzt bzw. niederschlägt. Für gewöhnlich hat die Farbe, so wie sie zur
Pistole gefördert wird, eine Viskosität von ungefähr 20 s, was in einem Ford-Nr. 4-Behälter gemessen wird,
und weist 50% Gewichtsanteile an flüchtigen Kohlenwasserstoff-Lösungsmitteln
auf, welche schließlich in die Atmosphäre während des Versprühens, während des sogenannten flash-off und während des Erwärmens,
Trocknens bzw. Aushärtens in die Atmosphäre verdampfen. Die verbleibenden 50% festen Bestandteile
bestehen im wesentlichen aus Acrylharz und den notwendigen Pigmenten und/oder aus metallischen
Flocken, welche dem endgültigen Finish die gewünschte Farbe und das gewünschte Leuchten erteilen. Obwohl
Acrylharze in weitem Maße verwendet werden, um Fahrzeugkörper zu überziehen, können andere Harze,
beispielsweise Alkyd-Melamin- und Polyesterharze, ebenfalls verwendet werden, um Gegenstände zu
überziehen.
Die meisten in den Vereinigten Staaten gefertigten Fahrzeugkörper bewegen sich durch den Sprühüberzugsstand
und darauffolgend durch den Ofen mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 4,5 m/min. Das Sprühfarbüberziehen
dauert ungefähr eine Minute pro Fahrzeug, jedoch erfordert das Erwärmen bzw. Härten
ungefähr 25 Minuten. Das Aushärten von Acrylfarben erfordert Temperaturen im Bereich von ungefähr
2040C.
Den Herstellern von Harzen ist bekannt, daß Harze durch Hinzufügen von zweckmäßigen Chemikalien
anstatt durch Aushärten bei erhöhten Temperaturen in einen festen Film umgewandelt werden können. Die
Umwandlung eines Harzes aus einem verhältnismäßig stabilen fließfähigen Zustand zu einem sehr stabilen
festen Zustand erfordert für gewöhnlich das Hinzufügen eines Katalysators zu dem Harz und ist technisch als
Polymerisation bekannt. Katalysatoren sind Chemikalien, deren Hinzufügung in verhältnismäßig kleinen
Anteilen zu dem Harz die Polymerisation des Harzes beschleunigt oder fördert. Katalysatoren werden im
weitesten Maße verwendet, um die Polymerisation von Harzen., die für dünne Filme verwendet werden, zu
beschleunigen, unter anderem wegen ihrer verhältnismäßig langen möglichen Verarbeitungszeit (Topfzeit).
Topfzeit, so wie dieser Begriff verwendet wird, bedeutet
die Zeitlänge, innerrulb welcher eine Mischung aus Harz und Katalysator unsprühbar wird bzw. nicht mehr
versprüht werden kann, und zwar wegen der Wirkung auf die Viskosität, die durch die rasche Polymerisation
hervorgerufen wird.
Demgemäß sind mit Katalysator versehene Mehrkomponentenmaterialien
zum Übersprühen von Gegenständen mit dünnen Filmen wegen der Schwierigkeiten beim raschen und konsistenten Mischen der
Bestandteile, beim Abreinigen oder Säubern der Mischkammer bei Beendigung des Sprühens und bei
dem richtigen Zerstäuben der mit einem Katalysator versehenen Materialien, insbesondere während des
Beginnens und des Beendigens des Sprühvorganges, nicht verwendet worden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
F i g. 1 ist eine Seitenansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, die teilweise in Schnitt gehalten ist und in
welcher Teile in unterbrochenen Linien gezeigt sind.
(ig. 2 ist eine vergrößerte Querschiiittsarisicht, die
teilweise schematisch den drehbaren Teil und die öffnung der Vorrichtung nach F i g. 1 zeigt, wobei die
Kammer und die öffnung in der Misch- und Materialaussendestellung gezeigt sind.
Fig. 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der
Kammer und der öffnung der Vorrichtung gemäß Fig. 1, wobei die Kammer und die öffnung in der
Materialentnahme bzw. Reinigungslage gezeigt sind. in
In den Fig. 1 bis 3 ist eine Hansprühpistole gemäß
der F.rfindung mit dem Bezugszeichen 10 versehen. Die Handpistole 10 weist einen Hauptpistolenkörperteil 11,
einen Handgriff 12, der von dem Körper in einem Winkel zu diesem vorsteht, und einen Auslöser bzw.
Abzug 13 auf. Der Körper 11, der Handgriff 12 und der Auslöser 13 sowohl als auch andere zweckmäßigerweise
vorgesehene Teile der Pistole 10 sind aus irgendeinem korrosions- bzw. verschleißbeständigem Material hergestellt, welches in bezug auf die zu mischenden
Komponenten und auf das Mehrkomponentenmaterial, welches aus den zu mischenden Komponenten resultiert, chemisch inert ist. Zweckmäßige Materialien
umfassen Aluminium, Aluminiumlcgierungen, Stahl, Stahllegierungen, Kupferlegierungcn, Kunststoffe, bei- 2·>
spielsweise Azetal-Harz, EpoxydHarz, glasgefülltes F.poxydharz, Nylon und glasgefiilltcs Nylon.
!line erste Komponente, die Komponente A, und eine
zweite Komponente, die Komponente ö, eines Mehrkomponentenmaterials strömen in Einlaßöffnungen 16 J0
bzw. 17 hinein, die in den Seiten des Pistolenkörpers 11,
wie in F i g. 2 gezeigt, angeordnet sind. Die Einlaßöffnungen 16 und 17 sind aus zweckmäßigen Materialien
hergestellt, die gegenüber den Komponenten A und B chemisch inert sind. Beispielsweise können Stahl, &
Stahllegierungen, Keramiken und Kunststoffe verwendet werden. Eine Leitung 14 verbindet die Pistole mit
einem Behälter 18, der beispielsweise die Komponente A enthält. Eine Leitung 15 verbindet die Pistole 10 mit
einem Behälter 19, der beispielsweise die Komponente *<> B enthält.
Das Mehrkomponentenmaterial, das aus der Pistole versprüht wird, kann irgendein mit einem Katalysator
versehenes Mehrkomponentenmaterial sein, das in Teilchen zerstäubt wird, die eine Sprühpunktgröße von «
ungefähr 0,38 mm oder weniger aufweisen, und das durch Luft bzw. an der Luft getrocknet werden kann, um
einen getrockneten Film zu bilden, der ein leichtes Handhaben innerhalb von ungefähr 30 Minuten
ermöglicht. Zum Zwecke der Erläuterung ist ein w zweckmäßiges mit Katalysator versehenes Mehrkomponentenmaterial ein Zweikomponenten-Polyurethan-Harz System, welches ein Präpolymer oder ein
Additionsprodukt aufweist, welches freie Isocyanatgruppcn aufweist, die verwendbare bzw. brauchbare «
Filme in Kombination mit einem Katalysator, einem Beschleuniger oder einem Vernetzungsmittel, beispielsweise monomcres Polyol oder Polyamin, bilden können.
Der Behälter 18 enthält die Komponenten A, welche ein zweckmäßiges Isocyanat-F.ndgruppcn-Polymcr ist, und «>
der Behälter 19 beinhaltet die Komponente B, welche ein /weckmäßiges polyfunktionalcs reaktionsfähiges
Amin oder Polyol ist. Die Behandlung b/w. Aushärtung
von Polyurethan wird durch Mischen des Präpolymers mit polyfunktionalcn reaktionsfähigen Aminen und «
Polyolcn herbeigeführt.
F.in Schlauch 20 liefert Druckluft odri anderes (Jas
aus einer Quelle 21 zur Sprühpistole 10 durch ein
zweckmäßigs (nicht gezeigtes) Regulierventil durch
Verbindung des Schlauches 20 mit einer Kupplung 22. Ein verschiebbares Ein-Aus-Ventil 23 steuert die Zufuhr
von Druckluft zur Pistole 10. Druckluft wird verwendet, um das gemischte Komponentenmaterial, welches von
der Pistole 10 ausgesendet wird, zu zerstäuben, und um das Sprühmuster, welches von der Pistole ausgesendet
wird, zu formen. Weiterhin wird die Druckluft verwendet, um die Pistole 10 von im wesentlichen dem
gesamten Rest der Bestandteile A und β bei Beendigung
ihres Zuflusses zu der Pistole zu reinigen.
Wie in Fig. 1 gezeigt, hat der Auslöser 13 eine zweckmäßige Länge und ist mit der Pistole schwenkbar
verbunden. Der Auslöser 13 ist um eine durch einen Bolzen 24 gebildete Achse mit der Pistole schwenkbar
verbunden, welcher verwendet wird, um den Auslöser an der Pistole zu haltern.
Schwenkverschiebung des Auslösers 13 in Richtung auf den Handgriff 12 bewirkt, daß der Auslöser mit
einem Ventilplunger 25 in Eingriff tritt und diesen niederdrückt, welcher seinerseits ein Luftventil 26
betätigt. Das betätigte Luftventil 26 ermöglicht, daß Luft zur Vorderkammer einer durch Luft betätigten
Einrichtung 27 strömt, welche an dem hinteren Ende des Hauptkörpers U der Pistole 10 angeordnet ist. Die
durch Luft betätigte Einrichtung 27 weist einen doppelt wirkenden Kolben 28 auf, dessen Kolbenstange 29
innerhalb des hohlen Endes eines Drehzylinders 30 verschiebbar aufgenommen ist. Die Verbindung eines
Zapfens 30a, der in dem Zylinder 30 befestigt ist, mit einer schraubenförmigen Nut 22a in der Stange 29 formt
die Axialbewegung der Kolbenstange in Drehbewegung des Drehzylinders 30 um seine Achse um.
Der erhöhte Luftdruck wirkt gegen den Kolben 28, bewirkt, daß die Kolbenstange 29 sich nach hinten
bewegt, und diese wiederum bewirkt, daß der Zylinder 30 sich aus seiner normalen Stellung herausdreht.
Entsprechend bewegt sich, wenn Druckluft zur hinteren Kammer der durch Luft betätigten Einrichtung 27 durch
die Freigabe des Auslösers 13 gespeist wird, die Kolbenstange nach vorn, um demgemäß den Zylinder
30 in der entgegengesetzten Richtung zu drehen.
Ein Flansch an dem vordersten Ende des Zylinders 30 ist in einem Schlitz an dem hinteren Teil des drehbaren
Teiles 35 aufgenommen. Der Teil 35 weist in sich eine Mischkammer 36 auf und ist mit einer öffnung 37
versehen. Der drehbare Teil 35, der in den Zeichnungen gezeigt ist, hat eine äußere Fläche 35a, die als eine
Drehfläche um die Achse der Kammer 36 gebildet ist, und der kann aus irgendeinem zweckmäßigen Material,
beispielsweise einer Stahllegierung, hergestellt sein. Drehung des Zylinders 30 bewirkt eine entsprechende
Drehung des Teiles 35 und demgemäß eine Drehung der Mischkammer 36 und der öffnung 37. Die Drehung des
Teiles 35 ermöglicht die Zufuhr der Bestandteile bzw. Komponenten A und B in die Mischkammer 36 durch
die öffnungen 38 und 39. Es wird bemerkt, daß die öffnung 37 sich nicht nach vorn, nach hinten oder
seitlich in bezug auf die vordere Fläche der Pistole 10 vor, während noch auf die Drehung des Teiles 35
folgend bewegt. Dies ist bedeutsam, um zu allen Zeiten die erforderliche Zerstäubung des Überzugsmatcrials zu
erreichen.
In der Pistole 10 ist die öffnung 37 für das fließfähige
Material in zusammenwirkender Beziehung mit der Druckluft-Zerstäubungscinrichtung 40 durch I.agerflachen 4Od und 42a des Pislolcnkörpcrs gehaltet t. Die
äußere Flache 35« des Teiles 35 (F i g. 2 und 3) weist eine
kugelförmige oder sphärische und eine zylindrische Drehfläche auf. Ein Drucklager 11 drückt den Teil .35
durch den Zylinder 30 nach vorn. Die äußere Fläche 35a wird demgemäß mit der Lagerfläche 41a des Pistolenkörpers
10 in Berührung gehalten, welcher mit dieser in konformen Eingriff tritt und die Bewegung des Teiles 35
längs seiner Drehachse beschränkt. Die Lagerfläche 41a weist einen Abschnitt 41 b auf, welcher hohe Schmiereigenschaften
hat, um die Reibung zu verringern und um die Drehfreiheit des Teiles Ϊ5 zu erhöhen. Die
Lagerfläche 42a tritt mit der zylindrischen äußeren Fläche des Teiles 35 in konformen Eingriff, welche der
öffnung 17 für das fließfähige Material benachbart angeordnet ist und die Bewegung des Teiles 35 in
seitlicher Richtung in bezug auf die Öffnungen 45 und 46 der Druckluft-Zerstäubungseinrichtung 40 begrenzt.
Nuten 15b in der äußeren Fläche 15a des Teiles 35 gestatten, daß Luft an der Lagerfläche 42a vorbeistreicht.
Der drehbare Teil 35 ist innerhalb des Körpers in der Pistole 10 angeordnet. Der Teil 15 weist eine öffnung
37, aus welcher das Material heraus ausgesendet wird, die Mischkammer 36, in welcher die Mischung der
Komponenten A und B herbeigeführt wird, und weiterhin eine Mehrzahl von Einlaßöffnungen oder
öffnungen 38 und 39 auf, die mit der Mischkammer 36 verbunden sind und entweder mit den Behältern 18 und
19 der Komponenten A und B des Mehrkomponentenmaterials oder mit der Druckluftquelle 21, wie in F i g. 3
gezeigt, verbunden werden können, um die Mischkammer zu reinigen.
In der Zeichnung sind die Querschnitlsabmessungen der Mischkammer 36 und der öffnung 37 rund
dargestellt, und die Querschnittsabmessungen der Mischkammer und der öffnung sind als im wesentlichen
gleich dargestellt. Es kann sehr gut sein, daß unter bestimmten Arbeitsumständen, die öffnung 37 einen
Durchmesser oder einen Querschnittsaufbau hat, der von dem Durchmesser bzw. von dem Querschnittsaufbau
der Kammer 36 verschieden ist.
Die Komponente A wird in die Mischkammer 36 durch die öffnung 38 und die Einlaßöffnung 16
eingeführt, welche ein zweckmäßiges Prüfventil, wie in F i g. 2 gezeigt, aufweist. Die Komponente B wird in die
Mischkammer 36 durch die öffnung 39 und die Einlaßöffnung 17, welche im Winkelabstand von
ungefähr 180° von der Einlaßöffnung 16 angeordnet ist, eingeführt. Es ist selbstverständlich, daß eine Mehrzahl
von kleinen öffnungen für jede der großen öffnungen 38 und 19 verwendet werden kann. Das Einführen der
Komponenten A und B in tangentialer Richtung in bezug auf die Mischkammer 36 scheint zu einer
Turbulenz zu führen, die ausreichend ist, um das richtige Mischen und das Einwirken der Bestandteile aufeinander
herbeizuführen. Es ist jedoch zu verstehen, daß die öffnungen 38 und 39 die Mischkammer 36 in
Sehnenrichlung schneiden können und nach hinten von der öffnung 37 in ungleichen Absländen angeordnet
sein können, solange ein richtiges Mischen und Einwirken der Bestandteile verwirklicht wird.
Die vorderen Endteile 41 und 42 bilden das Vorderende der Pistole 10, schließen den vorderen Teil
des Hauplpistolenkörpers 11 ab und schaffen außerdem
Lagerflächen, um den Teil 35, wie vorangehend beschrieben, in Stellung zu bringen bzw. in Stellung zu
halten. Die vorderen Endteile 41 und 42 sind in zweckmäßiger Weise an dem Körper befestigt, um so
mit dem Körper in Schraubeingriff zu treten, und sie können aus dem gleichen Material wie dem des
Hauptkörpers 11 hergestellt sein. Die Vorderendteile 41 und 42 haben eine innere Fläche, welche zusammen mit
der äußeren Fläche des vorderen Abschnitts des Teiles 35, einen Luftdurchgang 43 zu dem vorderen Teil der
Pistole 10 schaffen.
Eine Luftkappe 44 weist ein Paar von Druckluft ausgebenden Öffnungen 45, die an gegenüberliegend
angeordneten Vorsprüngen angeordnet sind, und eine
oder mehrere luftaussendende öffnungen 46 auf, die die
öffnung 37 für das fließfähige Material umgeben. Die Luftkappe 44 ist an dem Pistolenkörper 10 vermittelt
eines mit Gewinde versehenen Festhalterringes 44 befestigt. Luftöffnungen 46 richten Druckluft in
Richtung auf das Mehrkomponentenmaterial, das aus der öffnung 17 austritt, um so das ausgesendete
Material in Teilchen zu zerstäuben, die eine solche Teilchengröße aufweisen, um einen Qualitäts-finish auf
dem Gegenstand vorzugsweise mit einer Sprühpunktgröße von ungefähr 0,38 mm oder weniger zu schaffen.
Weiterhin wird die Druckluft, die von den öffnungen 45 ausgeht, verwendet, um die zerstäubten Teilchen in ein
elliptisches oder fächerförmiges Sprühmuster umzugestalten. Ein zweckmäßiger Leitungsdruck in dem
Schlauch 20 für die zum Zerstäuben des Mehrkomponentenmaterials verwendete Luft, welches von der
öffnung 17 ausgegeben wird, liegt im Bereich zwischen ungefähr 3,5 bis ungefähr 7,1 kp/cm2.
In den Fig. I und 3 ist der Auslöser in seiner nichtsprühenden Lage oder Reinigungslage dargestellt
und die öffnungen 18 und 19 sind so angeordnet, daß die Komponenten A und B nicht in die Mischkammer 36
eintreten können. Die öffnungen 18 und 39 des Teiles 15
sind nun durch eine Luftkammer 48, die in dem Körper 11 an dem hinteren linde des Teiles 15 gebildet ist, mit
der Druckluftqiielle 21 in Verbindung. Reinigungs- bzw.
Abblasluft unter zweckmäßigem Druck, welche durch den Schlauch 20 zugeführt wird, strömt aus der
Luftkammer 48, durch die öffnungen 38 und 39 hindurch
■to und aus der öffnung 37 heraus. Diese Stellung der
öffnungen ist am besten in F i g. 3 zu sehen.
Unter Berücksichtigung des vorangehend Geschilderten wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnung
die Arbeitsweise der Mehrkomponenten-Sprühpistole 10 wiedergegeben.
Eine Bedienungsperson drückt den Auslöser 13, Luft strömt zur Vorderkammer der durch Luft betätigten
Einrichtung 27, zieht den Kolben 28 zurück und dreht dadurch den Teil 35 und seine Mischkammer 36. Der
Teil 35, welcher die Mischkammer 36 aufweist, wird von seiner Reinigungslage, wie in Fig. 3 gezeigt, in seine
Sprühlage, wie in Fig. 2 gezeigt, verdreht. Die öffnungen 38 und 39 sind nun mit den Förderleitungen
14 bzw. 15 für die fließfähigen Komponenten im wesentlichen in Ausrichtung. Die Komponenten A und
B werden in die Mischkammer 36 durch öffnungen 38 bzw. 39 in tangentialer Richtung eingeführt. Eine rasch
sich durchwirbelnde Materialmenge wird innerhalb der Mischkammer 36 gebildet, so daß die Komponenten A
und B sorgfällig gemischt werden. Druckluft, welche von den öffnungen der Luflkappe 44 ausströmt, tritt mit
der Mischung der Komponenten A und B, welche aus der öffnung 37 ausgegeben werden, in Wechselwirkung,
um die Mischung in Teilchen mit einer Sprühpunktgrößc von ungefähr 0,38 mm oder weniger zu zerstäuben,
und um das Versprühte der Komponentenmaterialtcilchen zu formen, Die Luft wird durch die Luftkappe 44
von der Quelle 21 durch Durchgänge 41 und 49
zugeführt.
Das Unterbrechen der Fortführung des Sprühvorganges wird dadurch herbeigeführt, daß der Auslöser 13 in
seine Normal — oder Säuberungsstellung in Schwenkbewegung zurückkehrt, indem die Bedienungsperson
den auf den Auslöser 13 ausgeübten Druck freigibt. Das Freilassen des Auslösers bewirkt, daß der Kolben 28
sich nach vorn bewegt, um dadurch den Teil 35 mit seinen Öffnungen 18 und 39, seiner Kammer 36 und der
öffnung 37 zu drehen. Die Öffnungen 38 und 39 sind verschiebungsmäßig von den Leitungen 14 und 15
getrennt bzw. nicht mit diesen in Ausrichtung und dadurch von den entsprechenden Komponentenbehältern
18 und 19 getrennt. Wenn sich der Teil 35 bewegt, bewegen sich die Öffnungen 38 und 39 bis sie vollständig
zur Druckluftkammer 48 freigelegt sind. Ein wesentlicher Anteil der Luft, die von der Quelle 21 herströmt,
wird nun aus der Kammer 48 durch die Öffnung 38 und 39, die Kammer 36 und die Öffnung 37 herausgeführt,
wodurch die Öffnungen gesäubert bzw. abgereinigt werden, die Mischkammer und die Öffnung von allem
Rest des Komponentenmaterials gereinigt werden und gefährliches Verkleben der Sprühpistole verhindert
wird.
Die Bewegung des Teiles 15 in die Säuberungstellung beendet in keinem Fall den Druckluftstrom von den
Öffnungen in der Liiftkappe 44, wie dies am besten in
Fig. 3 zu sehen ist. Dies ist ein bedeutsames Merkmal,
da es sicherstellt, daß der abgereinigte Rest ebenso wie das Mehrkoniponentenmaterial von der Öffnung 37
während des normalen .Sprühvorganges ausgegeben wird, in Teilchen in der gewünschten Sprühpunktgröße
von ungefähr 0,18 mm (15 mil) zerstäubt wird und auf dem Gegenstand ohne Zerstörung seines Überzugs
bzw. Finishs abgesetzt bzw. niedergeschlagen wird.
Wenn die Pistole 10 für eine längere Zeitperiode nicht verwendet werden soll, sollte ein Ein-Aus-Ventil 23 in
die Ausstellung bewegt werden, um den Druckluftstrom zur Pistole zu beendigen.
Wenn auch die Druckluftpistole 10, die in den F i g. 1 bis 3 der Zeichnung gezeigt ist, eine in der Hand
gehaltene oder von Hand betätigbare Pistole ist, so kann die Erfindung in entsprechender Weise auch in einer
ferngesteuerten oder automatischen Pistole verwirklicht werden. Darüber hinaus, obwohl die Sprühpistole
10 keine elektrostatische Pistole ist, kann die Erfindung auch auf eine elektrostatische Pistole angewendet
werden.
Eine Stuhlmetallfläche, die zu überziehen ist, ist
sauber, dicht und frei von Staub, Wachs, Fett, öl, Rost und anderem fremden Material. Die Metallfläche wird
vorzugsweise sandgeblasen, und der gesamte Rest des Sandblasstaubs wird mit Toluol oder einem Dampfentfettungsmiltel
entfernt.
Die Komponente A ist eine Mischung aus Materalien, die durch die Sherwin-Willams Co. in Cleveland, Ohio
hergestellt wird. Ungefähr 300 Volumenteile Harz, welches unter dem Namen Polane verkauft und die
Kennummer 179825 (16) trägt, wird mit ungefähr 117
Volumenteilen eines Rcduzicrmillcls gemischt, welches die Kennummer R7K69 trägt. Die Komponente Bist ein
ungemischter und nicht reduzierter Katalysator V66V28, welcher durch die oben genannte Firma
verkauft wird. Die Komponenten werden der Pistole 10 mit einer Strömungsgeschwindigkeit der Komponente
A von 4i7 cem/rnin und von 50ccm/min der Komponente
B zugeführt. Der Leitungsdruck für die Komponente
A beträgt ungefähr 4,9 kp/cm2, und der Leitungsdruck für die Komponente B beträgt ungefähr
4,2 kp/cm2. Der Zerstäubungsluft-Leitungsdruck beträgt ungefähr 6,4 kp/cm2, um eine Sprühpunktgröße von
weniger als 0,38 mm zu erreichen. Die Pistole 10 wird in
ίο einem Abstand von ungefähr 25 bis ungefähr 37 cm von
dem Substrat während des Aussendens und Zerstäubens des Materials gehalten. Der Durchgang bzw. ein Schritt
der Pistole ist ungefähr halbwegs überlappt. Nach ungefähr 30 Minuten ist die Fläche des Polyurethanfilms
ausreichend getrocknet, um eine leichte Handhabung zu gestatten. Nach dem Aushärten des Films über Nacht ist
dieser im wesentlichen hart. Der erzeugte Film hat eine Dicke von ungefähr 0,03 mm, erscheint im wesentlichen
kontinuierlich zu sein und hat eine Festigkeit bzw. Zähigkeit, einen Abriebwiderstand, einen Schlagwiderstand,
einen chemischen Widerstand und Lösungsmittelbeständigkeit, wie für Hochqualitätsfinishe erforderlich.
Selbstverständlich kann die Zeit, um einen harten Film zu erzeugen bis auf 30 Minuten verringert werden,
indem der Film einer erhöhten Temperatur von ungefähr 82CC ausgesetzt wird.
Eine Stahlmetallfläche, welche zu übersprühen ist, ist
ω sauber, frei von Staub, Wachs, Fett, öl, Rost und
anderem fremden Material. Die Metallfläche wird vorzugsweise sandgeblasen, und der gesamte Rest des
Sandblassraubes wird mit dem Toluol oder einem Dampfentfettungsmittel entfernt.
π Der Bestandteil A ist eine Mischung aus Materialien,
die durch die oben genannte Firma hergestellt wird. Ungefähr 600 Volumenteile Harz, welches unter dem
Namen Polane verkauft wird und die Kennummer 179825 (16) trägt, wird im Behälter 18 mit ungefähr 206
Teilen des Reduziermittels mit der Kennummer R7K69 gemischt. Die Komponente B ist eine Mischung von
ungefähr 500 Volumenteilen des Katalysators V66V27 und ungefähr 140 Volumenteilen des Reduziermittels
R7KT39, die beide durch die oben genannte Firma vertrieben werden. Die Komponenten werden in die
Pistole 10 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von ungefähr 403 ccm/min der Komponente A und mit einer
Strömungsgeschwindigkeit der Komponente S von ungefähr 64 ccm/min eingeführt. Der Leitungsdruck für
die Komponente A und für die Komponente B1 und der
Leitungsdruck für die Zersläubungsluftleitung haben die gleichen Werte wie vorangehend genannt. Die Pistole
10 wird in einem Abstand von ungefähr 25 bis ungefähr 37 cm von dem Substrat während des Aussendens und
Zerstäubens des Materials weggehalten. Der Durchgang bzw. Schritt der Pistole ist ungefähr halbwegs
überlappt. Nach ungefähr 30 Minuten ist die Fläche des Polyurethanfilms im wesentlichen trocken, um eine
leichte Handhabung zu gestatten. Nach Aushärtung des Filmes über Nacht ist dieser im wesentlichen hart. Der
entstandene Film ist im wesentlichen gleichförmig mit einer Dicke von ungefähr 0,03 mm und hat Zähigkeit
bzw. Festigkeit, Abriebwiderstand, Schlagfestigkeit, chemische Beständigkeit und Lösungsmittelbeständig-
b5 keil wie für einen Qualitätsfinish erforderlich.
Claims (4)
1. Druckluftpistole zum Versprühen eines Mehrkomponentenmaterials,
bestehend aus einem Pistolenkörper, der mit separaten Quellen einer ersten und einer zweiten zu mischenden und zu versprühenden
Komponente und weiterhin mit einer Druckluftquelle verbunden ist, einem Druckluftzerstäuber an
dem Pistolenkörper zur Bildung eines Sprühnebels aus Mehrkomponentenmaterial und aus einer
Ventilanordnung innerhalb des Pistolenkörpers zur Verbindung des Druckluftzerstäubers mit den
Komponentenquellen oder mit der Druckluftquelle, dadurch gekennzeichnet, daß eine bewegbare
Mischkammer (35) innerhalb des Pistolenkörpers (11,41,42) gehaltert ist und einün Teil mit einer
Ausgabeöffnung (37) für das gemischte Mehrkomponentenmaterial aufweist, der als Bestandteil des
Druckluftzerstäubers (40) ausgebildet ist, die Mischkammer (35) in bezug auf den Pistolenkörper (11,41,
42) zwischen einer ersten Stellung, in welcher Mehrkomponentenmaterial durch die Mischkammer
(35) zur Ausgabeöffnung (37) strömt, und einer zweiten Stellung bewegbar ist, in welcher die
Mischkammer (35) die Strömung von Mehrkomponentenmaterial absperrt und Druckluft durch die
Mischkammer (35) und die Ausgabeöffnung (37) strömt, und daß die Mischkammer (35) durch
Eingriffsflächen (35a, 4ta) der Mischkammer (35) und des Pistolenkörpers (41) die Ausgabeöffnung
(37) weder in Längsrichtung längs der Achse noch in seitlicher Richtung in bezug auf den Druckluftzerstäuber
(40) bewegend gehaltert ist.
2. Sprühpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (35) innerhalb
des Pistolenkörpers (11, 41, 42) zwischen zwei winkelmäßig um die Achse ihrer äußeren Fläche
verschobenen Arbeitsstellungen drehbar beweglich ist, und zwar zwischen einer Sprühstellung, in
welcher Öffnungen (38, 39) der Mischkammer (35) mit den Quellen (18, 19) der Komponenten
verbunden sind und gleichzeitig die äußere Fläche (35a,} der Mischkammer (35) die Druckluftströmung
absperrt, und einer Nichtsprühstellung, in welcher die Öffnungen (38,39) der Mischkammer (35) mit der
Druckluftquelle (21) ausgerichtet sind und gleichzeitig die äußere Fläche (35a; die Quellen (18, 19) der
Komponenten absperrt.
3. Sprühpistole nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Fläche (35a; der
Mischkammer (35) im Durchmesser in Längsrichtung längs ihrer Drehachse abnehmend ausgebildet
ist und daß der Pistolenkörper (41, 41a; mit der
äußeren Fläche (35a; übereinstimmend zwecks Verhinderung von Bewegung der Ausgabeöffnung
(37) längs ihrer Achse und seitlich in bezug auf den Druckluftzerstäuber (40) ausgebildet ist.
4. Sprühpistole nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Fläche (35a) der
Mischkammer (35) einen kugelförmigen Teil (35a; aufweist und daß der Pistolenkörper (11, 41, 42)
einen kugelförmigen Teil (41a; aufweist, der mit der äußeren Fläche (35a; der Mischkammer (35) im
Eingriff angeordnet ist.
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