DE4235651C2 - Verfahren zum Durchlauf-Vakuumbeschichten sowie Durchlauf-Vakuumbeschichtungskammer - Google Patents
Verfahren zum Durchlauf-Vakuumbeschichten sowie Durchlauf-VakuumbeschichtungskammerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum
Durchlauf-Vakuumbeschichten der Oberflächen
prismatischer Werkstücke aus Holz oder Kunststoff
mit flüssigen Auftragsmitteln, wie Lacken,
Imprägnierungen, Farben usw., bei dem die Werkstücke
in Richtung ihrer Längsachsen durch eine
Vakuumbeschichtungskammer gefördert, in der Kammer mit
einem Auftragsmittelnebel beaufschlagt und während des
Passierens der Austrittsöffnung der Kammer durch einen
schleierartigen Auftragsmittelvorhang geführt werden.
Die Erfindung betrifft außerdem eine
Durchlauf-Vakuumbeschichtungskammer zum Beschichten von
prismatischen Werkstücken aus Holz oder Kunststoff
mit flüssigen Auftragsmitteln, wie Lacken,
Grundierungen, Imprägnierungen, Farben, die in
einen aus Zuführstrecke und Abführstrecke bestehenden
Förderer eingebaut ist und die mit einer
Besaugungsanlage sowie mit einer
Auftragsmittelzuführ- und Dosiereinrichtung verbunden
ist, eine Werkstückeintritts- sowie eine
Werkstücksaustrittsöffnung aufweist sowie innen mit
Werkstückführungsrollen ausgerüstet ist, welche mittels
Austausches und/oder Einstellbarkeit an die Größe und
Form der Prismenquerschnitte der in Richtung ihrer Längsachsen
durch die Kammer geförderten Werkstücke angepaßt sind,
wobei zumindest die Werkstücksaustrittsöffnung mit
einer auswechselbaren Schablone ausgerüstet ist, welche
eine in der Form dem Prismenquerschnitt des jeweiligen
Werkstücks exakt angepaßte, in der Größe mit einem
geringen, im Innern der Kammer einen
Auftragsmittelvorhang verursachendes Übermaß
ausgebildete Werkstückdurchlaßöffnung aufweist,
insbesondere zur Ausübung eines Verfahrens nach den
Ansprüchen 1 bis 4.
Die Durchlauf-Vakuumbeschichtungstechnik basiert auf der in
der DE 37 40 201 A1 beschriebenen Art. Diese ist seit
vielen Jahren Stand der Technik und hoch
fortentwickelt. Sie zeichnet sich durch hohe
Arbeitsgeschwindigkeit, rationellen
Auftragsmittelverbrauch und insbesondere auch durch
hohe Umweltverträglichkeit aus.
Beim Durchlauf-Vakuumbeschichten wird an der
Austrittsseite der Kammer zwischen der Schablone
(Matrize) und dem passierenden Werkstück ein
schleierartiger Auftragsmittelvorhang gebildet. Zu
diesem Zweck ist die auswechselbare Schablone in der
Form dem Querschnitt des Werkstückes exakt
nachgebildet, jedoch in der Größe mit einem gewissen
Übermaß versehen, so daß zwischen den Innenkanten bzw.
den Begrenzungen der Schablonenöffnung und dem
Werkstück ein allseitig um den Werkstückquerschnitt
herumlaufender, gleichmäßig großer Spalt verbleibt.
Durch diesen Spalt hindurch strömt die Außenluft in die
stark besaugte (Vakuum)-Kammer mit sehr hoher
Geschwindigkeit und unter starker Wirbelbildung,
wodurch die Auftragsflüssigkeit auf den Oberflächen des
Werkstückes niedergeschlagen wird. Passiert kein
Werkstück die Schablone, dann bildet sich in der Kammer
vor der austrittsseitigen Schablone ein zur
Schablonenmitte orientierter trichterartiger
Auftragsmittelvorhang und das flüssige Auftragsmittel
wird von der eintretenden Luft mitgenommen.
Die Menge des aus die Werkstückoberfläche
niedergeschlagenen, flüssigen Auftragsmittels - der
Materialabtransport - ist eine Funktion von
Luftgeschwindigkeit und Volumenstrom der Luft.
Während der Passage eines streng prismatischen
Werkstückes durch die austrittsseitige Schablone kann
durch Konstanthalten des Unterdruckes und Bestimmung
des günstigsten Spaltes zwischen Werkstück und
Schablone sowie durch angepaßte Fördergeschwindigkeit
der Werkstücke ein homogener Auftragsmittelniederschlag
mit konstanter Qualität und in gewünschter Stärke
erzielt werden.
Diese konstanten Bedingungen ändern sich bei rein
prismatischen Werkstücken jeweils dann, wenn das
Vorder- und das Hinder-Ende des Werkstückes die
Schablonenöffnung der Austrittsseite passieren. Der
Übergang des trichterförmigen Auftragsmittelvorhanges
in den das Werkstück umhüllenden Auftragsmittelnebel
und umgekehrt, führt dazu, daß an den Werkstückenden
ein Auftragsmittelüberschuß niedergeschlagen wird.
Dieser trocknet dann schlecht ab, bzw. es bilden sich
Tropfen, die nach der Trocknung noch fließfähig sind
und die beim anschließenden Abstapeln auf die bereits
getrockneten, sauberen, beschichteten Oberflächen der
Werkstücke fallen.
Kritisch wird die Situation auch dann, wenn die
Querschnitte rein prismatischer Werkstücke stark
gegliedert sind, z. B. eine sehr schmale und
verhältnismäßig tiefe Längsnut an einer Kante
aufweisen. In solchen Fällen kann die Schablone dieser
Längsnut nicht nachgeformt werden, zumindest kann der
Abstand zwischen den Nutwänden und der Schablone nicht
eingehalten werden, so daß innerhalb der Nut
unkontrollierbare Strömungsverhältnisse herrschen, die
wiederum einen Auftragsmittelüberschuß in der Nut zur
Folge haben. Es kommt vor, daß infolgedessen
Nut-Feder-Profile nicht zusammengefügt werden können,
weil die aufgetrocknete Auftragsmittelschicht zu dick
ist.
In der Praxis gibt es aber auch Werkstücke, die nicht
rein prismatisch geformt sind, sondern z. B. am Vorder
und/oder am Hinterende Abschrägungen, Abstufungen oder
dergleichen aufweisen. Passiert ein derartiges Vorder-
oder Hinterende mit Abstufung die Schablone der
Austrittsseite der Kammer, dann ist zwischen der
abgestuften Oberfläche und der Schablone beim Passieren
ein viel zu großer Spalt vorhanden, d. h. die Funktion
Volumenstrom und konstante Geschwindigkeit der Luft
ist gestört, und damit gibt es keine mit den anderen
Oberflächen äquivalente Beschichtung. Ebensolche
Bedingungen herrschen immer dann, wenn Werkstücke z. B.
Querrillen, Quernute oder Sacklöcher aufweisen; der
häufigste Fall ist der, daß ein großer
Auftragsmittelüberschuß beispielsweise in Sacklöchern
niedergeschlagen wird.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde das eingangs genannte
Verfahren und die eingangs genannte
Durchlauf-Vakuumbeschichtungskammer so weiterzubilden,
daß eine homogene Beschichtung der Enden gestuft oder
anderweitig von der Prismenform örtlich abweichender
und auch in der Prismenform fein gegliederter
Werkstücke unter Vermeidung von
Auftragsmittelüberschüssen durchgeführt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich das
eingangs genannte Verfahren erfindungsgemäß dadurch,
daß Stellen der Werkstücke, an denen die Oberfläche
örtlich begrenzt gegenüber der Prismenoberfläche in
Richtung Querschnittsmitte zurückweicht oder versetzt
ist, möglichst unmittelbar vor oder während der Passage
des Auftragsmittelvorhanges, zeitgesteuert kurzfristig
mit einem in Stärke, Form und Richtung einstellbaren
Druckluftstrom beaufschlagt und dabei von
Auftragsmittelüberschüssen befreit werden, und daß
Bereiche der Werkstücke, an denen der
Prismenquerschnitt stark, insbesondere fein gegliedert
ist, wie es bei Nut-Feder-Profilierung der Fall ist , möglichst
unmittelbar vor oder während der Passage des
Auftragsmittelvorhanges und während der Dauer der
Werkstückpassage durch den Auftragsmittelvorhang
ständig mit einem in Stärke, Form und Richtung
einstellbaren Druckluftstrom beaufschlagt und an diesen
Bereichen von Auftragsmittelüberschüssen befreit
werden.
Zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe
kennzeichnet sich die eingangs genannte
Durchlauf-Vakuumbeschichtungskammer erfindungsgemäß
dadurch, daß an der Außenwand der Kammer wenigstens ein
zur Werkstückdurchlaßöffnung abstandseinstellbarer und
zur Ebene der Werkstückdurchtrittsöffnung
winkelverstellbarer Druckluft-Form-Düsensatz
angeordnet und mittels eines einstellbaren
Druckluftdosierventiles und eines zeitgesteuerten
Sperrventiles mit einer Druckluftquelle verbunden
ist, und daß im Inneren der Kammer, nahe der
austrittsseitigen Werkstücksdurchlaßöffnung
wenigstens eine zur
Werkstückoberfläche gerichtete, abstands- und
winkeleinstellbare Druckluft-Formdüse oder ein
-Formdüsensatz angeordnet ist, welcher mittels eines
Druckluftdosierventiles sowie eines eigenen,
zeitgesteuerten Sperrventiles mit der Druckluftquelle
verbunden ist.
Bei dem genannten Verfahren und der Kammer nach der
Erfindung wird auf den ersten Blick hin gesehen, dem
Grundprinzip der Vakuum-Beschichtungstechnik zuwider
gehandelt. Normalerweise wird nämlich alles getan, um
ein "Vakuumleck" zu vermeiden oder, wenn unvermeidbar,
so klein wie möglich zu halten, damit die
unterdruckerzeugenden Saugaggregate nicht unnötig
belastet werden. Die Erfindung bricht mit dieser
bisherigen Praxis und beaufschlagt die Vorder- und
Hinterenden unmittelbar vor oder beim Passieren der
austrittsseitigen Schablone mit Druckluft. Diese
kurzzeitige Druckluftstrahlbeaufschlagung hat zweierlei
Effekte. Ein scharfer, flach geformter Druckluftstrahl
kann sich kurzfristig als Sperre zwischen der Öffnung
der Schablone und dem Auftragsmittelvorhang im Inneren
der Kammer legen, und er kann bereits vorher im
Überschuß niedergeschlagenes Auftragsmittel aufgrund
seiner Blaswirkung entfernen.
In Versuchen hat sich ergeben, daß diese kurzfristige
Druckluftstrahlbeaufschlagung Farbüberschüsse
beseitigt, ohne den Auftrag des Auftragsmittels negativ
zu beeinflussen.
Bei Werkstücken, die am Vorder- und/oder Hinterende
oder auch auf der Länge versetzte Oberflächen haben,
Schrägabstufungen aufweisen, Quernute aufweisen usw.,
wird erfindungsgemäß, vorzugsweise von außen, beim
Passieren der Schablone an der Austrittsseite der
Kammer kurzfristig ein Druckluftstrahl ausgestoßen.
Dieser Strahl hat die Form einer flachen Wand. Sein
Effekt ist wiederum zweifach. Bei der Passage der
tieferliegenden Oberfläche wirkt der Druckluftstrahl
so, als würde die gegenüberliegende Kante der
Schablonenöffnung in Richtung der tieferliegenden
Werkstückoberfläche herabgezogen, so daß der
Auftragsmittelschleier an der tiefergezogenen "durch
Druckluft erzeugten" Schablonenkante entsteht, so daß
der Auftragsmittelniederschlag in gleicher Weise
erfolgt, wie bei den anderen Werkstückoberflächen. Der
zweite Effekt ist der reine Blaseffekt, durch den etwa
bereits vorher niedergeschlagener
Auftragsmittelüberschuß entfernt wird. Der Effekt tritt
auch bei Quernuten in der gleichen Weise ein. Wenn die
Werkstückoberfläche Sacklöcher aufweist, dann genügt es
unmittelbar vor oder während der Passage einen
Druckluftformstrahl in die Sacklöcher zu treiben, um
Auftragsmittelüberschüsse wegzublasen. Alle diese
Druckluftbeaufschlagungen erfolgen zeitgesteuert, und
zwar immer dann, wenn die betreffende Stelle des
Werkstückes die passende Düse erreicht hat. Die
Beaufschlagung wird beendet, und zwar ebenfalls
zeitlich gesteuert, wenn die betreffende Abweichung der
Werkstückoberfläche die jeweilige Düse passiert hat.
Bei Werkstücken mit starker und feiner Gliederung,
insbesondere mit tiefen, schmalen Nuten bei
Nut-Feder-Profilen, wird mit entsprechend
eingestellten,
in der Kammer angeordneten Flachdüsen unmittelbar vor
oder während der Passage des Auftragsmittelvorhanges
ein Druckluftstrom oder -strahl in die Nut geblasen, so
daß jeglicher Auftragsmittelüberschuß entfernt wird.
Das Ergebnis dieses Vorgehens beim Verfahren und der
Durchlauf-Vakuumbeschichtungskammer besteht darin, daß
keine tropfenden Vorder- und Hinterenden mehr
auftreten, daß Längsnute bei Nut-Feder-Profilen wegen
des vermiedenen Auftragsmittelüberschusses einwandfrei
zusammensteckbar sind, daß Querverzapfungen und
Querverbindungen mit anderen Werkstücken zuverlässig
herstellbar sind, daß Querabstufungen, Schrägen sauber
beschichtet sind.
Um den jeweils günstigsten Effekt mit der geringsten
Druckluftmenge zu erzielen, kommt es darauf an, daß die
Druckluftformdüsen die geeignete kleinstmöglichste
Größe, die günstigste Form haben und daß sie auch in
Bezug auf das passierende Werkstück optimal anstellbar
sind. So z. B. die Fächer- oder Flachstrahldüsen, die
exakt in die Nutmitte gerichtet sein sollen und dabei
waagerecht und mittig zum Nutquerschnitt blasen sollen.
Bei anderen Düsen kommt es auch auf den Abstand und auf
den Anstellwinkel zur Oberfläche mit an. Es ist daher
sinnvoll, wenn jede einzelne Düse in Bezug auf das
Werkstück abstands- und lagerichtungsverstellbar ist.
Ebenso ist erfindungsgemäß für jede einzelne Düse oder
jeden Düsensatz der Vordruck verstellbar und dem Zweck
anpaßbar.
Bei der Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 2
wird die Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen
Verfahrens dadurch verbessert, daß die Werkstücke
während der Beschichtung vor, innen und hinter der
Kammer mit hoher, insbesondere Sogkräften
widerstehender, Lagepräzision gefördert und dabei mit
einstellbar hochkonstanter Geschwindigkeit bewegt
werden.
Die auf das Werkstück einwirkenden Luftkräfte sind
vorzugsweise im Bereich der Austrittsöffnung der Kammer
extrem hoch, und durch die erfindungsgemäß vorgesehene
Druckluftbeaufschlagung kommen weitere Kräfte hinzu, so
daß die Förderung mit exakter Lageführung erfolgen muß.
Außerdem kommt es sehr darauf an, daß die
Fördergeschwindigkeit hoch konstant ist, denn der
Zeitpunkt der Druckluftbeaufschlagung muß immer dann
erfolgen, wenn ein Werkstückende oder eine Unebenheit
die für diesen Fall zuständige Druckluftformdüse
passiert.
Zur Auslösung zeitgerechter Blasvorgänge ist gemäß
Anspruch 3 vorgesehen, daß das Verfahren zeitgesteuert
arbeitet, indem an der Eintrittsseite der Kammer ein
Sensorschalter vorgesehen ist, welcher abhängig von der
Fördergeschwindigkeit einen Zeitschalter bzw. eine
Zeitsteuer-Schalteinheit auslöst und je nach
Geschwindigkeit dafür sorgt, daß die Blasvorgänge zum
geeigneten Zeitpunkt ausgelöst werden. Zweckmäßig ist
es, das Verfahren derart weiterzubilden, daß die
Werkstückabtastung berührungsfrei erfolgt.
Die Durchlauf-Vakuumbeschichtungskammer ist
zweckmäßigerweise gemäß Anspruch 6 zumindest oberhalb
der Werkstückdurchlaßöffnung mit einer vorzugsweise
mehrteiligen, schallgedämmten Flachdüse bzw. einem
Flachdüsensatz versehen.
Auch die Weiterbildung gemäß Anspruch 7 schlägt
vorzugsweise eine geräuschgedämmte
Flachstrahldüsenanordnung vor, die
in der Kammer neben der Werkstückbahn horizontal und in
die Längsnut gerichtete Düsenstrahlen aussenden kann.
Gemäß Anspruch 8 sind auch in der Kammer
Druckluftformdüsen vorgesehen, die nahe der
Werkstücksaustrittsöffnung, also der Schablone auf der
Austrittsseite, bei Unterbrechungen der Oberfläche bei
Vertiefungen oder Sacklöchern eine formangepaßte
Druckluftbeaufschlagung durchführen können.
Bei allen Düsenanordnungen ist darauf zu achten, daß
ihre Strahlen unmittelbar vor, vorzugsweise während der
Passage des Auftragsmittelvorhanges auf das Werkstück
treffen.
Es ist ferner darauf hinzuweisen, daß derartige Düsen
von allen Seiten her - insbesondere auch von unten -
gegen die Werkstückoberfläche gerichtet vorgesehen
werden können, wenn dies die spezielle Form des
Werkstückes erfordert.
Bei der Weiterbildung gem. Anspruch 9 wird auf die
Konsistenz des jeweiligen Auftragsmittels Rücksicht
genommen. So kann es je nach Zähigkeit o. dgl. des
Auftragsmittels günstig sein, mit Strahldüsen zu
arbeiten, während andere Auftragsmittel besser mit
Diffusordüsen gehandhabt werden können.
Entsprechend der Weiterbildung nach Anspruch 10 sieht
die Erfindung vor, daß alle Düsen bedarfsabhängig mit
einem zwischen 7-9 bar einstellbaren Vordruck arbeiten.
Gemäß Anspruch 11 ist es günstig, dafür zu sorgen, daß
die Luftaustrittsöffnung jeder Düse für Druckluft nicht
näher als 2 bis 3 mm vom jeweils höchsten Bereich der
Werkstückoberfläche eingestellt wird.
Gemäß Anspruch 12 wird die Lagekonstanz der Förderung
der Werkstücke in der Kammer und die Geschwindigkeit
dadurch erreicht, daß eine Bürstenwalzenfördereinheit
vorgesehen ist, die lastunabhängig synchron arbeitet
und daß mit Abstand über den Bürstenwalzen ein
höheneinstellbarer und druckeinstellbarer
Andruckrollensatz vorgesehen ist, der die Werkstücke
niederhält, während Seitenführungsrollen, die
einstellbar beiderseits der Führungs- und Förderstrecke
angeordnet sind, die Linearität in Längsrichtung
sichern.
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 13 berücksichtigt die
Tatsache, daß die höchste mechanische Beanspruchung
durch Luftkräfte beim Passieren der Austrittsöffnung
der Kammer stattfindet. Daher ist vorgesehen, daß
an der Austrittsöffnung außen eine
Zahnscheibenauszugseinrichtung angeordnet ist, welche
mit einstellbarer Geschwindigkeit lastunabhängig
synchron angetrieben ist.
Zweckmäßig ist es gemäß Anspruch 14, daß die
Zahnscheibenauszugseinrichtung eine um eine lotrecht
verlaufende Achse drehend angetriebene, am Umfang
gezahnte, auswechselbare Zahnscheibe sowie eine ihr mit
Abstand gegenüber angeordnete Gegendruckrolle aufweist
und daß der Umfang der Zahnscheibe wenigstens
näherungsweise an das Kantenprofil der jeweilige
Werkstücke formschlüssig angepaßt ist. So kann die Zahnscheibe
so ausgebildet sein, daß sie in die
Breite und Tiefe einer Werkstück-Längsnut eingreift.
Mit dieser Weiterbildung können beliebig gestaltete
Querschnitte von Werkstücken erfaßt und zuverlässig
gegen Quer- und Sogkräfte und infolge der Zahnscheibe
auch geschwindigkeitskonstant geführt werden.
Gemäß Anspruch 15 ist außerhalb, und zwar an der
Eintrittsseite der Vakuumbeschichtungskammer, in
definiertem Abstand, ein Sensorschalter vorgesehen, der
auf das jeweils passierende Vorder- und Hinterende der
Werkstücke mit einer Schalterhandlung anspricht.
Gemäß Anspruch 16 ist dieser Sensorschalter
vorzugsweise als Lichtschranke ausgebildet, welche
gemäß Anspruch 17 eine Zeitschalteinrichtung betätigt,
die als Zeitsteuereinrichtung dafür sorgt, daß alle
Düsen, ob Formdüsen, Punktdüsen oder
Düsensätze stets dann in Tätigkeit treten, wenn eine
dafür vorgesehene, zu beaufschlagende Stelle oder Unebenheit
der Werkstückoberfläche die betreffende Düse
passiert.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß
ausgebildeten Durchlauf-Vakuumbeschichtungskammer,
anhand welcher auch die Ausübung des Verfahrens
erläutert werden kann, ist in den Zeichnungen
schematisch dargestellt.
Es zeigen
Fig. 1 eine Schema-Schnittansicht der
erfindungsgemäß ausgebildeten
Durchlauf-Vakuumbeschichtungskammer,
eingebunden in eine Förderstrecke,
Fig. 2 eine perspektivische Schemadarstellung der
Kammer gem. Fig. 1 in vereinfachter
Wiedergabe,
Fig. 3 u. 3a Schema-Schnittansichten der Ausbildung des
Auftragsmittelvorhanges, an der
Austrittsschablone ohne bzw. mit
Druckluftbeaufschlagung,
Fig. 4 eine Schema-Ansicht eines gegliederten und
gestuften sowie mit Querunterbrechungen der
Oberfläche versehenen Werkstückes,
Fig. 5 eine Stirnansicht gem. Pfeil V in Fig. 4.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine
Durchlauf-Vakuumbeschichtungskammer 1. Diese ist
üblicherweise als dicht schließende Kammer ausgebildet
und an eine kräftige Saugeinrichtung (nicht
dargestellt) angeschlossen. Ferner ist eine ebenfalls
aus Einfachheits- und Übersichtlichkeitsgründen nicht
dargestellte Auftragsmittel-Dosier- und
Zuführeinrichtung vorgesehen. Die
Durchlauf-Vakuumbeschichtungskammer, im folgenden
einfach Kammer 1 genannt, ist in den Verlauf einer aus
Zu- und Abförderer bestehenden Förderstrecke 2
eingeschaltet. Die Förderrichtung ist mit Pfeil 3
angegeben.
Durch die Kammer 1 hindurch verlängert sich die
Förderstrecke 2 in einem synchron mit einstellbarer
Geschwindigkeit antreibbaren Bürstenwalzentransporteur
4. Fixiert während des Transportes wird mittels eines
verstellbaren Andruckrollensatzes 5, bei dem auch der
Andruck einstellbar ist. Die Seitenführung übernehmen
Seitenführungsrollen 6 beiderseits der Förderstrecke.
Die Kammer 1 hat an der Werkstückeintrittsseite eine
Werkstückeintrittöffnung 7 und an der
Werkstückaustrittsseite eine nicht näher in
Einzelheiten wiedergegebene Werkstückaustrittsöffnung
in Form einer Schablone 8. Die Schablone 8 (Matrize)
ist leicht auswechselbar. Sie hat eine
Werkstückdurchtrittsöffnung 9, welche dem Querschnitt
zum Beschichten der Werkstücke 10 formgetreu, jedoch
mit einem gewissen allseitigen Übermaß, angepaßt ist.
Die Fig. 3 zeigt, daß zwischen der Schablone 8 und dem
Werkstück 10 ein Spalt 11 besteht, durch den Luft in
den Unterdruck der Kammer 1 in starkem Strom eingesaugt
wird, so daß sich ein Auftragsmittelschleier 12
ausbildet, der in gestrichelten Linien wiedergegeben
und angedeutet ist.
Die Werkstücke 10 sind hauptsächlich prismatisch
langgestreckt und können aus Holz, Kunststoff oder auch
aus Metall bestehen.
Die Auftragsmittel sind flüssig, z. B. Lacke,
Grundierungen, Farben, Imprägnierungen usw.
Durch den starken Sog im Spalt 11 entsteht ein
Düseneffekt mit intensiver kräftiger Verwirbelung, so
daß in diesem Auftragsmittelvorhang Auftragsflüssigkeit
enthalten ist, die sich bei Berührung mit dem Werkstück
10 auf dessen Oberflächen niederschlägt. Die Dicke oder
Menge der aufgeschlagenen Schicht von Auftragsmittel
hängt davon ab, wie schnell das betreffende Werkstück
durch den Auftragsmittelvorhang 12 gefördert wird, wie
stark oder groß der Volumenstrom der Luft und dabei die
Luftgeschwindigkeit ist - hinreichende
Auftragsmittelzufuhr vorausgesetzt -. Aus diesen
Erläuterungen geht hervor, daß eine konstante
Fördergeschwindigkeit der Werkstücke 10 durch die
Kammer 1 Voraussetzung für einen homogenen
Auftragsmittelniederschlag ist. Deshalb sind die Walzen
des Bürstentransporteurs 4 von einem
geschwindigkeitseinstellbaren aber lastunabhängig
arbeitenden Synchronantrieb angetrieben, damit die
jeweils erforderliche Transportgeschwindigkeit der
Werkstücke 10 eingestellt und auch konstant eingehalten
werden kann.
Durch Fig. 3 wird erkennbar, daß der Spalt 11 zwischen
Schablone 8 und Werkstück 10 eine charakteristische
Größe ist. Es ist aber auch ersichtlich, daß dann, wenn
das Werkstück 10 die Austrittsöffnung 9 passiert, hohe
Sogkräfte auf das Werkstück 10 einwirken. Deshalb ist
es wichtig, daß die Gegendruckrollen des verstellbaren
Andruckrollensatzes 5 mit der nötigen Kraft
niederhaltend auf das Werkstück 10 einwirken, um diesen
Sogkräften zu widerstehen.
Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß der
Auftragsmittelniederschlag stets dann gestört ist, wenn
sich die Breite des Spaltes 11 verändert.
Solche Änderungen können auftreten, wenn das Vorderende
während des Transportes in den Bereich des
Auftragsmittelvorhanges 12 und in die Austrittsöffnung
9 der Schablone 8 eintritt und ebenso, wenn das
Hinterende aus der Austrittsöffnung 9 austritt. In der
Regel entstehen an den Stirnkanten der Werkstücke 10
vorne und hinten Auftragsmittelüberschüsse, die während
der späteren Durchlauftrocknung nicht aushärten und
noch während des späteren Stapelns flüssig bleiben und
auf Werkstücke 10 abtropfen können.
Es wurde gefunden, daß sich dieses Abtropfen von
Auftragsmittelüberschuß vermeiden läßt, wenn in der
Kammer 1 in unmittelbarer Nähe der Schablone 8, also
dann, wenn die Werkstückvorderkante den
Auftragsmittelvorhang 12 passiert, kurzfristig eine
Druckluftformdüse 13 in Betrieb genommen wird, bis die
Vorder- oder Hinterkante des Werkstücks 10 den
Auftragsmittelvorhang 12 passiert hat. Diese
Druckluftformdüse 13 führt zu einer Veränderung der
Gestalt des Auftragsmittelvorhanges 12, und sie vermag
durch reine Blaswirkung Auftragsmittelüberschüsse von
der Oberfläche des Werkstückes 10 zu entfernen. Um bei
geringstem Luftverbrauch eine optimale Wirkung zu
erzielen, ist es erforderlich, daß die
Druckluftformdüse 13 abstands- und richtungsveränderbar
gegen die Werkstückoberfläche angeordnet ist.
Ähnliche Verhältnisse treten auf, wenn die Werkstücke
10 wie die Fig. 4 zeigt, am Vorderende eine Abstufung
14, danach einen schräg ansteigenden Abschnitt 15
aufweisen, um erst dann in eine ebene Fläche
(Oberfläche 16) überzugehen oder wenn Quernute 17 über
die Oberfläche verlaufen oder wenn Sacklöcher 18
vorhanden sind.
Die Fig. 3 zeigt, daß auch in diesen Fällen die
Ausbildung des Auftragsmittelvorhanges gestört ist,
weil die Breite oder der Querschnitt des Spaltes 11
verändert ist. Für diesen Zweck sind an der
Austrittsseite der Kammer 1 Druckluftformdüsen 19 in
Bezug auf das Werkstück abstands- und winkelverstellbar
befestigt, die dann in Betrieb gesetzt werden, wenn
derartige Stellen 14, 15, 17 den Auftragsmittelvorhang
12 bzw. die Werkstückaustrittsöffnung 9 passieren.
Die Fig. 3a zeigt den Effekt der außen angeordneten
Druckluftformdüsensätze 19. Der Druckluftstrahl
vorzugsweise aus Fächerdüsen, wirkt, als würde die
Schablone verkleinert, d. h. der Auftragsmittelschleier
12 wird in die in Fig. 3a in strichpunktierten Linien
angedeutete Lage gedrängt. Auf diese Weise entstehen
während der Passage der Stellen 14, 15, 17 der
Werkstücke 10 Verhältnisse, die denen angenähert sind,
die während der Passage der ebenen Oberfläche 16
herrschen. Infolgedessen erfolgt bereits an solchen
Stellen am Eingang, aber auch während der Passage der
Quernute 17, eine nahezu homogene Beschichtung mit
Auftragsmittel. Etwaige Auftragsmittelüberschüsse
werden zusätzlich durch die reine Blaswirkung von der
Oberfläche entfernt.
Durch entsprechende Winkeleinstellung und
Abstandseinstellung und Einstellung des Blasdruckes und
Wahl der Düsen, kann dieser Effekt sowohl dem
Auftragsmittel als auch der Form des jeweiligen
Werkstückes angepaßt werden. Wenn jedoch z. B.
Sacklöcher 18 passieren, dann ist es sinnvoll, in der
Kammer zusätzlich oder an Stelle der Druckluftformdüsen
13 an geeigneter Stelle einstellbare Punktdüsen
einzubauen. In vielen Fällen kann durch geeignete
Einstellung der außen angebrachten Druckluftformdüsen
19 die Arbeit der innenliegenden Druckluftformdüsen 13
ersetzt werden, was insbesondere dann vorteilhaft ist,
wenn Sacklöcher 18 von Überschüssen zu befreien sind.
Die Erfahrungen haben gezeigt, daß mit diesem Vorgehen,
das an sich der üblichen Arbeitsweise mit Kammern 1
zuwider handelt, indem Druckluft in den mit großem
Aufwand erzeugten Unterdruck eingeblasen wird - der
Unterdruck demnach geschwächt wird -, vielseitig
gestaltete, gestufte und profilierte Werkstücke homogen
beschichtet werden können.
Die Schablone 8 läßt sich meistens engen und tiefen
Seitennuten bei Nut-Feder-Profilen der Werkstücke 10
dicht nachformen. Das Ergebnis ist, daß in der Nut 20
während der Passage der Werkstückaustrittsöffnung 9 ein
größerer Spalt vorhanden ist, als der Spalt 11 zwischen
den übrigen Oberflächen. Die Folge ist, daß auch in der
Nut Auftragsmittelüberschüsse entstehen und
niedergeschlagen werden, so daß beim späteren
Verarbeiten der Werkstücke 10 Schwierigkeiten bestehen,
Nut- und Feder ineinanderzufügen. Für diesen Zweck sind
in der Kammer 1 wiederum möglichst nahe des
Auftragsmittelvorhanges 12 bzw. der Austrittsöffnung 9
Druckluftformdüsen 21, vorzugsweise
Flachstahlstrahldüsen, einstellbar angeordnet, welche
so ausgerichtet werden, daß sie ihren Druckluftstrom
symmetrisch in die Tiefe der Nut 20 richten. Je nach
Einstellung des Blasdruckes und der Form der Düsen läßt
sich erreichen, daß das Auftragsmittel aus der Nut
entfernt wird, soweit es in Form einer Schicht auf den
Nutoberflächen haftet, bzw. niedergeschlagen wurde, so
daß lediglich die in die Oberfläche der Nut
eingedrungene Auftragsmittelmenge verbleibt. Auf diese
Weise kann nach dem Abtrocknen der Werkstücke 10 ein
müheloses Zusammenfügen von Nut und Feder vorgenommen
werden. Im Gegensatz zu den Düsen 13 und 19 arbeitet
die Düse 21 während der Werkstückpassage
kontinuierlich. Die anderen Düsen 13 und 19 arbeiten
jeweils nur zeitlich gesteuert kurzfristig, wenn die
betreffenden Stellen 14, 15, 17, 18 in der Nähe oder im
Auftragsmittelvorhang 12 sind, bzw. die
Werkstückaustrittsöffnung 9 passieren.
Für die Düsen 13, 19, 21 werden zweckmäßigerweise
schallgedämmte Flachstahlstrahldüsen bzw. Düsensätze
verwendet. In die Druckluftzuleitung zu diesen Düsen
13, 19, 21 sind Stellventile 22 eingebaut, und
Sperrventile 23 dienen zwischen einer Druckluftquelle
24a zum Ein- und Ausschalten der Düsen 13, 19, 21. Die
Stellventile 22 werden anwendungsabhängig so
eingestellt, daß die Düsen 13, 19, 21 einen Vordruck
haben, der zwischen 7 und 9 bar liegt.
Bei bestimmten Auftragsmittelkonsistenzen können alle
Düsen 13, 19, 21 oder auch einige als Diffusordüsen
ausgebildet werden, wenn sich damit bessere Ergebnisse
erzielen lassen.
Bei der Passage unebener Werkstückoberflächen muß
darauf geachtet werden, daß der geringste Abstand einer
Öffnung der Düsen 13, 19, 21 von der höchsten
Werkstückoberfläche 16 oder der entsprechenden
Seitenkante eine Größe von ca. 2-3 mm nicht
unterschreitet.
Um die Düsen 13, 19, 21 ein- und auszuschalten, ist
eine Zeitsteuereinrichtung 24 vorgesehen, die sich auf
die Werkstückfördergeschwindigkeit einstellen läßt und
die für jedes der Sperrventile 23 eine bestimmte
Einschaltzeit und Einschaltdauer bestimmt. In Gang
gesetzt wird diese Zeitsteuereinheit 24 von einem
Sensorschalter 25, vorzugsweise einer Lichtschranke,
die in definiertem Abstand außen an der Eintrittsseite
der Kammer 1 angeordnet ist, über der Förderstrecke 2,
oder neben derselben liegt und auf die Werkstückvorder-
und -hinterenden anspricht, so daß das Zeitprogramm in
Gang gesetzt wird.
Damit die Zeitsteuerung funktionieren kann, ist höchste
Geschwindigkeitskonstanz erforderlich. Damit die
Homogenität des Auftragsmittelniederschlages gesichert
ist, muß allerhöchste Lagepräzision der Werkstücke 10
während der Förderung gegenüber den durch
Druckluftbeaufschlagung noch stärker mechanisch
beanspruchten Werkstücken gesichert werden. Deshalb ist
unmittelbar im Anschluß an die
Werkstückaustrittsöffnung 9 ein sogenannter
Zahnscheibenauszug bzw. eine
Zahnscheibenauszugseinrichtung 26 vorgesehen. Diese
besteht aus einer um eine lotrecht verlaufende Achse
angetriebene Zahnscheibe 26 (siehe die zu Fig. 1
herausgezogene Draufsicht), die lastunabhängig synchron
angetrieben wird und mit einem gewissen Druck mit ihrer
Zahnung gegen die Seitenkante der Werkstücke faßt,
wobei eine in den Figuren nicht gezeigte Gegenrolle den
Andruck auffängt. Die Zahnscheibe 26 ist leicht
auswechselbar ausgebildet und wird zweckmäßig so
angewendet, daß sie in Nute 20 eingreift. Durch den
Andruck und den formschlüssigen Eingriff der
Zahnscheibe 26 in die Nute 20 der Werkstücke 10 werden
die Werkstücke gegen hebende oder senkende oder
ratternd wirkende Kräfte von Blas- und Sogdrücken
fixiert und geführt, und die Zahnscheibe sorgt außerdem
mit ihrer Zahnung für Fördergeschwindigkeitskonstanz.
Bisher wurden nur Anwendungsfälle beschrieben, bei
denen die Düsen 13, 19, 21 von oben oder von der Seite
her gegen das Werkstück 10 gerichtet sind. Diese
Darstellung dient lediglich der Übersichtlichkeit. Es
ist selbstverständlich, daß Düsen entsprechender
Gestaltung auch von unten gegen das Werkstück gerichtet
werden können, wenn Längsnute oder Quernute oder
Abstufungen dies erfordern.
In der beschriebenen Ausgestaltung der
Durchlauf-Vakuumbeschichtungskammer 1 schlägt sich der
Gedanke nieder, daß man, unter Zuwiderhandlung der
bisherigen Praxis den Unterdruck in der
Vakuumbeschichtungskammer 1
so wenig wie nur irgend möglich schwächt, und zwar
durch geformte, gezielte, zeitlich gesteuerte
Druckbeaufschlagung, entweder an der passenden Stelle
des jeweils passierenden Werkstückes oder an passenden
und erforderlichen Stellen des Querschnittes, wodurch
man ohne Beeinträchtigung des Vakuumbeschichtens den
beschichtenden Auftragsmittelvorhang verformen und
entstandene Auftragsmittelüberschüsse entfernen kann.
Die Erfindung ist nicht nur auf das dargestellte und
beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr
stellt dieses nur eine vorteilhafte Ausgestaltungsform
des Erfindungsgedankens dar.
Claims (17)
1. Verfahren zum Durchlauf-Vakuumbeschichten der
Oberflächen prismatischer Werkstücke aus Holz oder
Kunststoff mit flüssigen
Auftragsmitteln, wie Lacken, Imprägnierungen,
Farben, bei dem die Werkstücke in Richtung ihrer Längsachsen
durch eine Vakuumbeschichtungskammer
gefördert, in der Kammer mit einem
Auftragsmittelnebel beaufschlagt und während des
Passierens der Austrittsöffnung der Kammer durch
einen schleierartigen Auftragsmittelvorhang geführt
werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß Stellen der Werkstücke, an denen die Oberfläche
örtlich begrenzt gegenüber der Prismenoberfläche in
Richtung Querschnittsmitte zurückweicht oder
versetzt ist, möglichst unmittelbar vor oder
während der Passage des Auftragsmittelvorhanges
zeitgesteuert kurzfristig mit einem in Stärke, Form
und Richtung einstellbaren Druckluftstrom
beaufschlagt und dabei von
Auftragsmittelüberschüssen befreit werden, und daß
Bereiche der Werkstücke, an denen der
Prismenquerschnitt stark, insbesondere fein
gegliedert ist, wie es bei
Nut-Feder-Profilierung der Fall ist, möglichst unmittelbar vor
oder während der Passage des
Auftragsmittelvorhanges und während der Dauer der
Werkstückpassage durch den Auftragsmittelvorhang
ständig, mit einem in Stärke, Form und Richtung
einstellbaren Druckluftstrom beaufschlagt und an
diesen Bereichen von Auftragsmittelüberschüssen
befreit werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Werkstücke während der Beschichtung vor, in
und hinter der Kammer mit hoher, insbesondere
Sogkräften widerstehender Lagepräzision
gefördert und dabei mit einstellbarer
hochkonstanter Geschwindigkeit bewegt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1
oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Werkstück-Vorder- und -Hinterenden
unmittelbar vor oder beim Eintritt in die Kammer
von einem Sensor-Schalter abgetastet werden,
welcher eine die Werkstückgeschwindigkeit
berücksichtigende Zeitsteuer- und Schalteinheit
betätigt, die ihrerseits die Druckluftzuschaltung
lageorientiert zum Werkstück und zeitgesteuert
aus löst.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Werkstücke vom Sensor-Schalter
berührungsfrei abgetastet werden.
5. Durchlauf-Vakuumbeschichtungskammer zum Beschichten
von prismatischen Werkstücken aus Holz oder Kunststoff
mit flüssigen Auftragsmitteln, wie
Lacken, Grundierungen, Imprägnierungen, Farben
die in einen aus Zuführstrecke und
Abführstrecke bestehenden Förderer eingebaut ist
und die mit einer Besaugungsanlage sowie mit einer
Auftragsmittelzuführ- und Dosiereinrichtung
verbunden ist, eine Werkstückeintritts- sowie eine
Werkstücksaustrittsöffnung aufweist sowie innen mit
Werkstückführungsrollen ausgerüstet ist, welche
mittels Austausches und/oder Einstellbarkeit an die
Größe und Form der Prismenquerschnitte der in Richtung ihrer Längsachsen
durch die Kammer geförderten Werkstücke
angepaßt sind, wobei zumindest die
Werkstücksaustrittsöffnung mit einer
auswechselbaren Schablone ausgerüstet ist, welche
eine in der Form dem Prismenquerschnitt des
jeweiligen Werkstücks exakt angepaßte, in der Größe
mit einem geringen, im Innern der Kammer einen
Auftragsmittelvorhang verursachendes Übermaß
ausgebildete Werkstückdurchlaßöffnung aufweist,
zur Ausübung eines Verfahrens nach den
Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß an der Außenwand der Kammer (1) wenigstens ein
zur Werkstückdurchlaßöffnung (9)
abstandseinstellbarer und zur Ebene der
Werkstückdurchtrittsöffnung (9) winkelverstellbarer
Druckluft-Form-Düsensatz (19) angeordnet und
mittels eines einstellbaren Druckluftdosierventiles
(22) und eines zeitgesteuerten Sperrventiles (23)
mit einer Druckluftquelle (24a) verbunden ist,
und daß im Inneren der Kammer, nahe der
austrittsseitigen Werkstücksdurchlaßöffnung (9)
wenigstens eine zur Werkstückoberfläche gerichtete, abstands-
und winkeleinstellbare Druckluft-Formdüse (21) oder
ein -Formdüsensatz angeordnet ist, welcher mittels
eines Druckluftdosierventiles (22) sowie eines
eigenen, zeitgesteuerten Sperrventiles (23) mit der
Druckluftquelle (24a) verbunden ist.
6. Durchlauf-Vakuumbeschichtungskammer nach Anspruch
5,
dadurch gekennzeichnet,
daß an der Außenwand der Kammer, wenigstens
oberhalb der Werkstückdurchlaßöffnung (9), ein
vorzugsweise mehrteiliger, schallgedämmter
Flachdüsensatz (19) vorgesehen ist.
7. Durchlauf-Vakuumbeschichtungskammer nach Anspruch 5
oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckluft-Formdüse (13)
die in der Kammer (1) vorgesehen
ist, bei Werkstücken (10) mit Nut-Feder-Kanten
als geräuschgedämpfter Flachstrahldüsensatz
ausgebildet und mit horizontal gegen die Längsnut
(20) gerichteter Düsenachse seitlich neben der
Bewegungsbahn der Werkstücke (10) angeordnet ist.
8. Durchlauf-Vakuumbeschichtungskammer nach einem oder
mehreren der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckluft-Formdüse (13), die in der Kammer
1 vorgesehen ist, bei Werkstücken (10) mit deren
Prismenoberfläche (16) unterbrechenden Vertiefungen
(14, 15, 17, 18), Ausnehmungen oder Sacklöchern
als der Form der jeweiligen Vertiefung
angepaßte Punktdüse (13) ausgebildet und mit gegen
die passierende Mitte der Vertiefung gerichteter
Düsenachse angeordnet ist.
9. Durchlauf-Vakuumbeschichtungskammer nach einem oder
mehreren der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Formdüsen (13, 19, 21) in und außerhalb der
Kammer (1) abhängig von der Konsistenz des
Auftragsmittels entweder als Strahl- oder als
Diffusordüsen ausgebildet sind.
10. Durchlauf-Vakuumbeschichtungskammer nach einem oder
mehreren der Ansprüche 5 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Vordruck der Formdüsen (13, 19, 21)
bedarfsabhängig auf einen Wert zwischen 7 und 9 bar
einstellbar ist.
11. Durchlauf-Vakuumbeschichtungskammer nach einem oder
mehreren der Ansprüche 5 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftaustrittsöffnung jeder Formdüse (13,
19, 21) auf einen Mindestabstand von 2 bis 3 mm vom
jeweils höchsten passierenden
Werkstückoberflächenbereich eingestellt ist.
12. Durchlauf-Vakuumbeschichtungskammer nach einem oder
mehreren der Ansprüche 5 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Kammer ein mit einstellbarer
Geschwindigkeit, lastunabhängig synchron
angetriebener Bürstenwalzenförderer (4) angeordnet
ist,
daß mit Abstand über dem Bürstenwalzenförderer (4)
ein höheneinstellbarer und druckeinstellbarer
Andruckrollensatz (5) vorgesehen ist und daß
Seitenführungsrollen (6) einstellbar beiderseits
der Führungs- und Förderstrecke angeordnet sind.
13. Durchlauf-Vakuumbeschichtungskammer nach einem oder
mehreren der Ansprüche 5 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß an der Austrittsöffnung (9) außen eine
Zahnscheibenauszugseinrichtung (26) angeordnet ist,
welche mit einstellbarer Geschwindigkeit,
lastunabhängig synchron angetrieben ist.
14. Durchlauf-Vakuumbeschichtungskammer nach einem oder
mehreren der Ansprüche 5 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zahnscheibenauszugseinrichtung (26) eine um
eine lotrecht verlaufende Achse drehend
angetriebene, am Umfang gezahnte, auswechselbare
Zahnscheibe (26) sowie eine ihr mit Abstand
gegenüber angeordnete Gegendruckrolle aufweist und
daß der Umfang der Zahnscheibe wenigstens
näherungsweise an das Kantenprofil der jeweiligen
Werkstücke formschlüssig angepaßt ist.
15. Durchlauf-Vakuumbeschichtungskammer nach einem oder
mehreren der Ansprüche 5 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß vor der Werkstückeintrittsöffnung (7) der
Kammer (1), in definiertem Abstand, ein jeweils auf
das Vorder- und Hinterende der passierenden
Werkstücke (10) ansprechender Sensorschalter (25)
angeordnet ist.
16. Durchlauf-Vakuumbeschichtungskammer nach einem oder
mehreren der Ansprüche 5 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sensorschalter (25) als Lichtschranke
ausgebildet ist.
17. Durchlauf-Vakuumbeschichtungskammer nach einem oder
mehreren der Ansprüche 5 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Zeitsteuereinrichtung (24) vorgesehen ist,
welche mittels des Sensorschalters ein- und
ausschaltbar ist
und daß alle Sperrventile (23) der
Druckluft-Formdüsen (13, 19, 21), mittels der
Zeitsteuereinrichtung (24) jeweils lagegerecht zum
bewegten Werkstück (10) auf und/oder zustellbar sind.
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1992
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