Konventionelle Sprühpistolen sind im allgemeinen so aufgebaut, daß aus einem Reservoir der Lack in die Sprühpistole gefördert wird, in dieser durch einen ringspaltförmigen Kanal entlang einer Nadel geleitet und an der durch Nadelspitze und Mantel gebildeten Düse durch einen

Gas-, Inertgas- oder Druckluftstrom (Sprühluft genannt) verteilt wird. Es ist möglich, den Sprühkegel weiter durch eine zusätzlich zur Düse vorhandene Gasdosierung weiter zu formen, beispielsweise mit Hilfe von sog. Hornluft. Bekannt sind auch luftlos zerstäubende Farbspritzver- fahren, in denen die Beschichtungsmasse im Gegensatz zur Luftzerstäubung allein über den Materialdruck zerstäubt wird, dazu wird die Beschichtungsmasse unter Druck durch eine Düsenbohrung gepreßt, die das Material in einen Sprühstrahl zerteilt. Üblicherweise wird mit einer Sprühpistole ein Lack auf ein Substrat lediglich aufgebracht, die Härtung erfolgt dann nach der Auftragung in einem gesonderten Schritt, beispielsweise durch Einbrennen des Lacks oder Strahlungshärtung.

US 3133828 beschreibt ein Verfahren zum Auftragen eines Lackes auf große Substrate, beispielsweise Autokarosserien, in dem die Beschichtungsmasse vor Aufbringen auf das Substrat aktiviert wird. Nachteilig ist, daß die Vorrichtung stationär ist und sich nicht ohne weiteres verkleinern läßt.

JP 61 -098740, JP 07-227567, EP 393407 und JP 2007-083166A beschreiben die allgemeine Möglichkeit Lack vor Durchlaufen einer Sprühpistole zu belichten, ohne Details über Art und Ort der Belichtung zu offenbaren.

DE 19961990 beschreibt ein Verfahren zur Formung eines Bauteils, in dem eine zu härtende Masse in eine Form gepreßt und zuvor die Härtung eingeleitet wird.

DE 3702999 beschreibt die Härtung von UV-Reaktionsharzmassen, indem die Masse durch einen Kanal geführt wird, der entweder von außen (dort Figur 1 ) oder von hinten (dort Figur 2) durch einen Lichtleiter belichtet wird. Die Harzmassen werden zur Verklebung eingesetzt. Die hier beschriebenen UV Reaktionsharze sind unter den angegebenen Bedingungen nur deswegen härtbar, weil die Verweilzeit in der Belichtungsanlage relativ lang bemessen ist. Durch die geringe Belichtungsintensität kommerzieller Anlagen sind nur geringe Volumenströme möglich.

Nachteilig bei letzter Variante ist, daß UV-Strahlung auch entlang des Kanals nach außen dringen kann. Dies kann zusätzlichen Aufwand für UV-Schutzmaßnahmen verursachen bzw. zu unerwünschten ausgehärteten Ablagerungen am Kanalende führen. Ferner werden in den explizit offenbarten Beispielen Belichtungszeiten von 5 bzw. 10 Sekunden offenbart, was die dort offenbarten Systeme aus Belichtungsvorrichtung und Beschichtungsmasse für Sprühpistolen ungeeignet macht. Zudem ist eine Verteilung der Klebharzmassen durch Sprühen nicht vorgesehen und aufgrund der hohen Viskosität solcher Harzmassen auch gar nicht möglich. Aus EP 1002587 A ist bekannt, strahlungshärtbare Lacke in einer Sprühpistole zu belichten und so den aufgetragenen Lack während des Auftragens auf das Substrat zu härten bzw. die Härtung einzuleiten.

Nachteilig an der dort vorgestellten Lösung ist, daß die Sprühpistole aufwendig durch Anbringen der Lichtleiter an die Ausgangsöffnung der Düse umgebaut werden muß.

Aus EP 1592522 ist bekannt, handelsübliche Sprühpistolen so zu modifizieren, daß sie mit einem Aufsatz versehen werden, der auf das Substrat, also in die gleiche Richtung ausgerichtet ist wie der Sprühstrahl. So kann eine externe Belichtung des Sprühstrahls bzw. des beschichte- ten Substrats erfolgen um so zu härten bzw. die Härtung einzuleiten.

Nachteilig ist, daß durch die externe Belichtung der Lackierer vor der UV-Strahlung geschützt werden muß. Ferner wird die Sprühpistole durch die an der Mündung angebrachte Bestrahlungseinheit unhandlich. Zudem ist die großflächige UV-Belichtung eines Tröpfchennebels auf- wendig und es ergibt sich eine inhomogene Bestrahlung des Substrats.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es also, eine mobile Sprühpistole zu entwickeln, mit der eine Strahlungshärtung eingeleitet werden kann, ohne daß der Operateur vor Strahlung geschützt werden muß. Dabei sollen handelsübliche Sprühpistolen in einfacher Form leicht mo- difiziert werden.

Die Aufgabe wurde gelöst durch eine mobile Sprühpistole, umfassend

mindestens einen, bevorzugt genau einen Zufuhrkanal 2 für mindestens eine, bevorzugt genau eine strahlungshärtbare Beschichtungsmasse,

- optional mindestens einen, bevorzugt genau einen Zufuhrkanal 3 für ein Gas,

eine in Längsrichtung bewegliche Nadel 1 , mit der der mindestens eine Zufuhrkanal 2, der einen Ringspalt um die Nadel 1 bildet, gegen die Mündung 13 des Zufuhrkanals 2 abgedichtet werden kann,

wobei der optionale mindestens eine Zufuhrkanal 3 für ein Gas und der mindestens eine Zufuhrkanal 2 so angeordnet sind, daß die aus dem mindestens einen Zufuhrkanal 2 durch die Mündung 13 geleitete mindestens eine strahlungshärtbare Beschichtungsmasse durch das Gas aus dem optionalen mindestens einen Zufuhrkanal 3 vernebelt wird oder die mindestens eine strahlungshärtbare Beschichtungsmasse in Abwesenheit des optionalen Zufuhrkanals 3 durch physikalische Kräfte vernebelt wird,

ferner ein Reservoir 11 für die mindestens eine Beschichtungsmasse mit einer Zuleitung

12 des Reservoirs 11 zum Zufuhrkanal 2,

in der die Nadel 1 so ausgestaltet ist, daß sie für elektromagnetische Strahlung durchläs- sig ist, mit der eine Härtung der mindestens einen strahlungshärtbaren Beschichtungs- masse eingeleitet werden kann und/oder

die Zuleitung 12 transparent für elektromagnetische Strahlung ausgestaltet ist und eine Beleuchtungseinheit 10 an der Zuleitung 12 angebracht ist.

Es stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, die elektromagnetische Strahlung durch die erfindungsgemäße Nadel 1 in die Sprühpistole einzubringen.

Es stellt einen Vorteil der vorliegenden Erfindung dar, daß handelsübliche Sprühpistolen einge- setzt und leicht modifiziert werden können, indem die vorhandene Nadel der handelsüblichen Sprühpistole, die zumeist Metall besteht, durch die erfindungsgemäße, für elektromagnetische Strahlung durchlässige Nadel 1 ersetzt wird.

Die erfindungsgemäße, für elektromagnetische Strahlung durchlässige Nadel 1 wird bevorzugt so angefertigt, daß sie den gleichen Durchmesser und die gleiche Spitzengeometrie wie die ursprüngliche herkömmliche Nadel aufweist. Falls gewünscht kann die Spitzengeometrie leicht modifiziert werden, beispielsweise der Konuswinkel geändert oder in der Spitze eine oder mehrere Schultern oder Kehlen eingebaut werden. Ansonsten orientieren sich die Ausmaße der Nadel 1 und der Nadelspitze an denen der ursprünglichen Nadel. Der Durchmesser der Nadel (in Figur 1 als e bezeichnet) kann bevorzugt von ca. 0,5 bis 10, besonders bevorzugt 2 bis 5 mm betragen. Im Einzelfall sind auch geringere Durchmesser möglich. Erfindungswesentlich ist, daß die Nadel 1 aus einem für elektromagnetische Strahlung in dem Wellenlängenbereich, der erforderlich ist um in der mindestens einen strahlungshärtbaren Be- schichtungsmasse eine Härtung einzuleiten, durchlässigen Material gefertigt ist.

Derartige Materialien können beispielsweise sein Quarz, Polymethylmethacrylat (Plexiglas®) oder andere transparente Kunststoffe, beispielsweise Polycarbonat (PC), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Saphirglas, Kalkspat, Glas, sowie Hohlkörper mit transparenten Eingangs- und Ausgangsflächen, bevorzugtes Material ist Quarz. Bei Anwendung von UV-Licht sollte eine signifikante Transparenz für den Wellenlängenbereich von unter 450 nm vorliegen. Es ist in der Regel und bevorzugt ausreichend, wenn lediglich die Oberfläche der Nadel 1 an der Spitze, in Figur 1 als 6 bezeichnet, durchlässig für elektromagnetische Strahlung gestaltet ist. Somit wird in der erfindungsgemäßen Sprühpistole bevorzugt die Strecke f in Figur 1 belichtet und steht für eine Aktivierung des Photoinitiators I in der mindestens einen Beschichtungs- masse zur Verfügung.

Die Länge der Strecke f beträgt bevorzugt zwischen 1 und 30 mm, besonders bevorzugt zwischen 2 und 20 und ganz besonders bevorzugt zwischen 4 und 15 mm. Es stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, wenn die der Oberfläche 6 im Zuführkanal 2 gegenüberliegende Oberfläche 7 entlang der Belichtungsstrecke f für die angewendete Strahlung reflektierend ist. Dies bewirkt eine verbesserte Ausnutzung der elektromagnetischen Strahlung.

Der für die angewendete Strahlung transparente Körper der Nadel wirkt als Strahlungsleiter. Es bringt daher keinen zusätzlichen Vorteil, wenn auch die Mantelfläche des zylinderförmigen Teils der Nadel 1 , in Figur 1 als 5 bezeichnet, durchlässig für elektromagnetische Strahlung ist. Dies bringt in der Regel Nachteile, da Regionen mit sehr geringem Materialfluss belichtet und inner- halb der Pistole aushärten würden.

Die Nadel 1 ist rückseitig mit einer Beleuchtungseinheit (in Figur 1 nicht dargestellt) verbunden, die elektromagnetische Strahlung zumindest in dem gewünschten Wellenlängenbereich effektiv in den Strahlungsleiter der Nadel emittiert.

Die Beleuchtungseinheit kann direkt an die Nadel 1 angesetzt sein oder bevorzugt mit dieser verbunden sein, besonders bevorzugt durch einen Lichtleiter.

Als Beleuchtungseinheiten geeignet sind z.B. Quecksilber-Niederdruckstrahler,

-Mitteldruckstrahler oder -Hochdruckstrahler sowie Leuchtstoffröhren, Impulsstrahler, Metallha- logenidstrahler, Excimerstrahler, sowie Leuchtdioden (LED), Laserdioden und sonstige Lasersysteme. Die Strahlungshärtung erfolgt durch Einwirkung energiereicher Strahlung, also IR-, NIR-, UV-Strahlung oder Tageslicht, bevorzugt UV-Strahlung. Der gewünschte Wellenlängenbereich λ, den die Beleuchtungseinheit emittiert, muß den Wellenlängenbereich umfassen, mit dem die Strahlungshärtung durchgeführt werden soll. Bevorzugt sollte dieser Wellenlängenbereich das Absorptionsspektrum und besonders bevorzugt das Aktivierungsspektrum des in der Beschichtungsmasse verwendeten mindestens einen Photoinitiators I (siehe unten) umfassen. Beispielsweise kann der gewünschte Wellenlängenbereich 200 bis 2500 nm umfassen, bevorzugt 200 bis 2000, besonders bevorzugt 200 bis 1500, ganz besonders bevorzugt 200 bis 1000, insbesondere 200 bis 780 nm, speziell 340 bis 500 nm.

Die eingebrachte Strahlungsdosis sollte bei UV-Härtung bevorzugt im Bereich von 80 bis 30000 mJ/cm ² liegen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der Beleuchtungseinheit um eine oder mehrere im UV-Bereich emittierende LEDs, besonders bevorzugt um LEDs oder LED-Systeme, die UV-Licht im Wellenlängenbereich von 365 - 450 nm emittieren.

Werden mehrere Beleuchtungseinheiten, bevorzugt LEDs eingesetzt, beispielsweise 2 bis 100, bevorzugt 2 bis 50, besonders bevorzugt 3 bis 25 und ganz besonders bevorzugt 3 bis 16, so kann es erforderlich sein den durchstrahlten Durchmesser der Beleuchtungseinheit an den Durchmesser der Nadel 1 anzupassen, bevorzugt erfolgt dies durch Adaptionseinheit oder Sammellinse.

Es stellt einen besonderen Vorteil von LEDs dar, daß sie aufgrund ihrer geringen Baugröße direkt an die Nadel oder den Körper der Sprühpistole angesetzt werden können und nicht über einen Lichtleiter mit der Nadel 1 verbunden werden brauchen.

Die Nadel 1 ist der Länge nach beweglich ausgestaltet, so daß sie den mindestens einen Zufuhrkanal 2 für die mindestens eine Beschichtungsmasse durch Bewegung gegen die Mündung 13 mit dem Durchmesser d verschließen und so das Versprühen der Beschichtungsmasse regulieren und unterbinden kann. Es versteht sich, daß zum Verschließen der Mündung 13 der Durchmesser e größer als d sein muß, insbesondere im Bereich der Mündung 13.

Üblicherweise ist der Zufuhrkanal 2 ringspaltförmig um die Nadel 1 herum angeordnet, die exakte Anordnung des Zufuhrkanals 2 ist jedoch nicht erfindungswesentlich, es sind auch andere Anordnungen des Zufuhrkanals 2 denkbar, die gleichwirkend sein können.

Die Weite des Zufuhrkanals 2 zwischen Nadel 1 und Wandung 4 ist in Figur 1 mit a bezeichnet und kann von 0,05 bis 5 mm betragen, bevorzugt von 0,1 bis 1 ,5 mm und besonders bevorzugt von 0,1 bis 1 mm.

Optional wird auf der von der Nadel 1 abgewandten Seite der Mündung 13 durch mindestens einen weiteren Zufuhrkanal 3 mindestens ein Sprühgas zugeführt, unter dessen Einfluß die mindestens eine Beschichtungsmasse vernebelt wird.

Es ist optional möglich, an der erfindungsgemäßen Sprühpistole einen zusätzlichen Auslaß in Sprührichtung für sogenannte Hornluft vorzusehen, mit dem der erzeugte Sprühkegel nach Verlassen der Düse 14 zur Erzeugung eines bestimmten Sprühbildes geformt werden kann. Ferner ist es optional möglich die Sprühpistole airless auszuführen, d.h. es kann auf den Zufuhrkanal 3 für das Sprühgas verzichtet werden und die Beschichtungsmasse ohne Dosierung eines Gases, sondern die flüssige Beschichtungsmasse innerhalb des Zufuhrkanals 2 in eine starke Rotation zu versetzen, so daß die Beschichtungsmasse bei Verlassen der Mündung 13 vernebelt wird.

Bevorzugt ist jedoch die Ausführungsform, in der der mindestens eine Zufuhrkanal 3 anwesend ist und durch diesen Sprühgas geführt wird.

Üblicherweise ist der Zufuhrkanal 3 ringspaltförmig um den aus der Mündung 13 austretenden Strahl der mindestens einen Beschichtungsmasse angeordnet, die exakte Anordnung des Zufuhrkanals 3 ist jedoch nicht erfindungswesentlich, es sind auch andere Anordnungen des Zufuhrkanals 3 denkbar, die gleichwirkend sein können. Die Weite des Zufuhrkanals 3 ist in Figur 1 mit b bezeichnet und kann von 0,1 bis 5 mm betragen, bevorzugt von 0,2 bis 4 mm und besonders bevorzugt von 0,3 bis 3 mm.

Bei dem mindestens einen Gas, das durch den Zufuhrkanal 3 geführt wird, handelt es sich be- vorzugt um Luft, es ist aber auch denkbar, ein anderes Gas, beispielsweise ein inertes Gas, wie Stickstoff oder Kohlenstoffdioxid, zu verwenden.

Das mindestens eine Gas, das durch den Zufuhrkanal 3 geführt wird, wird üblicherweise über eine Leitung aus einem Vorrat außerhalb der Sprühpistole, bevorzugt in einer komprimierten Form, in den Zufuhrkanal 3 geführt. Üblicherweise wird das mindestens eine Gas mit einem Überdruck gegen der Atmosphäre von bis zu 5 bar, bevorzugt bis zu 3 bar, besonders bevorzugt mit 2 bar in die Sprühpistole gefördert.

Die beiden Zufuhrkanäle 2 und 3 werden durch eine Wandung 4 voneinander getrennt.

Die Gestaltung der Düse 14 mit der Weite c ist nicht erfindungswesentlich, entscheidend ist die Wirkung für die Vernebelung der mindestens einen Beschichtungsmasse in einer Art und Weise, daß die Beschichtungsmasse in der gewünschten Weise auf das Substrat aufgetragen werden kann.

Es stellt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, die Beschichtungsmasse auf der Strecke zwischen Reservoir 11 und Auslass der Sprühpistole zu belichten. Dies kann zusätzlich zu der Ausführungsform, elektromagnetische Strahlung durch die erfindungsgemäße Nadel 1 in die Sprühpistole einzubringen, erfolgen oder stattdessen. Bevorzugt ist es, die Be- schichtungsmasse auf der Strecke zwischen Reservoir 11 und Auslass der Sprühpistole zu belichten

Die mindestens eine strahlungshärtbare Beschichtungsmasse, die durch den Zufuhrkanal 2 geführt wird, kann wahlweise über eine Leitung aus einem Vorrat außerhalb der Sprühpistole in den Zufuhrkanal 2 geführt werden oder auch über ein mit der Sprühpistole unmittelbar verbundenes Reservoir 11 . In beiden Fällen ist es möglich, die Zuleitung 12 vom externen Vorrat bzw. vom Reservoir 11 zum Zufuhrkanal 2 über eine Strecke h transparent für elektromagnetische Strahlung auszugestalten, so daß über eine Beleuchtungseinheit 10 weitere elektromagnetische Strahlung in die mindestens eine Beschichtungsmasse eingebracht werden kann.

Die Beleuchtungseinheit 10 mit einseitiger, beidseitiger oder rings um die Zuleitung 12 angeordneter Belichtung kann z.B. als flaches Zwischenstück zwischen Vorratstank und eigentlicher Sprühpistole montiert bzw. gesteckt werden. Dieses Zwischenstück kann beispielsweise aus transparentem Polymer gespritzt oder gegossen sein und auswechselbar ausgestaltet sein we- gen evtl. entstehender Anbackungen oder Degradation des transparenten Materials. Ein solches Zwischenstück kann unterschiedliche Durchmesser i aufweisen um eine für ein Starten der Härtung ausreichende Eindringtiefe der elektromagnetischen Strahlung in die strahlungs- härtbare Beschichtungsmasse in Abhängigkeit von unterschiedlichen Photoinitiatoren und unterschiedliche Konzentration von Photoinitiatoren bzw. unterschiedliche Volumenströme zu ermöglichen. Die durchleuchtete Fläche der Beleuchtungseinheit kann unterschiedlich groß sein, damit unterschiedlich viele Lichtquellen wie z.B. LEDs montiert werden können. Dabei kann es sich um einen Ring von Beleuchtungseinheiten um die Zuleitung 12 handeln, es kann sich aber auch um eine beleuchtete schlauchförmige Zuleitung handeln, wenn das Reservoir 11 nicht direkt auf die Sprühpistole aufgesetzt ist, sondern die Beschichtungsmasse von einer entfernteren Bevorra- tung zugeführt wird. Eine weitere Ausführungsform umfaßt als Zuleitung 12 einen Schlauch mit auswechselbarem, bevorzugt planparallelen transparenten Fenstern, vorzugsweise aus einem transparenten spritzgegossenen Kunststoff, auf die die LEDs aufgesteckt sind. Dies erlaubt den einfachen Austausch der Fenster bei Verklebungen unter Wiederverwendung der LEDs. Die Zuleitung 12 kann also wenige Millimeter bis mehrere Meter lang sein und die beleuchtete Strecke h darin kann einen Teil dieser Strecke bis zu der gesamten Strecke 12 umfassen.

Dies ermöglicht unterschiedliche Verweilzeiten bei trotzdem praxisrelevanten Volumenströmen. Ferner können in der beleuchteten Strecke angebrachte statische Mischer die Verweilzeit der Beschichtungsmassen nahe der Randzonen mit höheren Belichtungsintensitäten homogenisieren und vermeiden, dass unbelichtete Volumenelemente verspritzt werden und später unver- netzte Lackbereiche verursachen.

Die Beleuchtungseinheit 10 kann bevorzugt im gleichen Wellenlängenbereich emittieren wie die durch die Nadel 1 geführte elektromagnetische Strahlung. Denkbar ist es jedoch auch, in einem anderen Wellenlängenbereich einzustrahlen, vorausgesetzt, daß die mindestens eine Beschichtungsmasse einen Photoinitiator I enthält, der in diesem anderen Wellenlängenbereich aktivierbar ist. Die beiden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung (Belichtung durch die Nadel 1 und/oder Belichtung zwischen dem Reservoir 11 und der Sprühpistole) können beider gemeinsam oder unabhängig voneinander in der erfindungsgemäßen Sprühpistole eingesetzt werden. Bevorzugt ist die Belichtung zwischen Reservoir 11 und Sprühpistole, optional ergänzt um eine Belichtung durch die Nadel 1 .

Um die eingestrahlte Dosis der elektromagnetischen Strahlung zu erhöhen kann optional mindestens eine weitere Beleuchtungseinheit 8 so angebracht sein, daß sie von außen nach innen den Zufuhrkanal 2 bestrahlt. Dazu ist es erforderlich, daß die Wandung 4 im Bereich der Beleuchtungseinheit 8 mit einem transparenten Fenster 9 der Länge g versehen wird, das in dem für den Photoinitiator relevanten Wellenlängenbereich durchlässig für die durch die Beleuchtungseinheit 8 emittierte elektromagnetische Strahlung ist. Bei geringer Eindringtiefe der härtenden Strahlung kann die Kanalform für die Beschichtungs- masse großflächig und dünn ausgeführt werden. Dazu kann der Zuführkanal 12 in dünne einzelne Kanäle aufgeteilt werden, die jeweils bestrahlt werden.

Ferner kann der Kanal 2 dünnschichtig ausgeführt werden.

Die Beleuchtungseinheit 8 kann bevorzugt im gleichen Wellenlängenbereich emittieren wie die durch die Nadel 1 geführte elektromagnetische Strahlung. Denkbar ist es jedoch auch, in einem anderen Wellenlängenbereich einzustrahlen, vorausgesetzt, daß die mindestens eine Beschich- tungsmasse einen Photoinitiator I enthält, der in diesem anderen Wellenlängenbereich aktivier- bar ist.

Bei der mindestens einen Beschichtungsmasse, beispielsweise ein bis drei, bevorzugt ein bis zwei und besonders bevorzugt genau einen Beschichtungsmasse handelt es sich um solche Beschichtungsmassen, deren Härtung durch elektromagnetische Strahlung durchgeführt oder zumindest eingeleitet werden kann.

Unter "Härtung" wird dabei eine Polymerisierung von in der Beschichtungsmasse enthaltenen niedermolekularen Bestandteilen unter Aufbau hochmolekularer Verbindungen verstanden. Dabei kann es sich bevorzugt um eine radikalische Polymerisierung oder eine Polykondensation handeln.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann es sich bei der Beschichtungsmasse um solche Beschichtungsmassen handeln, die aktivierte ethylenisch ungesättigte Doppelbindungen sowie mindestens einen Photoinitiator I enthalten, der durch die ein- gestrahlte elektromagnetische Strahlung aktiviert werden kann, so daß Radikale entstehen, die ein radikalische Polymerisierung starten.

Die aktivierten ethylenisch ungesättigten Doppelbindungen sind bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylatgruppen, Methacrylatgruppen und Vinylethergruppen, besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylatgruppen und Methacrylatgruppen.

Mit Vorteil kann es sich bei den Beschichtungsmassen um solche handeln, wie sie beschrieben sind in WO 2005/1 19208 A1 , Seite 5, Zeile 7 bis Seite 7, Zeile 21 (entspricht US 2008/0032037 A1 , Absätze [0033] bis [0046]) handeln, was hiermit per Bezugnahme ausdrücklich Bestandteil der vorliegenden Offenbarung sei.

Die darin zur Aktivierung der Beschichtungsmasse enthaltenen Photoinitiatoren I können beispielsweise durch UV-, IR- und/oder NIR-Strahlung und/oder Tageslicht aktivierbar sein, bevorzugt durch UV- und/oder IR-Strahlung und/oder Tageslicht, besonders bevorzugt durch

UV-Strahlung. Derartige durch UV-Strahlung aktivierbare Photoinitiatoren sind beispielsweise bekannt aus WO 2005/1 19208 A1 , Seite 7, Zeile 23 bis Seite 9, Zeile 10 (entspricht US 2008/0032037 A1 , Absätze [0047] bis [0059]) handeln, was hiermit per Bezugnahme ausdrücklich Bestandteil der vorliegenden Offenbarung sei.

Derartige durch NIR- bzw. IR-Strahlung aktivierbare Photoinitiatoren sind beispielsweise bekannt aus WO 2005/085372 A1 , Seite 3, Zeile 24 bis Seite 5, Zeile 18 (entspricht

US 2007/277700 A1 , Absätze [0013] bis [0023]) handeln, was hiermit per Bezugnahme ausdrücklich Bestandteil der vorliegenden Offenbarung sei.

Es ist möglich einen einzelnen Photoinitiator I in die Beschichtungsmasse einzusetzen oder auch eine Kombination von mehreren Photoinitiatoren. Letzteres ist insbesondere dann bevorzugt, wenn in der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Einstrahlung der elektromagnetischen Strahlung über die Nadel 1 sowie über die optionalen Beleuchtungseinheiten 8 und/oder 10 in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen erfolgt.

Beispielsweise können ein UV- und ein NIR-aktivierbarer Photoinitiator im Kombination eingesetzt werden oder aber auch zwei UV-aktivierbare Photoinitiatoren, wenn diese durch ausreichend unterschiedliche Wellenlängenbereiche aktivierbar sind.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der Beschichtungsmasse um Zweikomponenten Polyurethanbeschichtungsmassen, deren Polykondensation durch eine Lewis Säure ausgelöst wird, die durch Einstrahlung elektromagnetischer Strahlung freigesetzt wird.

Bei den Zweikomponenten Polyurethanbeschichtungsmassen handelt es sich bevorzugt um Beschichtungsmassen, die mindestens ein Polyisocyanat und mindestens ein Bindemittel enthalten. Bei dem Polyisocyanat handelt es sich bevorzugt um aliphatische oder cycloaliphatische Poly- isocyanate mit einer Funktionalität an NCO-Gruppen von mindestens zwei, die in der Regel einen NCO-Gehalt, berechnet als NCO = 42 g/mol, von 5 bis 25 Gew% aufweisen.

Bei den Bindemitteln kann es sich beispielsweise um Polyacrylatpolyole, Polyesterpolyole, Po- lyetherpolyole, Polyurethanpolyole; Polyharnstoffpolyole; Polyesterpolyacrylatpolyole; Polyes- terpolyurethanpolyole; Polyurethanpolyacrylatpolyole, Polyurethanmodifizierte Alkydharze; Fettsäuremodifizierte Polyesterpolyurethanpolyole, Kopolymerisate mit Allylethern, Propfpolymeri- sate aus den genannten Stoffgruppen mit z.B. unterschiedlichen Glasübergangstemperaturen, sowie Mischungen der genannten Bindemittel handeln. Bevorzugt sind Polyacrylatpolyole, Po- lyesterpolyole und Polyurethanpolyole. Bevorzugte OH-Zahlen, gemessen gemäß DIN 53240-2 (potentiometrisch), sind 40-350 mg KOH/g Festharz für Polyester, bevorzugt 80-180 mg KOH/g Festharz, und 15-250 mg KOH/g Festharz für Polyacrylatole, bevorzugt 80-160 mg KOH/g. Zusätzlich können die Bindemittel eine Säurezahl gemäß DIN EN ISO 3682 (potentiometrisch) bis 200 mg KOH/g, bevorzugt bis 150 und besonders bevorzugt bis 100 mg KOH/g aufweisen.

Besonders bevorzugte Bindemittel sind Polyacrylatpolyole und Polyesterole. Derartige Beschichtungsmassen sind beispielsweise beschrieben in WO 2009/0501 15 A1 , Seite 30, Zeile 22 bis Seite 33, Zeile 20, was hiermit per Bezugnahme ausdrücklich Bestandteil der vorliegenden Offenbarung sei.

Lewis-Säuren, die durch elektromagnetische Strahlung freigesetzt werden, sind beispielsweise bekannt aus

WO 2009/0501 15 A1 , Seite 2, Zeile 4 bis Seite 28, Zeile 34,

WO 201 1/032837 A1 , Seite 1 , Zeile 35 bis Seite 18, Zeile 9,

WO 201 1/032875 A1 , Seite 1 , Zeile 42 bis Seite 14, Zeile 4,

was jeweils hiermit per Bezugnahme ausdrücklich Bestandteil der vorliegenden Offenbarung sei.

Erfindungsgemäß eignen sich optisch induzierte Polymerisationen mit langer Dunkelreaktion wie z.B. 2K- oder kationische Reaktionen für pigmentierte Beschichtungsmassen. "Lang" bedeutet dabei, daß der Zeitraum bis zu einem sprunghaften Anstieg der Viskosität der Beschichtungsmasse, infolgedessen die Beschichtungsmasse in der Sprühpistole nicht mehr verarbeitbar ist, bevorzugt zehnmal länger ist als die Verweilzeit der Beschichtungsmasse innerhalb der Sprühpistole, berechnet vom Zeitpunkt der Belichtung bis zum Verlassen der Düse 14.

In diesem Fall ist es bevorzugt, die Schichtdicke der Beschichtungsmassen an den Stellen der Beleuchtungseinheiten 6, 8 und/oder 10 während der Belichtung bevorzugt kleiner als 1 mm, besonders bevorzugt kleiner 100 μηη oder ganz besonders bevorzugt kleiner 10 μηη zu wählen. Es ist möglich eine einzelne Lewis-Säure als Photoinitiator I in die Beschichtungsmasse einzusetzen oder auch eine Kombination von mehreren Lewis-Säure als Photoinitiatoren. Letzteres ist insbesondere dann bevorzugt, wenn in der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Einstrahlung der elektromagnetischen Strahlung über die Nadel 1 sowie über die optionalen Beleuchtungseinheiten 8 und/oder 10 in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen erfolgt. Beispielsweise können ein UV- und ein NIR-aktivierbarer Photoinitiator im Kombination eingesetzt werden oder aber auch zwei UV-aktivierbare Photoinitiatoren, wenn diese durch ausreichend unterschiedliche Wellenlängenbereiche aktivierbar sind. Als weitere lacktypische Additive in den Beschichtungsmassen können beispielsweise Antioxidantien, Oxidationsinhibitoren, Stabilisatoren, Aktivatoren (Beschleuniger), Farbstoffe, Entgasungsmittel, Glanzmittel, antistatische Agentien, Flammschutzmittel, Verdicker, thixotrope Agentien, Verlaufshilfsmittel, Bindemittel, Antischaummittel, Duftstoffe, oberflächenaktive Agentien, Viskositätsmodifikatoren, Weichmacher, Plastifizierer, klebrigmachende Harze (Tackifier), Chelatbildner oder Verträglichkeitsmittel (compatibilizer) zugesetzt werden.

Pigmentierte Beschichtungsmassen können ebenso eingesetzt werden. Dies ist besonders dann denkbar, wenn das Pigment für den eingestrahlten und den Photoinitiator I aktivierenden elektromagnetischen Wellenlängenbereich zumindest teilweise transparent ist. Dies ist häufig der Fall für im IR- oder NIR-Bereich aktivierbare Photoinitiatoren. Aber auch in diesem Wellenlängenbereich absorbierende, pigmentierte Beschichtungsmassen können in der erfindungsgemäßen Sprühpistole aktiviert werden, wenn die Quantenausbeute der Photoinitiatoren innerhalb der Sprühpistole ausreichend hoch ist. Dies kann ferner durch das Anbringen von statischen Mischern unterstützt werden, wodurch in den belichteten Abschnitten die Beschich- tungsmasse umgewälzt wird, so daß die belichtbare Schichtdicke vergrößert wird.

Es ist darauf zu achten, daß die zu applizierende Beschichtungsmasse eine Viskosität aufweist, die eine Applizierbarkeit mittels einer Sprühpistole zulässt. Diese Applikationsviskosität kann durch Zumischung von Lösungsmittel bis zur gewünschten Viskosität erreicht werden.

In der Regel sollte die Viskosität der strahlungshärtbaren Beschichtungsmasse von 10 bis 10000 mPas, bevorzugt 10-1000 mPas bei 25 °C betragen.

Es stellt einen Vorteil der vorliegenden Erfindung dar, daß durch die Belichtung innerhalb der Sprühpistole elektromagnetische Strahlung nicht oder zumindest nur wenig nach außen dringt, sondern nahezu vollständig innerhalb der Pistole absorbiert wird, dadurch kann auf Arbeitsschutz des Lackierers gegen UV-Strahlung verzichtet werden.

Die eingebrachte Dosis der elektromagnetischen Strahlung innerhalb der Beschichtungsmasse kann erhöht werden, indem die den Beleuchtungseinheiten gegenüberliegenden Flächen reflektierend ausgestattet werden.

Die Beleuchtungseinheiten 8 und 10 sind bevorzugt ebenfalls mit Gehäusen 15 versehen, so daß elektromagnetische Strahlung nicht nach außen dringen kann.

Die vorliegende Erfindung stellt gegenüber dem Stand der Technik eine Weiterentwicklung schon allein insofern dar, daß es nunmehr möglich ist mit den zuletzt genannten Lewis-Säuren eine Polykondensation in Zweikomponenten-Polyurethanbeschichtungsmassen einzuleiten, obwohl die Belichtung in der erfindungsgemäßen Sprühpistole lediglich auf der kurzen Strecke f, bzw. g oder h erfolgt, in der die Beschichtungsmasse der elektromagnetischen Strahlung deutlich unter 1 Sekunde ausgesetzt ist. Bei Einsatz eines langen Zwischenstücks 10 zwischen Reservoir 11 und Sprühpistole mit vielen Lichtquellen, wie z.B. LEDs, kann die Verweilzeit im Sekundenbereich liegen. Dies ist insofern überraschend, als daß im Stand der Technik

DE 3702999 Belichtungszeiten von 5 bzw. 10 Sekunden zur Einleitung der Polymerisierung explizit offenbart sind. Vor dem Hintergrund derart langer, aus dem Stand der Technik bekannter Belichtungszeiten ist es überraschend, daß in einer so kurzen Belichtungszeiten wie in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausreichend Strahlung in der Beschichtungsmasse deponiert werden und somit eine Härtung der Beschichtungsmasse eingeleitet werden kann.

Es stellt daher eine erfindungsgemäß bevorzugte Kombination dar, mit der oben beschriebenen mobilen Sprühpistole Zweikomponenten Polyurethanbeschichtungsmassen auf ein Substrat aufzutragen, deren Polykondensation durch eine Lewis Säure ausgelöst wird, die durch Ein- Strahlung elektromagnetischer Strahlung freigesetzt wird.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Applikation einer Beschichtungsmasse auf ein Substrat mittels einer Sprühpistole, bei dem es sich bei der Sprühpistole um eine erfindungsgemäße Sprühpistole handelt und es sich bei der Beschichtungsmasse um solche Beschichtungsmassen handelt, deren Härtung durch elektromagnetische Strahlung durchgeführt oder zumindest eingeleitet werden kann, bevorzugt um Zweikomponenten Polyurethanbeschichtungsmassen, deren Polykondensation durch eine Lewis Säure ausgelöst wird, die durch Einstrahlung elektromagnetischer Strahlung freigesetzt wird. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von den erfindungsgemäßen Sprühpistole zur Applikation solcher Beschichtungsmassen auf ein Substrat, deren Härtung durch elektromagnetische Strahlung durchgeführt oder zumindest eingeleitet werden kann, bevorzugt um Zweikomponenten Polyurethanbeschichtungsmassen, deren Polykondensation durch eine Lewis Säure ausgelöst wird, die durch Einstrahlung elektromagnetischer Strahlung freigesetzt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zum Beschichten von Substraten wie Holz, Holzfurnier, Papier, Pappe, Karton, Textil, Folie, Leder, Vlies, Kunststoffoberflächen, Glas, Keramik, mineralischen Baustoffen, wie Zement-Formsteine und Faserzementplatten oder Metallen, die jeweils optional vorbeschichtet bzw. vorbehandelt sein können, bevorzugt von Holz, Kunststoffen und Metallen und besonders bevorzugt von Kunststoffen und Metallen.

Besonders eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Beschichtung von Automobilen, (Groß-)Fahrzeugen, Flugzeugen, industriellen Anwendungen, Nutzfahrzeuge im landwirtschaft- liehen und Baubereich, Dekolackierungen, Brücken, Gebäuden, Strommasten, Tanks, Containern, Pipelines, Kraftwerken, chemischen Anlagen, Schiffen, Kränen, Pfählen, Spundwänden, Armaturen, Rohren, Fittings, Flanschen, Kupplungen, Hallen, Dächern und Baustahl, Möbeln, Fenstern, Türen, Parkett, besonders bevorzugt ist die Beschichtung von Automobilen, (Groß- )Fahrzeugen, Flugzeugen und Nutzfahrzeugen, ganz besonders bevorzugt von Automobilen und insbesondere in refinish-Anwendung. Bezugszeichen in Figur 1

1 Nadel

2 Zufuhrkanal für mindestens eine Beschichtungsmasse

3 Zufuhrkanal für mindestens ein Gas (optional)

4 Wandung

5 Mantelfläche der Nadel 1

6 Oberfläche der Nadel 1 an der Spitze

7 Fläche der Wandung 4 gegenüber der Oberfläche 6

8 weitere Beleuchtungseinheit (optional)

9 Fenster in Wandung 4 (optional)

10 weitere Beleuchtungseinheit

11 Reservoir

12 Zuleitung

13 Mündung

14 Düse

15 Gehäuse über Beleuchtungseinheiten

a Weite des Zufuhrkanals 2

b Weite des Zufuhrkanals 3

c Weite der Düse 14

d Weite der Mündung 13

e Durchmesser der Nadel 1

f Länge der Belichtungsstrecke 6

g Länge der Belichtungsstrecke 9

h Länge der Belichtungsstrecke 12

i Durchmesser der Zuleitung 12