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Patent Searching and Data


Title:
PAINT-CONVEYING, METERING AND MIXING APPARATUS FOR SPRAY GUNS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/104771
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an apparatus for conveying, metering and mixing liquid paint components, comprising (a) a paint-feeding apparatus (A), which comprises two or more paint-supply containers (1) each with at least one outlet opening (14, 15) for different paint components which are to be mixed with one another; or comprises one paint-supply container (1) comprising two or more chambers (11, 12) for different paint components which are to be mixed with one another, wherein each chamber has at least one outlet opening (14, 15), (b) a metering apparatus (B), which is arranged downstream of the paint-feeding apparatus (A) and has a number of inlet openings (21, 22) for the paint components which corresponds to the number of outlet openings (14, 15) of the paint-supply containers or of the paint-supply container, wherein the metering apparatus is configured such that the volume flows of mixable paint components which enter via the inlet openings (21, 22) are forcibly conveyed separately from one another via rotating conveying devices (251/252, 261/262) serving as metering subassemblies, wherein the conveying devices are connected to one another such that their rotational speeds are fixed in relation to one another, and wherein the metering apparatus (B) have separate exit openings (23, 24) for the now metered volume flows of paint components, and (c) a static mixing apparatus (C), which is arranged downstream of the metering apparatus (B) and has a number of entry openings (31, 32) for the metered volume flows which corresponds to the number of exit openings (23, 24) of the metering apparatus, and the discharge of said mixing apparatus being designed such that it can be connected to a paint-spray gun. The invention also relates to a method for conveying, metering and mixing paint components using the apparatus according to the invention, to a metering apparatus and to a method for coating a substrate using the apparatus according to the invention in combination with a paint-spray gun.

Inventors:
VOSSKUHL JOACHIM (DE)
PETERS BORIS (DE)
SCHOEPS SIBYLLE (DE)
TIGGEMANN MONIKA (DE)
JUNG WERNER-ALFONS (DE)
BAUDER ANDREAS (DE)
ENGEL ROBERT (DE)
HAIP WOLFGANG (DE)
Application Number:
PCT/EP2013/050511
Publication Date:
July 18, 2013
Filing Date:
January 11, 2013
Export Citation:
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Assignee:
BASF COATINGS GMBH (DE)
International Classes:
B05B12/14
Domestic Patent References:
WO1993013872A11993-07-22
Foreign References:
US20060022067A12006-02-02
US20070000947A12007-01-04
DE102009031180A12010-12-30
US4703894A1987-11-03
US4121738A1978-10-24
GB1211114A1970-11-04
Other References:
H. KITTEL: "Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen", vol. 9, 2004, HIRZEL VERLAG STUTTGART LEIPZIG, pages: 26 - 40
Attorney, Agent or Firm:
STEFFAN, GERHARD (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1 . Vorrichtung zur Förderung, Dosierung und Mischung von flüssigen

Lackkomponenten, umfassend

(a) eine Lackzuführvorrichtung, die

i. zwei oder mehrere Lackvorratsbehälter mit jeweils mindestens einer Auslassöffnung für verschiedene miteinander zu mischende

Lackkomponenten umfasst; oder

ii. einen Lackvorratsbehälter umfasst, der zwei oder mehr Kammern für verschiedene miteinander zu mischende Lackkomponenten umfasst, wobei jede Kammer mindestens eine Auslassöffnung besitzt,

(b) eine Dosiervorrichtung, die der Lackzuführvorrichtung nachgeschaltet ist und eine der Anzahl der Auslassöffnungen der Lackvorratsbehälter oder des Lackvorratsbehälters entsprechende Anzahl an Einlassöffnungen für die Lackkomponenten besitzt, wobei die Dosiervorrichtung so ausgestaltet ist, dass die über die Einlassöffnungen eintretenden Volumenströme der miteinander zu mischenden Lackkomponenten getrennt voneinander über als Dosieraggregate dienende, rotierende Fördereinrichtungen

zwangsgefördert werden, wobei die Fördereinrichtungen so miteinander verbunden sind, dass ihre Drehzahlen in festen Verhältnissen zueinander stehen, und wobei die Dosiervorrichtung über getrennte Austrittsöffnungen für die nunmehr dosierten Volumenströme der Lackkomponenten verfügt, und

(c) eine statische Mischvorrichtung, die der Dosiervorrichtung nachgeschaltet ist und die eine der Anzahl der Austrittsöffnungen der Dosiervorrichtung entsprechende Anzahl an Eintrittsöffnungen für die dosierten

Volumenströme besitzt, und deren Ausgang so ausgebildet ist, dass dieser mit einer Lackspritzpistole verbunden werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei diese einen Lackvorratsbehälter umfasst, der (a) zwei Kammern für verschiedene miteinander zu mischende

Lackkomponenten enthält, wobei jede Kammer mindestens eine

Auslassöffnung besitzt, (b) eine Dosiervorrichtung, die dem

Lackvorratsbehälter nachgeschaltet ist und zwei Einlassöffnungen für die Lackkomponenten besitzt, wobei die Dosiervorrichtung so ausgestaltet ist, dass die über die Einlassöffnungen eintretenden Volumenströme der miteinander zu mischenden Lackkomponenten getrennt voneinander über als Dosieraggregate dienende, rotierende Fördereinrichtungen zwangsgefördert werden, wobei die Fördereinrichtungen so miteinander verbunden sind, dass ihre Drehzahlen in festen Verhältnissen zueinander stehen, und wobei die Dosiervorrichtung über getrennte Austrittsöffnungen für die nunmehr dosierten Volumenströme der Lackkomponenten verfügt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei jede rotierende Fördereinrichtung (a) ein Räderpaar aufweist und mindestens ein Rad des Räderpaars mit dem entsprechenden Rad des in der benachbarten Fördereinrichtung befindlichen Räderpaars über eine gemeinsame Achse verbunden ist, so dass ihre

Drehzahlen in festen Verhältnissen zueinander stehen oder (b) im Falle der Verwendung von Schaufelrädern jede rotierende Fördereinrichtung ein Schaufelrad aufweist und die Schaufelräder der Fördereinrichtungen über eine gemeinsame Achse miteinander verbunden sind, so dass ihre Drehzahlen in festen Verhältnissen zueinander stehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3 wobei die Räder eines Räderpaares gewählt sind aus der Gruppe bestehend aus kreisrunden Zahnrädern, Ovalrädern und Schaufelrädern.

5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei mindestens einer der Lackvorratsbehälter einen verschließbaren Deckel besitzt, über welchen Druckluft beaufschlagt werden kann.

6. Verfahren zur Förderung, Dosierung und Mischung von zwei oder mehr

Lackkomponenten, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des Verfahrens eine Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 verwendet wird.

7. Verfahren zur Beschichtung von Substraten mit Zwei- oder

Mehrkomponenten-Beschichtungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufbringung einer Beschichtung die Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 mit einer Lackspritzpistole verbunden wird, Stammlack und Härter über den Lackvorratsbehälter und die Dosiervorrichtung in die statische Mischvorrichtung gefördert werden, die dabei resultierende homogene Mischung aus Stammlack und Härter der Spritzpistole zugeführt wird und über diese auf das Substrat appliziert wird.

8. Dosiervorrichtung, die zwei oder mehr Einlassöffnungen für zu mischende Komponenten besitzt, wobei die Dosiervorrichtung so ausgestaltet ist, dass die über die Einlassöffnungen eintretenden Volumenströme der miteinander zu mischenden Lackkomponenten getrennt voneinander über als

Dosieraggregate dienende, rotierende Fördereinrichtungen zwangsgefördert werden, wobei die Fördereinrichtungen so miteinander verbunden sind, dass ihre Drehzahlen in festen Verhältnissen zueinander stehen, und wobei die Dosiervorrichtung über getrennte Austrittsöffnungen für die nunmehr dosierten Volumenströme der Lackkomponenten verfügt.

9. Dosiervorrichtung nach Anspruch 8, wobei jede rotierende Fördereinrichtung (a) ein Räderpaar aufweist und mindestens ein Rad des Räderpaars mit dem entsprechenden Rad des in der benachbarten Fördereinrichtung befindlichen Räderpaars über eine gemeinsame Achse verbunden ist, so dass ihre

Drehzahlen in festen Verhältnissen zueinander stehen oder (b) im Falle der Verwendung von Schaufelrädern jede rotierende Fördereinrichtung ein Schaufelrad aufweist und die Schaufelräder der Fördereinrichtungen über eine gemeinsame Achse miteinander verbunden sind, so dass ihre Drehzahlen in festen Verhältnissen zueinander stehen.

10. Verfahren zum synchronisierten Dosieren von mindestens zwei getrennten Volumenströmen, wobei die Volumenströme der Dosiervorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9 zugeführt werden und nach der Dosierung dieser entnommen werden.

Description:
Lackförder-, Dosier- und Mischvorrichtung für Lackierpistolen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine kombinierte Lackförder-, Lackdosier- und Lackmischvorrichtung für Lackierpistolen sowie ein Spritzlackierverfahren unter Verwendung einer solchen Lackfördervorrichtung.

Spritzlackierverfahren ohne elektrostatische Lackaufladung werden weit verbreitet in industriellen und handwerklichen Lackierereien eingesetzt. Die Verfahren zeichnen sich gegenüber anderen Lackierverfahren vor allem dadurch aus, dass sie manuell einsetzbar sind, eine hohe Flexibilität bezüglich der Form, Größe und Werkstoffe der Lackierobjekte sowie der Lackauswahl und des Lackwechsels besitzen, mobil im Einsatz sind und relativ geringe Investitionskosten mit sich bringen (H. Kittel, „Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen", Zweite Auflage, Band 9, S. 26-40.; S. Hirzel Verlag Stuttgart Leipzig, 2004).

Die Spritzlackierverfahren lassen sich im Wesentlichen in Druckluft-Spritzen im Hochdruck oder Niederdruckverfahren einerseits sowie Airless-Spritzen ohne oder mit Luftunterstützung unterscheiden.

Als erstes Spritzlackierverfahren wurde um 1900 die pneumatische Zerstäubung bzw. das Druckluft-Spritzen entwickelt. Noch heute wird in Industrie und Handwerk die Druckluftzerstäubung am häufigsten eingesetzt. Beim Hochdruck-Spritzen, auch als konventionelles Spritzen oder pneumatisches Spritzen bezeichnet, wird zumeist mit einem Luftdruck von etwa 2 bis 7 bar gearbeitet, während beim Niederdruck- Spritzen, auch als HVLP-Spritzen („High Volume, Low Pressure"-Spritzen bzw.

Spritzen mit hohem Spritzvolumenstrom und niedrigem Druck) bezeichnet, zumeist mit einem Luftdruck von 0,2 bis 0,7 bar gearbeitet wird (H.Kittel, ibid).

Am Zerstäuberkopf strömt die Druckluft aus einer ringförmigen Öffnung, die durch eine zentrale Bohrung in der Luftkappe und der darin angeordneten Lackdüse gebildet wird. Weitere Luftstrahlen aus verschiedenen Luftkappenbohrungen dienen zur Regulierung der Strahlform sowie der Unterstützung der Zerstäubung. Durch die mit hoher Geschwindigkeit ausströmende Druckluft entsteht unmittelbar an der Lackdüsenmündung ein Unterdruckgebiet, das vor allem bei der drucklosen Lackzufuhr aus einem so genannten Saugbecher den Lackausfluss durch seine Saugwirkung unterstützt (H. Kittel, ibid).

Neben der Förderung des Lackmaterials aus einem Saugbecher besteht auch die Möglichkeit das Lackmaterial je nach Mengenbedarf und Viskosität durch

Fördersysteme wie Fließbecher, Druckbehälter oder Umluftsysteme der

Spritzpistolendüse zuzuführen (Figuren 1A-D). In Figur 1A wird die Lackzufuhr mittels Saugbechersystem dargestellt, sie erfolgt wie oben dargestellt durch die

Saugwirkung der Spritzluft. Typische Becherinhalte sind Volumina bis zu etwa einem Liter. In Figur 1 B wird ein Fließbechersystem dargestellt, wobei die Lackzufuhr sowohl durch die Saugwirkung der Spritzluft, als auch unterstützt durch den Lack- Gefälledruck erfolgt. Auch bei diesem Lackfördersystem werden üblicherweise Bechervolumina von etwa einem Liter nicht überschritten. Für den mobilen Einsatz weniger geeignet sind als Lackfördersysteme das Drucksystem (Figur 1 C) und das Umlaufsystem (Figur 1 D). Beim Drucksystem erfolgt die Lackzufuhr aus einem Drucktank durch Unterstützung mit einem Druck von 0,5 bis 4 bar (üblicher

Tankinhalt 1 bis 250 Liter). Beim Umlaufsystem erfolgt die Lackzufuhr durch Kolbenoder Turbinenpumpen, wobei das Umlaufsystem typischerweise erst bei einem täglichen Verbrauch von mehr als 100 Litern des Lacks sinnvollen Einsatz findet (H. Kittel, ibid).

Insbesondere beim Niederdruck-Spritzen ist die Saugwirkung durch den Unterdruck an der Lackdüsenmündung einer sogenannten HVLP-Spritzpistole geringer, als beim Hochdruckspritzen, weshalb gerade im Niederdruckbereich eine Unterstützung der Saugwirkung durch den Lack-Gefälledruck erwünscht ist. Es empfiehlt sich daher bei der Verarbeitung geringer Lackmengen beim Niederdruck-Spritzen mit einem

Fließbechersystem als Lackfördersystem zu arbeiten.

Zweikomponenten-Beschichtungsmittel (2K-Beschichtungsmittel) werden aufgrund ihrer zeitlich begrenzten Verarbeitungszeit (Topfzeit) überwiegend mit

Spritzverfahren verarbeitet. Dabei stellt die Dosierung von Stammlack und Härter das zentrale Problem dar. Bei Kleinserien und Einzelteilen wie insbesondere auch dem Reparaturlackbereich, beispielsweise dem Autoreparaturlackbereich, wird das 2K- Material in der Regel im vorgebenen Verhältnis manuell gemischt und wie ein Einkomponentenmaterial verspritzt. In der Praxis bedeutet dies, dass sowohl die Dosierung als auch die Mischung der Komponenten vor der Befüllung eines

Fließbechers bzw. Saugbechers oder im Fließbecher bzw. Saugbecher selbst erfolgt und somit auch die Qualität und Homogenität der Mischung stark von den manuellen Fähigkeiten des Lackierers abhängt. Nicht verbrauchtes Material muss nach Ablauf der Topfzeit verworfen werden. Andererseits ist ein schnelles Trocknungs- und Härtungsverhalten des Lackfilms erwünscht, weshalb häufig Härtungskatalysatoren in den Stammlack und/oder Härter der 2K- oder Mehrkomponentenmischung eingearbeitet werden.

Es besteht daher gerade beim Einsatz von 2K- oder Mehrkomponenten- Beschichtungsmitteln der Wunsch einer langen Verarbeitungs- beziehungsweise Topfzeit bei jedoch gleichzeitig verbesserter Trocknung und rascher

Härteentwicklung des aufgesprühten Lackfilms.

Um ein bestmögliches Erscheinungsbild („Appearance") des gehärteten Lackfilms sowie reproduzierbare Qualitäten zu erhalten, ist es zwingend notwendig möglichst homogene gleichbleibend hochwertige Zusammensetzungen aus Stammlack und Härter herzustellen, die über den gesamten Zeitraum der Applikation gleichbleibende Eigenschaften aufweisen. Dies ist gerade bei vorvermischten 2K-Systemen nicht immer der Fall, wenn beispielsweise eine kurze Topfzeit dazu führt, dass das zuerst versprühte Material aufgrund einer noch nicht fortgeschrittenen Reaktion der

Bestandteile eine niedrige Viskosität aufweist, während die später versprühten Materialreste bereits teilweise Viskositätserhöhende Vernetzungsprodukte enthalten.

Bei der Fertigung großer Stückzahlen, bei kurzen Topfzeiten und hohen

Qualitätsanforderungen werden in der Industrie hochspezialisierte Dosier- und Mischanlagen verwendet, um Toleranzgrenzen der Dosiergenauigkeit von +/- 5 % Härtervolumen bezogen auf die Stammlackmenge einzuhalten. Weiterentwicklungen zielen auf pulsationsfreie Dosierung und geringen Anlagenverschleiß, zum Beispiel durch den Einsatz von Membrandosierern. Zur Mischung werden statische oder dynamische Systeme mit angetriebenen Mischaggregaten verwendet. Bei sehr kurzen Topfzeiten werden auch Spezialpistolen eingesetzt, bei welchen Stammlack und Härter aus getrennten Düsen ausgetragen werden und die entstehenden Tröpfchen sich im Sprühstrahl vermischen (H.Kittel, ibid).

Gerade in kleinen Lackierbetrieben besteht jedoch der Bedarf an deutlich weniger aufwändigen Förder-, Dosier- und Mischvorrichtungen. Insbesondere sollte es nicht erforderlich sein, die vorerwähnten Spezialpistolen einzusetzen oder

hochspezialisierte Dosier- und Mischaggregate. Die Einfachheit des Gebrauchs von Saugbechern beziehungsweise Fließbechern, insbesondere von letzteren sollte erhalten bleiben. Förderung, Dosierung und Mischung sollte einzig durch den Lack- Gefälledruck, die Saugwirkung des durch die Lackversprühung erzeugten

Unterdrucks sowie eines gegebenenfalls auf den Fließbecher beaufschlagten Drucks erfolgen. Ein weiterer externer Antrieb der Förderung, Dosierung oder Mischung sollte nicht erforderlich sein. Insbesondere sollte kein Antrieb durch Pumpen und dergleichen notwendig sein. Trotzdem sollte eine nahezu von der Topfzeit unabhängige Verarbeitbarkeit gewährleistet bleiben, bei gleichzeitig homogener Vermischung der Komponenten, bevor diese die Düse der Spritzpistole

vorzugsweise die Spritzpistole selbst erreichen. Die erhaltenen Lackfilme sollen eine gute Trocknung und rasche Härteentwicklung aufweisen und zu gehärteten Filmen mit gutem Erscheinungsbild führen.

Die WO 93/13872 A1 beschreibt ein Verfahren zum Auftragen einer

Mehrkomponenten-Reparaturlack-Beschichtungszusammensetzun g, bei welchem mindestens zwei Lackkomponenten in getrennten Behältern vorgehalten werden und mindestens eine Komponente unter Druck einer kinetischen Dosieranlage zugeführt wird, die zwei an Kolben angebrachte doppeltwirkende Zylinder mit Zylinderstangen umfasst. Die dosierten Komponenten werden einem Mischer zugeführt, der in eine Lackspritzpistole mündet. Der Aufbau der Dosiervorrichtung ist eher komplex und erfordert zwingend die Beaufschlagung mindestens eines Lackvorratsbehälters mit Druckluft.

Die vorgenannten Aufgaben wurden von den Erfindern der vorliegenden Erfindung in überraschender Weise durch Bereitstellung einer speziellen Vorrichtung zur

Förderung, Dosierung und Mischung von flüssigen Lackkomponenten gelöst, welche die Nachteile des Stands der Technik nicht aufweist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist folgende Vorrichtungseinheiten auf:

(a) eine Lackzuführvorrichtung, die

i. zwei oder mehrere Lackvorratsbehälter mit jeweils mindestens einer Auslassöffnung für verschiedene miteinander zu mischende Lackkomponenten umfasst; oder

ii. einen Lackvorratsbehälter umfasst, der zwei oder mehr Kammern für verschiedene miteinander zu mischende Lackkomponenten umfasst, wobei jede Kammer mindestens eine Auslassöffnungen besitzt,

(b) eine Dosiervorrichtung, die der Lackzuführvorrichtung nachgeschaltet ist und eine der Anzahl der Auslassöffnungen der Lackvorratsbehälter oder des Lackvorratsbehälters entsprechende Anzahl an Einlassöffnungen für die Lackkomponenten besitzt, wobei die Dosiervorrichtung so ausgestaltet ist, dass die über die Einlassöffnungen eintretenden Volumenströme der miteinander zu mischenden Lackkomponenten getrennt voneinander über als Dosieraggregate dienende, rotierende Fördereinrichtungen zwangsgefördert werden, wobei die Fördereinrichtungen so miteinander verbunden sind, dass ihre Drehzahlen in festen Verhältnissen zueinander stehen, und wobei die Dosiervorrichtung über getrennte Austrittsöffnungen für die nunmehr dosierten Volumenströme der Lackkomponenten verfügt, und

(c) eine statische Mischvorrichtung, die der Dosiervorrichtung nachgeschaltet ist und die eine der Anzahl der Austrittsöffnungen der Dosiervorrichtung entsprechende Anzahl an Eintrittsöffnungen für die dosierten Volumenströme besitzt, und deren Ausgang so ausgebildet ist, dass dieser mit einer

Lackspritzpistole verbunden werden kann.

Der Begriff Lackvorratsbehälter umfasst unter anderem Ausführungsformen wie beispielsweise Becher vorzugsweise Fließbecher, Einwegkartuschen oder Beutel und dergleichen.

Besitzt der Lackvorratsbehälter zwei oder mehrere Kammern, so können diese Kammern eine beliebige Form aufweisen und beliebig zueinander angeordnet sein. So können die Kammern beispielsweise in einem becherförmigen

Lackvorratsbehälter einfach durch eine plattenförmige Trennwand voneinander getrennt sein (siehe zum Beispiel Figur 2). Es ist jedoch auch eine konzentrische Anordnung der Kammern möglich. In letzterem Fall muss dann die Lackkomponente der innenliegenden Kammer mittels einer Art Injektorauslass durch die Wandung der äußeren Kammer gefördert werden, so dass separate Austrittsöffnungen für die Lackkomponenten erhalten bleiben und somit eine getrennte Dosierung ermöglicht wird. Eine derartige konzentrische Anordnung ermöglicht ein einfacheres

Verschrauben der Lackzuführvorrichtung mit der Lackdosiervorrichtung.

Vorzugsweise umfasst die Vorrichtungseinheit (a) i. zwei Lackvorratsbehälter für zwei unterschiedliche Lackkomponenten oder ii. einen Lackvorratsbehälter mit zwei getrennten Kammern für zwei unterschiedliche Lackkomponenten, insbesondere im Fall i. einen Lackvorratsbehälter für einen Stammlack und einen zweiten

Lackvorratsbehälter für einen Härter beziehungsweise im Fall ii. einen

Lackvorratsbehälter mit einer ersten Kammer für einen Stammlack und einer zweiten Kammer für einen Härter. In letztgenannter Ausführungsform besitzt der

Lackvorratsbehälter zwei Auslassöffnungen, jeweils eine für den Stammlack und eine für den Härter. Die Dosiervorrichtung besitzt bei dieser Ausführungsform

entsprechend zwei Einlassöffnungen, jeweils eine für den Stammlack und eine für den Härter, sowie zwei Auslassöffnungen für die dosierten Volumenströme.

Für alle Ausführungsformen gilt, dass die Volumenströme der Komponenten, wie beispielsweise des Stammlacks und Härters, getrennt voneinander jeweils einer rotierenden Fördereinrichtung zugeführt werden. In einer besonderen

Ausführungsform ist jede einzelne rotierende Fördereinrichtung so gestaltet, dass sie aus zwei ineinander greifenden Rädern besteht. Für jeden Volumenstrom existiert somit jeweils eine einzelne rotierende Fördereinrichtung, umfassend ein Radpaar. Vorzugsweise handelt es sich bei den ineinander greifenden Rädern des Radpaars um Zahnräder, die entweder kreisrund oder oval ausgestaltet sein können, oder um Schaufelräder. Besonders bevorzugt handelt es sich um Ovalradpaare. Die

Räder der einzelnen Fördereinrichtungen sind untereinander so miteinander verbunden, dass Ihre Drehzahlen in festen Verhältnissen zueinander stehen. Dies geschieht beispielsweise durch Befestigung mindestens jeweils eines der beiden ineinander greifenden Räder einer Fördereinrichtung mit jeweils einem der beiden Räder der weiteren Fördereinrichtungen auf ein und derselben Welle oder Achse. Die miteinander verbundenen Räder der Fördereinrichtungen agieren somit abhängig voneinander synchronisiert, während das jeweils zweite Rad des jeweiligen

Radpaares frei gelagert sein kann, da dieses über das erste, synchronisierte Rad mitgenommen, das heißt angetrieben wird. Diese Art des Antriebs wird als

Zwangsförderung bezeichnet und ist essentiell, um die üblicherweise vorhandenen Viskositätsunterschiede der verschiedenen Komponenten zu kompensieren. Die Radpaare sind hinsichtlich ihrer Größe so ausgestaltet, dass durch diese die jeweils zu dosierenden Volumenströme gefördert werden. Die räumliche Trennung der Radpaare kann beispielsweise durch Trennwände in der Dosiervorrichtung realisiert werden. Die Trennung der Volumenströme verhindert ein vorzeitiges Vermischen der verschiedenen Komponenten in den Fördereinrichtungen.

Eine weitere Möglichkeit der Zwangsförderung lässt sich beispielsweise bei der Verwendung von Schaufelrädern realisieren. In einem solchen Fall ist es nicht zwingend notwendig zwei Radpaare einzusetzen. Jeder Volumenstrom kann hierbei beispielsweise über nur ein Schaufelrad gefördert werden, wobei die Schaufelräder der Fördereinrichtungen so miteinander verbunden sind, dass ihre Drehzahlen in festen Verhältnissen zueinander stehen. Auch dies kann über eine gemeinsame synchronisierende Achse bzw. Welle erfolgen. Die geförderten Volumina lassen sich hierbei beispielsweise durch das Aufnahmevermögen der Schaufeln der

Schaufelräder dosieren.

Reichen der Lack-Gefälledruck in den Lackvorratsbehältern oder im

Lackvorratsbehälter und die Saugwirkung der Spritzpistole alleine nicht aus, um die Radpaare in Gang zu setzen oder in Gang zu halten, so kann der

Lackvorratsbehälter mit Druckluft beaufschlagt werden. In einem solchen Fall ist der Lackvorratsbehälter beispielsweise mit einem druckdichten Deckel verschlossen, der über eine Drucklufteinlassöffnung verfügt, über welche Druckluft beaufschlagt werden kann. Ein externer Antrieb der Radpaare ist weder vorgesehen noch erwünscht.

Insofern ist die Dosiervorrichtung eine völlig geschlossene Einheit und nur über die Einlassöffnungen mit den Lackvorratsbehältern oder dem Lackvorratsbehälter beziehungsweise über die Auslassöffnung(en) mit dem statischen Mischer verbunden. Diese Konstruktion der Dosiervorrichtung ist wartungsarm und energieeffizient.

Erfolgt die Förderung der Lackkomponenten alleine über den Lack-Gefälledruck und die Saugwirkung der Spritzpistole, so können die Lackvorratsbehälter oder der Lackvorratsbehälter mit einem belüfteten Deckel geschlossen sein. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Lackförderung jedoch durch zusätzliche Beaufschlagung der Lackkomponenten mit Druckluft, wobei diese aus den

Lackvorratsbehältern oder dem Lackvorratsbehälter durch die Druckluft in die Dosiervorrichtung gedrückt werden. In einem solchen Fall sind auch die

Lackvorratsbehälter oder ist auch der Lackvorratsbehälter eine völlig geschlossene Einheit, die lediglich über mindestens eine Einlassöffnung für Druckluft verfügt sowie die Auslassöffnungen zur Dosiervorrichtung.

Gleiches gilt auch für die Mischvorrichtung, die ebenfalls eine völlig geschlossene Einheit darstellt, die nur über die Einlassöffnungen mit der Dosiervorrichtung verbunden ist und über die Auslassöffnung mit der Spritzpistole. Miteinander verbunden kann auch bedeuten, dass die Mischvorrichtung partiell / ganz in den Spritzpistolenkörper integriert ist.

Die drei Vorrichtungseinheiten (Lackzuführvorrichtung, Dosiervorrichtung, statische Mischvorrichtung) können beispielsweise über druckdichte Gewinde miteinander verbunden oder miteinander verschweißt oder verklebt sein. Um bei einer

Verschraubung dichte Abschlüsse zu gewährleisten, werden beispielsweise

Dichtungsringe und dergleichen eingesetzt, wie dies dem Durchschnittsfachmann bekannt ist.

Figur 2 beschreibt den prinzipiellen Aufbau einer besonderen Ausführungsform der Erfindung für den Einsatz eines 2K-Systems unter Verwendung zweier

unterschiedlicher Lackkomponenten. Die in Figur 2 dargestellte besondere

Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Förderung, Dosierung und Mischung von flüssigen Lackkomponenten umfasst eine Lackzuführvorrichtung (A), welche einen Lackvorratsbehälter (1 ) umfasst, der wiederum zwei durch eine Trennwand (13) getrennte Kammern (1 1 und 12) für verschiedene miteinander zu mischende flüssige Lackkomponenten umfasst, wobei die erste Kammer (1 1 ) eine Auslassöffnung (14) aufweist und die zweite Kammer (12) eine Auslassöffnung (15) aufweist. Der Lackvorratsbehälter (1 ) besitzt bei dieser Ausführungsform einen verschließbaren Deckel (6), über den durch eine Öffnung (5) Druckluft beaufschlagt werden kann. Des Weiteren umfasst die besondere Ausführungsform der

erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Figur 2 eine Dosiervorrichtung (B bzw. 2) mit zwei Einlassöffnungen (21 und 22) für die zu dosierenden und zu mischenden Komponenten. Die Dosiervorrichtung ist - wie oben bereits detailliert beschrieben - so ausgestaltet, dass die über die zwei Einlassöffnungen (21 und 22) eintretenden Volumenströme der miteinander zu mischenden Lackkomponenten getrennt voneinander über als Dosieraggregate dienende, rotierende Fördereinrichtungen zwangsgefördert werden. Dabei sind die Fördereinrichtungen so miteinander verbunden, dass ihre Drehzahlen in festen Verhältnissen zu einander stehen. Die dosierten Volumenströme der Lackkomponenten werden dann über die

Auslassöffnungen (23 und 24) der nachfolgenden statischen Mischvorrichtung (C bzw. 3) zugeführt. Die statische Mischvorrichtung besitzt hierbei zwei

Einlassöffnungen (31 und 32) und eine Auslassöffnung (4) zur Befestigung der Vorrichtung an der Lackspritzpistole. Die statische Mischvorrichtung umfasst vorzugsweise eine oder mehrere so genannte Mischerstangen (33). Die

Mischerstangen / -elemente können vertikal, horizontal oder in einer anderen Art eingebaut sein, sie müssen jedoch für eine ausreichende Durchmischung der Komponenten sorgen.

In Figur 3 ist eine Ausführungsform einer Dosiervorrichtung (B bzw. 2) näher beschrieben, bei welcher jede rotierende Fördereinrichtung ein Räderpaar (251/252 beziehungsweise 261/262) aufweist und mindestens ein Rad (251 ) des Räderpaars (251/252) mit dem entsprechenden Rad (261 ) des in der benachbarten

Fördereinrichtung befindlichen Räderpaars (261/262) über eine gemeinsame Achse (27) verbunden ist, so dass ihre Drehzahlen in festen Verhältnissen zueinander stehen. Die Achse (27) erzwingt somit eine synchronisierte Drehung der Räder 251 und 261 , wodurch eine Zwangsförderung der Volumenströme erfolgt. Das jeweils zweite Rad der beiden Räderpaare, dies ist Rad 252 in Bezug auf Rad 251 beziehungsweise Rad 262 in Bezug auf Rad 261 , kann auf einer eigenen Achse (281 beziehungsweise 282) gelagert werden. Diese zweiten Räder (252, 262) werden durch die Drehung der ersten Räder (251 , 261 ) angetrieben.

In jedem Fall werden die Materialen der drei Vorrichtungseinheiten so gewählt, dass sie gegenüber den zu vermischenden Lackkomponenten inert sind und den mechanischen Beanspruchungen genügen. Aus Gewichtsgründen eignen sich besonders inerte, abriebbeständige Kunststoffe, die gegen die Lackkomponenten wie Lösemittel, Härter etc. beständig sind, wie beispielsweise Teflon, Polyoxymethylen, Polyphenylsulfid, Polypropylen, Polyamid, Polyetheretherketon oder

Polyaryletherketon. Bei Einsatz brennbarer oder zur Explosion neigender Produkte müssen zur Verhinderung elektrostatischer Aufladung ableitfähige Materialien gewählt werden. Im Falle von Kunststoffen sind ableitfähige Kunststoffe mit einem Widerstand kleiner 10 6 Ohm zu verwenden. Aber auch die Fertigung der

Vorrichtungseinheiten aus metallischen Werkstoffen ist denkbar, wenngleich kostspieliger und weniger vorteilhaft insbesondere wegen des höheren Gewichts beim manuellen Betrieb der Spritzpistole.

In einer besonderen Ausgestaltung des Lackvorratsbehälters sind die zwei oder mehr Kammern durch Trennwände voneinander getrennt (siehe Figur 2). Es ist jedoch auch möglich die zwei oder mehr Kammern so zu realisieren, dass diese in Form von Beuteln oder dergleichen in den Lackvorratsbehälter eingelegt sind und die Öffnungen der Beutel mit den Austrittsöffnungen des Lackvorratsbehälters

verbunden sind. In einem solchen Fall ist eine Trennung über beispielsweise starre Trennwände nicht notwendig. Die Volumina der Kammern werden vorteilhafterweise so gewählt, dass diese dem Bedarf der Komponenten in der fertigen Mischung entsprechen.

Zahnradpaare wie beispielsweise Ovalradpaare sind unter anderem von der Firma Bopp & Reuther unter der Handelsbezeichnung„Miniflow 015" erhältlich. Das gewünschte Verhältnis der Volumenströme der Lackkomponenten wird bevorzugt über eine Breitenanpassung der Zahnräder beziehungsweise Ovalräder eingestellt. Das Verhältnis der Volumenströme der Lackkomponenten kann jedoch auch über andere Parameter wie Raddurchmesser oder, bei Kopplung über ein Getriebe, Drehzahlverhältnisse, festgelegt werden. Bei Verwendung von Schaufelrädern kann eine Regulierung der Volumenströme beispielsweise auch über die Tiefe der Schaufeln erfolgen.

In einer besonderen Ausgestaltung besteht die statische Mischvorrichtung aus einem Mischrohr mit feststehenden Einbauten. Vorzugsweise lassen sich sogenannte Mischerstangen einsetzen. Ganz besonders bevorzugte Mischerstangen sind beispielsweise von der Firma Fluitec Georg AG (Neftenbach, Schweiz) unter der Bezeichnung CSE-X® Mischer erhältlich.

Als Spritzpistolen sind prinzipiell alle Spritzpistolen geeignet, die beim Druckluft- Spritzen eingesetzt werden. Die Verbindung der statischen Mischvorrichtung mit der Spritzpistole ist unproblematisch und kann mit allen gängigen Verbindungen erfolgen, vorzugsweise durch ein Schraubgewinde oder Schnellkupplungen beziehungsweise Schwalbenschwanzverbindungen. Lackspritzpistolen sind beispielsweise von der Firma Sata GmbH & Co. KG (Kornwestheim, Deutschland) unter der Bezeichnung SATAjet®, als HVLP- oder RP-Spritzpistolen erhältlich.

Alle Bauteile und Materialien werden vom Durchschnittsfachmann so gewählt, dass diese für die auftretenden Drücke ausgelegt sind.

Prinzipiell lassen sich die einzelnen Vorrichtungseinheiten auch extern beheizen. Dies ist jedoch üblicherweise nicht vorgesehen.

Wesentlicher Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine

Dosiervorrichtung, die zwei oder mehr Einlassöffnungen für zu mischende

Komponenten besitzt, wobei die Dosiervorrichtung so ausgestaltet ist, dass die über die Einlassöffnungen eintretenden Volumenströme der miteinander zu mischenden Lackkomponenten getrennt voneinander über als Dosieraggregate dienende, rotierende Fördereinrichtungen zwangsgefördert werden, wobei die

Fördereinrichtungen so miteinander verbunden sind, dass ihre Drehzahlen in festen Verhältnissen zueinander stehen, und wobei die Dosiervorrichtung über getrennte Austrittsöffnungen für die nunmehr dosierten Volumenströme der Lackkomponenten verfügt. Diese Dosiervorrichtung wird auch als erfindungsgemäße Dosiervorrichtung bezeichnet. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Förderung, Dosierung und Mischung von zwei oder mehr Lackkomponenten, welches von der

erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder von der erfindungsgemäßen

Dosiervorrichtung Gebrauch macht.

Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Beschichtung von Substraten mit 2K- oder Mehrkomponenten-Beschichtungsmitteln unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Kombination mit einer Lackspritzpistole. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Beschichtung wird besonders vorteilhaft rein manuell durchgeführt. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Beschichtung unter Verwendung kleiner Lackmengen geeignet. Vorzugsweise wird das Verfahren als HVLP-Spritzverfahren durchgeführt. Ganz besonders bevorzugt wird es bei der Autoreparaturlackierung eingesetzt. Das vorgenannte Verfahren kann jedoch auch im Rahmen einer OEM-Erstlackierung insbesondere bei der

sogenannten Montagereparatur eingesetzt werden.

Wird das Verfahren als HVLP-Spritzverfahren durchgeführt, so beträgt der

Zerstäubungsdruck üblicherweise 1 ,5 bis 2 bar. Bei RP-Pistolen wird üblicherweise bei einem Zerstäubungsdruck von 1 ,5 bis 3 bar gearbeitet. Um die Lackförderung zu unterstützen kann der, beziehungsweise können die Lackvorratsbehälter mit

Druckluft beaufschlagt werden, der Überdruck kann in Abhängigkeit von der

Lackviskosität und der Auslaufmenge eingestellt werden.

Werden zwei Komponenten eingesetzt, so handelt es sich bei einer Komponente üblicherweise um den sogenannten Stammlack, bei der zweiten Komponente um den Härter. In den Stammlacken werden vorzugsweise hydroxyfunktionelle Polymere wie beispielsweise polyhydroxyfunktionelle Poly(meth)acrylate, Polyesterpolyole, Polyetherpolyole, Polyurethanpolyole oder gemischte Polyester/Polyether-Polyole eingesetzt. Auch Polythiole sind beispielsweise einsetzbar. In den

Härterkomponenten werden üblicherweise Polyisocyanate wie

Hexamethylendiisocyanat, Toluylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat oder

Diphenylmethandiisocyanat oder die Dimere, Trimere und Polymere der

vorgenannten Isocyanate, und/oder Aminoplast-Harze wie beispielsweise Melaminharze, eingesetzt. Ebenfalls einsetzbar sind Epoxysysteme, sowohl konventionelle als auch wässrige. Selbstverständlich können auch solche Systeme eingesetzt werden, die erst bei Zusammenkunft mit Luftfeuchtigkeit reaktiv werden (z.B. Aldimine, Silane). Im Allgemeinen gilt jedoch, dass Stammlack und Härter Verbindungen mit zueinander komplementären funktionellen Gruppen aufweisen. Das heißt Gruppen die nach dem Mischen der beiden Komponenten miteinander zur Reaktion kommen. Beispielsweise können folgende komplementäre Gruppen genannt werden: Amin-/lsocyanat-, Hydroxy-/lsocyanat-, Thio socyanat-, Amin- /Epoxidharz-/lsocyanat-, Amin-/Epoxidharz-, Epoxidharz-/Anhydrid-, Amin-/Anhydrid-, Anhydrid-/Hydroxy- oder Hydroxy-/lsocyanat-/Amin-Gruppen. Üblicherweise reagieren Stammlack und Härter nach der Applikation bei Temperaturen von 0 bis bis 100 °C, vorzugsweise 10 bis 80 °C, das heißt unter

Reparaturlackierungsbedingungen üblichen Konditionen.

Im erfindungsgemäßen Verfahren können auch solche Stammlack-Härter- Kombinationen gewählt werden, die bei üblicher Vorgehensweise des

Vorvermischens der Komponenten vor der Füllung des Lackvorratsbehälters, zu kurze Topfzeiten aufweisen. Auch bei solchen Systemen werden hervorragende Beschichtungen erhalten, die sich durch kurze Trocknungs- und Härtungszeiten sowie ein hervorragendes Erscheinungsbild auszeichnen.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Beispielen exemplarisch erläutert werden.

BEISPIELE

Es zeigte sich, dass konventionell manuell dosierte und gemischte

Lackzusammensetzungen nach dem Druckluftverspritzen ein schlechteres

Trockenverhalten aufweisen als solche, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt und unmittelbar anschließend verspritzt wurden. Die Trocknung wurde mittels eines sogenannten Drying Recorders (Typ B.K. der Firma The Mickle

Laboratory Engineering Co, Ltd. GB) gemessen. Für die Beurteilung wurden

Glasstreifen mit einer Sata RP 1 ,3 NR Pistole in zwei Spritzgängen lackiert

(resultierende Trockenschichtdicke 30-40 μιτι) Dabei wurde zwischen den Spritzgängen 1 min abgelüftet. Anschließend wurde über eine Testdauer von 12 h bei 22 °C und einer relativen Luftfeuchte von 45 % analog zu ASTM D 5895 die Stage IV Dry Through Time bestimmt. Die Ergebnisse ergeben sich aus Tabelle 1 .

Tabelle 1

Der eingesetzte Lack besteht aus dem Glasuritklarlack 923-335 (BASF Coatings GmbH), der in einem volumetrischen Mischungsverhältnis von 2:1 mit dem Härter i o 929-33 (BASF Coatings GmbH) gemischt und mit 10 Vol% Verdünnung 352-91

verarbeitet wurde. Als Katalysatorlösung wurde eine Mischung aus 45 g Butylacetat, 45 g Xylol und 10 g DBTL (Dibutylzinndilaurat) verwendet.