DE102004038017B4

DE102004038017B4 - Verfahren und Anlage zum zeitlich nacheinander erfolgenden Austrag unterschiedlicher Beschichtungsmaterialien

Info

Publication number: DE102004038017B4
Application number: DE102004038017A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Schmidt Wolfgang
Original assignee: Individual
Current assignee: Nakatomi Services Ltd Gb
Priority date: 2004-08-04
Filing date: 2004-08-04
Publication date: 2012-07-12
Anticipated expiration: 2024-08-05
Also published as: DE102004038017A1

Abstract

Verfahren zum zeitlich nacheinander erfolgenden Austrag unterschiedlicher Beschichtungsmaterialien, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwei-Komponenten-Polyurethan- und ein Zwei-Komponenten-Epoxysystem im Wechsel nacheinander ausgetragen werden, wobei zum Austrag des Epoxysystems eine wässrige Lack- oder Farbkomponente dieses Systems mit einem wässrigen Härter und zum Austrag des Polyurethansystems ein Stammlack dieses Systems und ein isocyanathaltiger Härter gemischt werden, und wobei bei einem Wechsel der Systeme alle von zumindest einer Komponente des zuletzt ausgetragenen Systems beaufschlagten Austragswege mit dem Reinigungsfluid des letzten Systems, das heißt im Falle des Epoxysytems mit einem wässrigen Reinigungsfluid und im Falle des Polyurethansystems mit einem wasserfreien Lösungsmittel, gespült und sodann mit dem Reinigungsfluid des nachfolgenden Systems nachgespült werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verwendung einer Austrags- bzw. Spritzanlage für einen zeitlich nacheinander erfolgenden Austrag unterschiedlicher Beschichtungsmaterialien. Außerdem betrifft die Erfindung eine für das Verfahren besonders geeignete Austrags- bzw. Spritzanlage.
Aus der DE 198 60 087 A1 ist es bekannt, zeitlich nacheinander unterschiedliche Beschichtungsmaterialien auszutragen. In der DE 198 60 087 A1 wird in diesem Zusammenhang ein elektrostatisches Farbaustragssystem für auf Wasser und Lösungsmitteln basierenden Beschichtungsmaterialien dargestellt, wobei das System zum Abgeben von elektrisch nicht leitenden, auf Lösungsmitteln basierenden Beschichtungsmaterialien und elektrisch leitenden, auf Wasser basierenden Beschichtungsmaterialien dient. Wenn nach einem Austrag von auf Wasser basierender Farbe der Austrag einer auf Lösungsmitteln basierenden Farbe erfolgen soll, werden die durch den ersten Farbauftrag verschmutzten Systemskomponenten, wie Leitungen und Ventile, zunächst mit Wasser gespült, um die Farbreste des ersten Farbauftrages auszuwaschen. Dann werden die Systemkomponenten mit dem Lösungsmittel, in der Regel Alkohol, des nachfolgenden Farbauftrages nachgespült, um Wasserreste zu entfernen. Sodann erfolgt ein zweiter Farbauftrag mit auf Lösungsmitteln basierender Farbe.
Im übrigen müssen bei einem elektrostatischen Farbauftragsystem gemäß der DE 198 60 087 A1 Schutzmaßnahmen vorgesehen werden, um die Übertragung einer elektrostatischen Ladung zwischen einer Hochspannungs-Ladeelektrode und zwei oder mehreren unterschiedlichen Beschichtungszuführungen für Beschichtungsmaterialien auf Lösungsmittelbasis und Wasserbass zu vermeiden.
Die DE 101 21 950 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Mehrkomponentenmischung. Dabei werden die Komponenten unter Druck über für jede Komponente gesonderte Druckleitungen einer ausgangsseitig mit einem Verbraucher verbundenen Mischvorrichtung zugeleitet. Eine Steuer- bzw. Regelvorrichtung, die eingangsseitig mit den Druckleitungen zugeordneten Volumenstrommessern verbunden ist, steuert in vorgebbarer Abhängigkeit vom Zustrom einer ersten Komponenten an den Druckleitungen für die weitere Komponente bzw. Komponenten angeordnete Drosselventile. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Spritzpistole mit einer Lack-Härter-Mischung mit vorgegebenem Mischungsverhältnis versorgt werden.
Die DE 197 09 988 C2 betrifft eine Einrichtung zum Lackieren von Gegenständen mit verschiedenen Farben, für die entsprechend viele, je einer Farbe zugeordnete Farbleitungen vorgesehen und über eine Lackiermittelverbindung mit einer Spritzpistole verbindbar sind. Dabei ist zur Reinigung der Farbzuführleitung ein Verdrängerkörper vorgesehen, mit dem die in der Farbzuführleitung befindliche Farbe entgegen der Lackierflussrichtung rückführbar ist. Dieser Verdrängerkörper ist flexibel und nachgiebig verformbar ausgebildet und wird bei Nichtgebrauch in Richtung zur Spritzpistole zurückbewegt und einer Formausnehmung ausgenommen.
Die DE 44 05 662 A1 betrifft ein elektrostatisch unterstütztes Zerstäubungs- und Verteilungssystem für die elektrostatische Anwendung von Farbe auf Wasserbasis. Gemäß der DE 44 05 662 A1 ist vorgesehen, die gesamte Farb- oder Wassersäule von einer Vorratsquelle bis zur elektrostatischen Spritzpistole zu erden um die Gefahr elektrischer Schläge und damit einhergehender Funkenschläge, die entflammbare Farblösungsmittel entzünden bzw. zur Explosion bringen könnten, zu vermindern.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren und eine Anlage zum Austrag zweier häufig eingesetzter, jedoch miteinander besonders unverträglicher Farb- bzw. Lacksysteme zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Obwohl das Polyurethansystem und das wässrige Epoxysystem an sich miteinander völlig unverträglich sind, lassen sie sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ohne weiteres nacheinander verspritzen bzw. austragen. Hier wird die Tatsache genutzt, dass die Reinigungsfluide dieser beiden Systeme miteinander verträglich sind. Da zunächst das Reinigungsfluid des zuletzt verspritzten bzw. ausgetragenen Farb- oder Lacksystems eingesetzt und nachfolgend des Reinigungsfluid des anderen Farb- bzw. Lacksystems herangezogen wird, werden gefährliche Reaktionen zwischen Komponenten des einen Lack- bzw. Farbsystems und dem Reinigungsfluid des anderen Farbsystems sicher vermieden.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind bei einer zum Austrag von Zwei-Komponenten-Systemen vorgesehenen Austrags- oder Spritzanlage vorzugsweise folgende Merkmale zweckmäßig und vorteilhaft:
Eine ausgangsseitig mit einem Austrags- bzw. Spritzgerät verbundene Mischvorrichtung ist eingangsseitig mit einer ersten Leitung für eine Stammlack- bzw. Farbkomponente und einer zweiten Leitung für eine Härterkomponente verbunden.
Die erste Leitung ist über eine Ventilanordnung alternativ mit einer dritten und vierten Leitung verbindbar, von denen die dritte Leitung für eine Farb- bzw. Lackkomponente eines ersten Farb- bzw. Lacksystems und die vierte Leitung für eine Farb- oder Lackkomponente eines zweiten Farb- oder Lacksystems vorgesehen ist.
Die zweite Leitung ist über eine Ventilanordnung alternativ mit einer fünften und sechsten Leitung verbindbar, von denen die fünfte Leitung für die Härterkomponente des ersten Farb- oder Lacksystems und die sechste Leitung für die Härterkomponente des zweiten Farb- oder Lacksystems vorgesehen ist.
Über Ventile können die dritte und fünfte Leitung mit einer Quelle für das Reinigungsfluid des ersten Farb- oder Lacksystems verbunden werden.
In ähnlicher Weise können die vierte und sechste Leitung über Ventile mit einer Quelle für das Reinigungsfluid des zweiten Farb- oder Lacksystems verbunden werden.
Im übrigen können die dritte bis sechste Leitung über Ventile mit unterschiedlichen Stammlack- oder Farbkomponenten bzw. Härterkomponenten des der jeweiligen Leitung zugeordneten Lack- oder Farbsystems beliefert werden.
Bei einer Austrags- oder Spritzanlage mit den vorangehend dargestellten Merkmalen ist in konstruktiv einfacher Weise gewährleistet, dass die an die Eingangs- und Ausgangsseite der Mischvorrichtung unmittelbar anschließenden Leitungen, die Stammlack- oder Farbkomponenten und/oder Härterfluide der beiden miteinander an sich unverträglichen Farbsysteme führen müssen, bei einem Wechsel der Farbsysteme in richtiger Reihenfolge mit den Reinigungsfluiden beider Systeme nacheinander gespült werden können, um den Wechsel der Farb- bzw. Lacksysteme gefahrlos durchzuführen.
Leitungen, die dagegen nur mit Komponenten eines Lack- bzw. Farbsystems in Kontakt gelangen, lassen sich dagegen lediglich mit dem Reinigungsfluid dieses Lack- bzw. Farbsystems spülen, wobei diese Leitungen gleichzeitig zur Zuführung des jeweiligen Reinigungsfluides zu den für beide Lack- bzw. Farbsysteme herangezogenen Leitungen dienen.
Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung verwiesen.
Schutz wird nicht nur für ausdrücklich angegebene oder dargestellte Merkmale beansprucht. Vielmehr wird Schutz für prinzipiell beliebige Unterkombinationen dieser Merkmale nachgesucht.
In der Zeichnung zeigt
1 eine schaltplanartig schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Austrags- bzw. Spritzanlage, mit der sich alternierend zwei verschiedene, an sich miteinander unverträgliche Zwei-Komponenten-Systeme ausgetragen werden können, und
2 eine Tabelle der an verschiedenen Quellen bereitgehaltenen Fluide für das Beispiel eines wässrigen Epoxysystems einerseits und eines lösungsmittelhaltigen Polyurethansystems (PURsystem) andererseits.
Gemäß der Zeichnung ist ein beispielsweise als Spritzpistole ausgebildetes Spritzgerät 10 über einen Zuführschlauch 11 mit einem Mischer 12 verbunden, welcher dem Spritzgerät 10 eine homogene Mischung der beiden Komponenten eines Zwei-Komponenten-Farb- oder Lacksystems zuführen soll.
Eingangsseitig ist der Mischer 12 über eine Leitung 13 an den Ausgang einer Vormischkammer 14 angeschlossen, die zwei Eingänge zur separaten Zufuhr der beiden Komponenten des vorgenannten Zwei-Komponenten-Farb- oder Lacksystems aufweist. Dabei ist der eine Eingang an eine erste Leitung 1 für eine Stammlack- bzw. Farbkomponente und der zweite Eingang mit einer zweiten Leitung 2 für eine Härterkomponente des jeweiligen Lack- oder Farbsystems verbunden. In beiden Leitungen 1 und 2 ist jeweils ein Volumenstrommesser 15 bzw. 16 angeordnet, welcher den Volumenstrom in der jeweiligen Leitung 1 oder 2 erfasst und an eine Steuerung 17 meldet, die ihrerseits ausgangsseitig ein servobetätigtes Drosselventil 18 in der Leitung 2 (und/oder der Leitung 1) derart betätigt, dass die Stammlack- bzw. Farbkomponente einerseits und die Härterkomponente andererseits des jeweiligen Farb- bzw. Lacksystems im richtigen bzw. gewünschten Verhältnis der Vormischkammer 14 zugeführt werden.
Die erste Leitung 1 ist über ein Umschaltventil 19 alternativ mit einer dritten Leitung 3 oder einer vierten Leitung 4 verbindbar. In entsprechender Weise ist die zweite Leitung 2 über ein Umschaltventil 20 mit einer fünften Leitung 5 oder einer sechsten Leitung 6 verbindbar.
Die dritte Leitung 3 kann über ein Absperrventil 21 mit einer Quelle 22 einer Farb- oder Lackkomponente eines ersten Farb- oder Lacksystems, z. B. eines wässrigen Epoxysystems, verbindbar. Über ein weiteres Absperrventil 23 kann die dritte Leitung 3 mit einer Quelle 24 einer andersfarbigen Farb- oder Lackkomponente des vorgenannten Systems verbunden werden. Gegebenenfalls können weitere Quellen für andersfarbige Farb- oder Lackkomponenten dieses Systems über weitere, nicht dargestellte Absperrventile mit der dritten Leitung 3 verbunden werden.
Im übrigen lässt sich die Leitung 3 über ein Absperrventil 25 mit einer Quelle 26 für das zum vorgenannten Farb- oder Lacksystem gehörige Reinigungsfluid verbinden. Im Falle eines wässrigen Epoxysystems handelt es sich dabei in der Regel um ein wasserhaltiges Fluid.
Die vierte Leitung kann über Absperrventile 27 und 29 mit Quellen 28 und 30 für unterschiedlich getönte Farb- oder Lackkomponenten eines zweiten Farb- oder Lacksystems, beispielsweise eines lösungsmittelhaltigen Polyurethansystems verbunden werden. Im übrigen lässt sich die vierte Leitung 4 über ein Absperrventil 31 mit einer Quelle 32 für das Reinigungsfluid des letztgenannten Farb- oder Lacksystems verbinden. Im Falle eines lösungsmittelhaltigen Polyurethansystems handelt es sich dabei um wasserfreie Lösungsmittel des Systems.
Die fünfte Leitung 5 lässt sich über ein Absperrventil 33 mit einer Quelle 34 für die Härterkomponente des ersten Farb- bzw. Lacksystems, hier beispielsweise des wässrigen Epoxysystems, bei dem die Härterkomponente wässrig ist, und über ein Absperrventil 35 mit der Quelle 26 für das bei einem wässrigen Epoxysystem wässrige Reinigungsfluid dieses Systems verbinden.
In entsprechender Weise kann die sechste Leitung 6 über ein Absperrventil 36 mit einer Quelle 37 für die Härterkomponente des zweiten Farb- bzw. Lacksystems, hier beispielsweise des lösungsmittelhaltigen Polyurethansystems, und über ein Absperrventil 38 mit der Quelle 32 des Reinigungsfluides dieses Systems verbinden.
Die zeichnerisch dargestellte Austrags- bzw. Spritzanlage funktioniert wie folgt:
Zunächst mögen die Absperrventile 27 und 36 abweichend von der zeichnerischen Darstellung geöffnet sein, während alle übrigen Ventile die zeichnerisch dargestellten Schaltlagen einnehmen. Damit wird die Farb- bzw. Lackkomponente des zweiten Farb- bzw. Lacksystems beispielsweise des lösungsmittelhaltigen Polyurethansystems, aus der Quelle 28 über die Leitungen 4 und 1 der Vormischkammer 14 zugeführt. Über die Leitungen 6 und 2 erhält der andere Eingang der Vormischkammer 14 die Härterkomponente dieses Farb- bzw. Lacksystems aus der Quelle 37. Das richtige Mischungsverhältnis der beiden Komponenten wird durch die das Drosselventil 18 in Abhängigkeit von den Signalen der Volumenstrommesser 15 und 16 betätigenden Steuervorrichtung 17 eingeregelt, d. h. die Vormischkammer 14 erhält die beiden Komponenten des Polyurethansystems in einem vorgegebenen bzw. vorgebbaren und konstanten Mengenverhältnis. Die Mischung dieser beiden Komponenten wird dann über die Leitung 13 dem Mischer 12 zugeleitet, der für eine homogene Mischung der Komponenten sorgt und diese Mischung über die Leitung bzw. den Schlauch 11 dem Spritzgerät 10 für dessen Austragsarbeit zuführt.
Grundsätzlich besteht nun die Möglichkeit, während der Spritzarbeit das Absperrventil 27 zu schließen und gleichzeitig das Absperrventil 29 zu öffnen, so dass der Vormischkammer 14 eine anders getönte Farb- oder Lackkomponente des Polyurethansystems zugeführt wird. In den meisten Fällen muss beim Farbwechsel jedoch zuerst die Stammlackleitung gespült werden, bevor die neue bzw. nächste Farb- bzw. Lackkomponente des jeweiligen Farb- bzw. Lacksystems ausgetragen werden kann.
Nun möge eine Umschaltung vom Polyurethansystem auf das Epoxysystem gewünscht sein.
Zunächst erfolgt eine Reinigung der Anlage in folgender Weise:
Die Ventile 31 und 38 werden mehrmals wechselweise geöffnet, während alle übrigen Ventile die in der Zeichnung dargestellten Schaltlagen einnehmen bzw. in diese Schaltlagen gebracht werden. Dementsprechend werden die Leitungen 4 und 6 und die daran anschließenden Leitungen 1 und 2 sowie 13 und 11 und alle an diesen Leitungen angeordneten Teile der Anlage mit dem Reinigungsfluid für das Polyurethansystem aus der Quelle 32 gespült. Über die Volumenstrommesser 15 und 16 kann der jeweilige Spülmittelstrom überwacht werden. Sobald die Volumenstrommesser 15 und 16 von einer vorbestimmten Menge des Reinigungsfluids des Polyurethansystems durchströmt worden sind, kann von einer hinreichenden Reinheit der durchspülten Leitungen und Anlagenteile ausgegangen werden.
Nunmehr werden die Umschaltventile 19 und 20 in ihre zeichnerisch nicht dargestellte andere Schaltlage umgeschaltet. Außerdem werden die Absperrventile 25 und 35 mehrmals wechselweise geöffnet, während alle übrigen Ventile in die zeichnerisch dargestellten Schaltlagen gebracht werden bzw. diese Schaltlagen einnehmen. Damit werden die Leitungen 3 und 5 sowie 1 und 2 und 13 sowie 11 und die an den vorgenannten Leitungen angeordneten Anlagenteile mit dem Reinigungsfluid des wässrigen Epoxysystems aus der Quelle 26 durchspült. Sobald die Volumenstrommesser 15 und 16 eine hinreichende Menge des Reinigungsfluides melden, kann davon ausgegangen werden, dass eine hinreichende Reinigung erreicht worden ist.
Nunmehr werden die Absperrventile 25 und 35 wieder geschlossen, die Umschaltventile 19 und 20 verbleiben in der zeichnerisch nicht dargestellten umgeschalteten Lage, und das Absperrventil 33 sowie eines der Absperrventile 21 und 23 werden geöffnet, so dass die Vormischkammer 14 sowie die in Strömungsrichtung nachfolgenden Teile der Anlage mit den beiden Komponenten des Epoxysystems beliefert werden.
Obwohl das Polyurethansystem und das wässrige Epoxysystem an sich miteinander unverträglich sind, können mit der dargestellten Anlage beide Systeme verspritzt bzw. ausgetragen werden. Hier wird die Tatsache genutzt, dass die Reiniungsfluide dieser beiden Systeme miteinander verträglich sind. Um eventuell gefährliche Reaktionen des Reinigungsfluides eines Systems mit Komponenten des anderen Systems zu vermeiden, ist bei der Reinigung vorgesehen, zunächst das Reinigungsfluid des zuletzt verspritzten bzw. ausgetragenen Farb- oder Lacksystems einzusetzen und nachfolgend das Reinigungsfluid des anderen Farb- bzw. Lacksystems heranzuziehen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass alle Ventile der Anlage, insbesondere die zeichnerisch dargestellten Ventile 19 und 20, sowie die Volumenstrommesser 15 und 16, sowie alle Leitungen und Übergänge totraumfrei sind und dementsprechend bei der Spülung mit Reinigungsfluiden wirksam und rückstandsfrei gesäubert werden können. Insbesondere ist damit jegliche Gefahr ausgeschlossen, dass Komponenten eines Farb- oder Lacksystems gefährliche Rückstände in solchen Anlagenteilen bilden können, die auch mit Komponenten des jeweils anderen Farb- oder Lacksystems beaufschlagt werden.
Die Quellen 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 und 37 können als Druckspeicher für die jeweiligen Fluide ausgebildet sein, jedoch sind auch Reservoirs mit Pumpen möglich.

Claims

Verfahren zum zeitlich nacheinander erfolgenden Austrag unterschiedlicher Beschichtungsmaterialien, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwei-Komponenten-Polyurethan- und ein Zwei-Komponenten-Epoxysystem im Wechsel nacheinander ausgetragen werden, wobei zum Austrag des Epoxysystems eine wässrige Lack- oder Farbkomponente dieses Systems mit einem wässrigen Härter und zum Austrag des Polyurethansystems ein Stammlack dieses Systems und ein isocyanathaltiger Härter gemischt werden, und wobei bei einem Wechsel der Systeme alle von zumindest einer Komponente des zuletzt ausgetragenen Systems beaufschlagten Austragswege mit dem Reinigungsfluid des letzten Systems, das heißt im Falle des Epoxysytems mit einem wässrigen Reinigungsfluid und im Falle des Polyurethansystems mit einem wasserfreien Lösungsmittel, gespült und sodann mit dem Reinigungsfluid des nachfolgenden Systems nachgespült werden.
Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – eine ausgangsseitig mit einem Austrags- oder Spritzgerät (10) verbundene Mischvorrichtung (12, 14) eingangsseitig mit einer ersten Leitung (1) für eine Stammlack- oder Farbkomponente und einer zweiten Leitung (2) für eine Härterkomponente verbunden ist, – die erste Leitung (1) über eine Ventilanordnung (19) alternativ mit einer dritten und vierten Leitung (3, 4) verbindbar ist, von denen die dritte Leitung für zumindest eine Farb- oder Lackkomponente eines ersten Farb- oder Lacksystems und die vierte Leitung für zumindest eine Farb- oder Lackkomponente eines zweiten Farb- oder Lacksystems vorgesehen ist, – die zweite Leitung (2) über eine Ventilanordnung (20) alternativ mit einer fünften und sechsten Leitung (5, 6) verbindbar ist, von denen die fünfte Leitung (5) für zumindest eine Härterkomponente des ersten Farb- oder Lacksystems und die sechste Leitung (6) für zumindest eine Härterkomponente des zweiten Farb- oder Lacksystems vorgesehen ist, – die dritte und fünfte Leitung (3, 5) über Ventile (25, 35) mit einer Quelle (26) für das Reinigungsfluid des ersten Farb- oder Lacksystems verbindbar sind, – die vierte und sechste Leitung (4, 6) über Ventile (31, 38) mit einer Quelle (32) für das Reinigungsfluid des zweiten Farb- oder Lacksystems verbindbar sind und – die dritte bis sechste Leitung (3 bis 6) über Ventile (21, 23, 27, 29, 33, 36) mit Stammlack- oder Farbkomponenten oder Härterkomponenten des der jeweiligen Leitung (3 bis 6) zugeordneten Lack- oder Farbsystems verbindbar sind.
Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Ventile, die von Komponenten der Farb- oder Lacksysteme durchströmbar sind, totraumfrei ausgebildet sind.
Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenstrommesser (15, 16) und alle Leitungen totraumfrei sind.