DE102006032111A1

DE102006032111A1 - Strahlungsgerät, Verfahren und Anordnung zur Pulverbeschichtung von Holzwerkstoffen

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Publication number: DE102006032111A1
Application number: DE102006032111A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Brendel
Original assignee: TGC TECHNOLOGIE BETEILIGUNGSGM; TGC TECHNOLOGIE-BETEILIGUNGSGESELLSCHAFT MBH
Current assignee: TGC TECHNOLOGIE BETEILIGUNGSGM; TGC TECHNOLOGIE-BETEILIGUNGSGESELLSCHAFT MBH
Priority date: 2006-07-11
Filing date: 2006-07-11
Publication date: 2008-01-24
Also published as: RU2009103774A; US20100028555A1; EP2040859A2; WO2008006681A3; WO2008006681A2; RU2457907C2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Strahlungsgerät für das Bestrahlen von Oberflächen, insbesondere schnelles Aufheizen von Oberflächen von insbesondere am Strahlungsgerät vorbei bewegten Objekten (8), insbesondere MDF-Elementen bei der Pulverbeschichtung, mit mehreren über der Bestrahlungsfläche verteilten Energiestrahlern (41), vorzugsweise Wärmestrahlern, insbesondere Infrarot(IR)- oder Nahezu-IR(near infrared NIR)-Strahlern, welche auf mindestens einem vorzugsweise bewegbaren Träger (40, 40', 40'') insbesondere beweglich angeordnet sind, wobei mindestens ein berührungslos messender Temperatursensor (51), der die Temperatur des bestrahlten Objekts in mindestens einem Bereich (58) der bestrahlten Oberfläche des Objekts (8) messen kann, und eine Steuerungseinrichtung (52) vorgesehen sind, welche derart ausgebildet sind, dass die Steuerungseinrichtung (52) die gemessene Temperatur des oder der Temperatursensoren (51) aufnehmen kann und mindestens einen Energiestrahler (41) steuert, der dem Bereich (58) der Bestrahlungsfläche zugeordnet ist, für welchen die Temperaturmessung erfolgt, sowie eine Anordnung und ein Verfahren zum Pulverbeschichten von insbesondere platten- oder scheibenförmigen Holz-Objekten, vorzugsweise MDF-Platten, unter Verwendung einer Anordnung mit einer Pulverauftragsstation (4), einem ersten Strahlungsgerät, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem Bereich (6) zum Aushärten oder Vernetzen des Pulvers, insbesondere mit einem Umluftofen ...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anordnung zum Pulverbeschichten von insbesondere platten- oder scheibenförmigen Holz-Objekten sowie ein entsprechendes Strahlungsgerät hierzu.
STAND DER TECHNIK
Aus der WO 2006/061391 A2 ist ein Strahlungsgerät sowie eine Pulverauftragsstation und eine Anordnung zur Beschichtung von temperatursensiblen Materialien sowie ein Verfahren hierzu bekannt. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung der dort beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren, so dass der Offenbarungsgehalt der WO 2006/061391 A 2 vollumfänglich durch Verweis in die vorliegende Anmeldung mit aufgenommen wird.
Aus der WO 2006/061391 ist ein Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung bekannt, mittels der ein schnelles Aufheizen bzw. Beheizen von Oberflächen und insbesondere mit Pulver versehenen MDF-Platten zur Pulverbeschichtung derselben unter der Verwendung von bewegbaren Energiestrahlern, wie insbesondere Infrarot-Strahlern, ermöglicht wird. Die Bewegung der Energiestrahler erfolgt oszillierend vorzugsweise auf einer Kreisbahn oder Teilkreisbahn. Gleichzeitig wird das mit Pulver zu beschichtende Objekt an den Energiestrahlern vorbei bewegt. Dies erlaubt eine gleichmäßige Pulverbeschichtung von Holzwerkstoffen, ohne dass es durch eine Temperaturbelastung der Holzwerkstoffe, insbesondere in ihrem Kernbereich zu einer Schädigung des Holzwerkstoffes kommen würde.
Obwohl mit den in der WO 2006/061391 A2 beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen bereits sehr gute Ergebnisse erzielt werden, besteht durch Weiterentwicklung dieser neuen Technologie Potenzial einer weiteren Verbesserung hinsichtlich der Eigenschaften des mittels der Verfahren und der Vorrichtungen hergestellten Produkte und einer Vereinfachung der Arbeitsverfahren und der Herstellung der Vorrichtungen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
AUFGABE DER ERFINDUNG
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Vorrichtungen bzw. Verfahren bereit zu stellen, mit denen bei temperatursensiblen Werkstoffen und insbesondere bei Holzwerkstoffen, wie MDF(Medium Density Fibre)-Elementen eine homogene Pulverbeschichtung bei einer geringen Belastung des zu beschichtenden Werkstoffs möglich ist. Gleichzeitig soll die Herstellung der beschichteten Produkte als auch der dazu notwendigen Vorrichtungen vereinfacht werden.
TECHNISCHE LÖSUNG
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Strahlungsgerät mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 14 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16 und einer Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 22. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, in ein Strahlungsgerät für das Bestrahlen von Oberflächen und insbesondere zum schnellen Aufheizen von Oberflächen von an dem Strahlungsgerät vorbeibewegten Objekten, mindestens einen berührungslos messenden Temperatursensor zu integrieren, so dass über die ermittelte Oberflächentemperatur der bestrahlten Oberfläche des Objekts eine weiterhin vorgesehene Steuerungseinrichtung mindestens einen dem gemessenen Bereich der Oberfläche zugeordneten Energiestrahler steuern kann. Auf diese Weise ist es möglich, für verschiedene zu beschichtende Objekte bzw. mit verschiedenen Pulvern zu beschichtende Objekte die Verfahrensparameter in einfacher Weise einzustellen, da durch die Temperaturmesswerte im einfachsten Fall der Steuerung nach einer ersten Bearbeitung bzw. Bestrahlung eines spezifischen Objekts entsprechende Daten vorliegen, die die Steuerung des Strahlungsgeräts bzw. der Energiestrahler für eine Serie dieser Objekte ermöglichen. Neben der Steuerung der Energiestrahler, z.B. auch im Hinblick auf Ab- oder Anschalten beim Überschreiten oder Unterschreiten eines Temperaturgrenzwertes, ist auch eine Regelung auf einen bestimmten Temperaturwert oder ein Temperaturintervall möglich.
Insbesondere ist es auch möglich, eine unmittelbare Regelung der Energiestrahler und insbesondere auch der Leistung der Energiestrahler während des Bestrahlungsvorgangs vorzunehmen, wenn die Temperatursensoren, die vorzugsweise durch Infrarot-Sensoren gebildet sind, so angeordnet sind, dass eine unmittelbare Messung der Oberflächentemperatur während der Bestrahlung möglich ist. Allerdings ist es zur Vereinfachung der Vorrichtung auch möglich, die Temperatursensoren so anzuordnen, dass eine zeitlich versetzte Steuerung bzw. Regelung der Energiestrahler gewährleistet ist. Dies ist insbesondere bei einem Strahlungsgerät mit bewegten Energiestrahlern, die sich bei der Bestrahlung beispielsweise oszillierend auf einer Kreisbahn oder linear bewegen, vorteilhaft, da der Regelungsaufwand durch die Bewegung der Energiestrahler und zusätzlich des zu bestrahlenden Objekts ansonsten sehr hoch ist.
Als Regelung wird somit in dem vorliegenden Fall auch eine zeitlich versetzte Steuerung der Energiestrahler aufgrund der ermittelten Temperaturdaten angesehen und nicht nur eine unmittelbare Regelung ohne größere zeitliche Verzögerung oder ohne örtlichen Versatz der Anordnung von Energiestrahler und Temperatursensor, welche ebenfalls möglich ist.
Die Steuerungseinrichtung ist somit vorzugsweise als Regelungseinheit ausgebildet, welche die Temperatur in mindestens einem, vorzugsweise mehreren und insbesondere allen Bereichen der bestrahlten Oberfläche automatisch auf eine vorgegebene Temperatur oder ein vorgegebenes Temperaturintervall einstellt, wobei die gemessenen Temperaturwerte automatisch zur Steuerung und somit zur Regelung herangezogen werden. Insbesondere werden bekannte Regelungstechniken dazu herangezogen.
Die Aufteilung der zu bestrahlenden bzw. bestrahlten Oberfläche in gedachte bzw. virtuelle Bereiche ist deshalb vorteilhaft, da die Temperatursensoren der Einfachheit halber so ausgebildet sind, dass sie nur in einem örtlich begrenzten Bereich der zu bestrahlenden bzw. bestrahlten Oberfläche des Objekts die Temperatur ermitteln können. Entsprechend ist es vorteilhaft, die Steuerungseinheit so einzurichten, dass auch nur für den gemessenen Bereich die diesem Bereich zugeordneten Energiestrahler gesteuert oder geregelt werden. Somit ist es möglich, nur einzelne, kritische Bereiche der zu bestrahlenden bzw. bestrahlten Oberfläche entsprechend zu überwachen, zu steuern oder automatisch geregelt zu bestrahlen. Vorteilhaft ist es jedoch, möglichst die gesamte zu bestrahlende oder bestrahlte Oberfläche mittels Temperatursensoren zu überwachen und die Energiestrahler entsprechend zu steuern oder zu regeln.
Entsprechend wird die zu bestrahlende oder bestrahlte Oberfläche in eine Vielzahl von gedachten Bereichen unterteilt, für die jeweils ein oder mehrere Temperatursensoren vorgesehen sind.
Die Temperatursensoren können entsprechend in Gruppen zusammengeschlossen werden, so dass aus den verschiedenen Temperatursensoren einer Gruppe für einen zu überwachenden Bereich ein Temperaturmittelwert gebildet wird.
In gleicher Weise können mehrere Energiestrahler ebenfalls zu einer Gruppe zusammengeschlossen werden, wobei dann die Energiestrahler dieser Gruppe einheitlich durch die Steuerungseinheit gesteuert und/oder geregelt werden.
Vorzugsweise sind die gedachten Bereiche der bestrahlten oder zu bestrahlenden Oberfläche quer zu einer Transportrichtung der bestrahlten oder zu bestrahlenden Oberfläche neben- oder übereinander angeordnet.
Wie bereits erwähnt, können die Temperatursensoren örtlich beabstandet zu den Energiestrahlern angeordnet sein, wobei ein größerer zeitlicher Versatz der Temperaturmessung zur Bestrahlung mit dem entsprechenden Energiestrahler auftreten kann. Dies vereinfacht bei der dynamischen Anordnung mit bewegten Energiestrahlern und bewegtem Objekt den apparativen Aufwand. Um den Regelungsaufwand gering zu halten, ist es vorteilhaft, die Temperatursensoren äquidistant zu den ihnen zugeordneten Energiestrahlern anzuordnen, so dass für alle Temperatursensoren der gleiche zeitliche Versatz der Temperaturmessung erfolgt. Entsprechend können die Temperatursensoren auf einem Teil einer Kreisbahn, einer Ellipse oder eines Ovals angeordnet sein.
Da die zu bestrahlenden Objekte vorzugsweise MDF-Platten sind, welche auf beiden Hauptflächen und den umlaufenden Stirnseiten beschichtet werden sollen, ist es ebenso vorteilhaft, die Temperatursensoren auf beiden Seiten des Transportpfades für die zu bestrahlenden Objekte vorzusehen, genauso wie dies mit den Energiestrahlern erfolgt.
Bei den Temperatursensoren handelt es sich vorzugsweise um Infrarot-Sensoren, die die von der Oberfläche emittierte Strahlung erfassen können. Da die Emissionswerte von den zu bestrahlenden Objekten und insbesondere dem aufgebrachten Pulver bzw. dessen Farbe abhängen, sind die Steuerungseinrichtung und/oder die Temperatursensoren derart ausgebildet, dass die Messwertermittlung automatisch, z.B. durch Farbabgleich angepasst wird. Möglich ist auch, dass mittels einer Datenbank entsprechende Emissionswerte für die zu bestrahlenden Objekte und insbesondere die entsprechenden Pulver abgelegt werden, so dass die Steuerungseinrichtung aufgrund dieser Information eine entsprechende Anpassung der Auswertung bzw. Bestimmung der Temperaturwerte vornehmen kann.
Vorteilhafterweise wird auch die Strahlungsleistung der Energiestrahler durch die Steuerungseinrichtung stufenlos vorgenommen, so dass eine gezielte und genaue Einstellung der Strahlungsleistung möglich ist.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, für den selbstständig und unabhängig sowie in Kombination mit anderen Aspekten Schutz begehrt wird, ist es auch vorteilhaft, die Energiestrahler entlang eines Ovals oder einer Spirale anzuordnen, da damit eine besonders homogene Bestrahlung, insbesondere von plattenförmigen Objekten möglich ist.
Als vorteilhaft hat sich auch herausgestellt, dass eine Bestrahlung im Nahezu-Infrarot-Bereich (near infrared NIR) vorteilhaft ist, wobei insbesondere Halogen-Infrarot-Strahler eingesetzt werden können.
Nach einem weiteren Aspekt, für den ebenfalls unabhängig und in Kombination mit den weiteren Aspekten der Erfindung Schutz begehrt wird, wird ein Verfahren zur Pulverbeschichtung von Holzwerkstoffen, insbesondere MDF-Platten vorgeschlagen, bei dem zunächst Pulver in einer Pulverauftragsstation aufgebracht und anschließend das Pulver mit einem Strahlungsgerät aufgeheizt bzw. aufgeschmolzen wird, um abschließend in einem Aushärte- und Vernetzungsbereich ausgehärtet zu werden. Die Holzfeuchte der zu beschichtenden Objekte wird hierbei auf 7 bis 7,8 Gewichtsprozent Wasser einzustellen, da dies optimale Ergebnisse sowohl für die Pulveraufbringung als auch für die Aushärtung und Vernetzung bewirkt, ohne Schäden an dem Holzwerkstoff zu verursachen.
Das Aushärten und Vernetzen des Pulvers kann nach dem ersten Aufheizen durch ein erstes erfindungsgemäßes Strahlungsgerät nach der Pulverauftragsstation entweder in einem Umluftofen und/oder mittels eines zweiten Strahlungsgeräts erfolgen, welches vorzugsweise für UV-aushärtende Pulver UV-Strahler aufweist. Bei Verwendung eines Umluftofens wird vorzugsweise eine Luftgeschwindigkeit von mehr als 5 m/s eingestellt.
Vorzugsweise wird das Pulver elektrostatisch aufgebracht, wobei durch die Verwendung einer geringen Ableitstromstärke im Bereich von 1 bis 10 μA ein besonders homogenes Aufbringen des Pulvers ermöglicht wird.
Bei der Temperaturbehandlung des Pulvers durch das erste Strahlungsgerät zum schnellen Aufheizen ist vorzugsweise darauf zu achten, dass die Oberflächentemperatur des Objektes bzw. des Pulvers größer 110°C, insbesondere größer 140°C und vorzugsweise im Bereich von 140°C bis 160°C ist, um ein schnelles Verschmelzen bzw. eine schnelle Reaktion des Pulvers zu gewährleisten. Die Kerntemperatur des zu beschichtenden Werkstoffes sollte dabei nicht über 100°C ansteigen und vorzugsweise unter 90°C bleiben.
Während des Aushärtens bzw. Vernetzens nach der Behandlung mit dem ersten Strahlungsgerät sollte die Oberflächentemperatur des Objekts über 110°C bzw. im Bereich von 115°C bis 150°C und insbesondere 140°C bis 150°C betragen und dabei für eine bestimmte Zeit konstant gehalten oder stufenweise abgesenkt werden.
Insbesondere sollte während jeder Zeit, also auch während des Aushärtens und Vernetzens die Kerntemperatur des Objekts unterhalb von 100°C, vorzugsweise unter 90°C und insbesondere im Bereich von 70°C bis 90°C gehalten werden.
Um die oben beschriebene Holzfeuchte erreichen zu können, ist es vorteilhaft, die Holzobjekte für eine bestimmte Zeit bei Temperaturen zwischen 10°C und 40°C bei einer relativen Luftfeuchtigkeit zwischen 30% und 50%, insbesondere 35% bis 45% und vorzugsweise 45% bis 50% zu lagern. Dazu kann eine entsprechende Klimakammer mit einer entsprechenden Anordnung zur Beschichtung von Holzwerkstoffen vorgesehen sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels deutlich. Die beigefügten Zeichnungen zeigen hierbei in rein schematischer Weise in
1 eine erfindungsgemäße Anlage zur Pulverbeschichtung von MDF-Platten;
2 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Strahlungsgerätes;
3 eine Schnittansicht durch das Strahlungsgerät aus 2 quer zur Transportebene;
4a) bis c) Seitenansichten eines Ständers für Temperatursensoren;
5 eine schematische Darstellung der Anordnung der Temperatursensoren in einem erfindungsgemäßen Strahlungsgerät; und in
6a) und c) Darstellungen der Anordnung der Energiestrahler.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM
1 zeigt in einer schematischen Darstellung den Aufbau einer erfindungsgemäßen Anlage zur Pulverbeschichtung von MDF-Platten 8, wie sie in der Möbelindustrie Verwendung finden.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Anlage insgesamt sechs Bearbeitungsstationen 1 bis 6 auf, die die MDF-Platte 8 mittels einer Transporteinrichtung 7 durchläuft. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Transporteinrichtung 7 durch eine Schienenanordnung realisiert, in der Halterungen 10 aufgenommen sind, an welchen die MDF-Platte 8 eingehängt werden kann.
In der ersten Bearbeitungsstation 1 wird die MDF-Platte 8 mittels eines Schleifgeräts 9 an den Oberflächen so bearbeitet, dass eine glatte saubere Oberfläche entsteht.
Anschließend wird die MDF-Platte in der Bearbeitungsstation 2 mittels eines schematisch dargestellten Gasbrenners 38 an der Oberfläche beflammt, um evtl. nach dem Schleifprozess verbliebene Holzfasern zu entfernen und die Oberfläche durch die Flammeneinwirkung zu verdichten.
Alternativ oder zusätzlich kann nach oder anstelle der Bearbeitungsstation 2 mit dem Beflammen eine Plasmabehandlungsanlage (nicht gezeigt) vorgesehen werden, wobei durch die Plasmaeinwirkung auf die Oberfläche ebenfalls eine Verdichtung der Oberfläche erfolgt.
In der Bearbeitungsstation 3 ist eine Lackieranlage mit einer Spritzkabine 11 und einer Spritzeinrichtung 14 gezeigt, durch welche mittels Wasserdampf unterstütztem Lackieren ein Primer auf die Oberfläche der MDF-Platte 8 aufgebracht wird. Der Primer dient dazu, die Oberfläche gasdicht zu verschließen und die Poren in der Oberfläche der MDF-Platte 8 zu füllen, wie dies in der Patentanmeldung von Patrick Oliver Ott bezüglich eines Verfahrens zum Vorbehandeln von Oberflächen von Holz- und/oder Holzfaserverbundrohlingen zum anschließenden Pulver- oder Folienbeschichten beschrieben ist.
Vorzugsweise wird ein wasserlöslicher Primer, welcher ein handelsüblicher Primer sein kann, verwendet, da dies in Zusammenhang mit einem Wasserdampf unterstützten Verfahren, wie in der Patentanmeldung DE 10 2004 012 889 beschrieben, zu besonders glatten und dichten Oberflächenschichten führt. Zu diesem Zweck ist in der Lackieranlage der Bearbeitungsstation 3 eine Wasserdampferzeugungseinrichtung 12 zusätzlich zur Lackversorgungseinrichtung 13 vorgesehen.
Durch das Wasserdampf unterstütze Lackieren besteht ferner der Vorteil, dass die mit Primer versehene MDF-Platte 8 unmittelbar nach dem Lackieren in einem kontinuierlichen Prozess in die nächste Bearbeitungsstation überführt werden kann, da durch die hohe Temperatur des Wasserdampfs eine sehr schnelle Trocknung erfolgt. Erforderlichenfalls kann hier in der Anordnung eine nicht dargestellte Pufferstation eingebaut werden, um für die MDF-Platten 8 eine gewisse Trocknungszeit zu realisieren.
In der Bearbeitungsstation 4 erfolgt der Pulverauftrag, wobei die Pulverauftragsstation 4 ebenfalls ein Gehäuse 17 sowie entsprechende Einrichtungen für eine elektrostatische Pulverapplikation, wie Spitzpistolen 16, Pulvervorratsbehälter 15, Zuführleitungen 20 u. dgl. aufweist.
Erfindungsgemäß ist in der Pulverauftragsstation 4 noch zusätzlich gegenüberliegend zu jedem Pulverauftragsmittel 16 ein Ableitelement 18 vorgesehen, welches über die Leitung 19 geerdet ist und dazu dient überschüssige Ladung abzuleiten und den Feldlinienverlauf an dem zu beschichtenden Objekt 8 zu glätten, um erhöhten Pulverauftrag an den Kanten, an denen sich Feldkonzentrationen ausbilden können, zu vermeiden. Die einzustellende Stromstärke wird sehr klein, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 10 μA gewählt.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 ist in der Pulverauftragsstation 4 für jede Seite der MDF-Platte 8 ein Pulverauftragsmittel 16 in Form einer Spritzpistole 16 vorgesehen, wobei gegenüberliegend zu den Spritzpistolen 16 Ableitelemente 18 angeordnet sind. Im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist jedoch lediglich ein Ableitelement 18 zu sehen. während das andere von der MDF-Platte 8 verdeckt ist. Auch die zweite Pulverauftragsspritzpistole 16 ist nicht dargestellt, da sie durch das Ableitelement 18 verdeckt ist. Lediglich die Zuführleitung 20 ist zu sehen.
Wie ferner in der 1 zu sehen ist, ist das Ableitelement 18 bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel als gitterförmige Struktur ausgebildet, bei der die Gitterstäbe als Flachstege mit einer Tiefe von einigen Zentimetern (4 bis 6 cm) und einer Dicke von ca. 0,5 bis 1 cm ausgebildet sind. Neben dieser Ausführungsform des Ableitelements 18 sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, wie beispielsweise Lamellenvorhänge, Lochbleche, Schlitzbleche u. dgl.. Da sich auf den Ableitelementen 18 mit der Zeit selbst eine gewisse Pulverabscheidung bilden wird, ist es vorteilhaft, wenn eine Vorrichtung vorgesehen ist, mit der die Ableitelemente 18 von Zeit zu Zeit gereinigt werden können, beispielsweise durch entsprechendes Rütteln u, dgl..
Die MDF-Platte 8 wird durch die Transporteinrichtung 7 mit dem aufgebrachten Pulver in die Bearbeitungsstation 5 überführt, in der ein erfindungsgemäßes Strahlungsgerät 21 mit kurzwelligen Infrarotstrahlern oder Nahezu-Infrarot-Strahlern, insbesondere Halogen-Strahlern vorgesehen ist, um das auf der Oberfläche der MDF-Platte 8 befindliche Pulver durch eine sehr schnelle und kurze Aufheizung aufzuschmelzen.
Die 2 und 3 zeigen das erfindungsgemäße Strahlunsgerät bzw. einen Teil davon in größerem Detail.
Das Strahlungsgerät 21 weist, wie insbesondere in 3 zu sehen ist, zwei einander gegenüber liegende kreisrunde Ringe 40 auf, an denen die Energiestrahler 41 um eine Drehachse parallel zur Transportebene 48 kipp- oder schwenkbar angeordnet sind. Zwischen den Ringen 40 mit den Energiestrahlern 41 verläuft die Transportebene 48 für die MDF-Platten 8.
Der Ring 40 ist über Speichen 42 drehbar an einer Drehachse 43 gelagert und dort mit einem Exzenter 44 verbunden, an dem wiederum eine Stange 45 angeordnet ist. Die Stange 45 ist an ihrem anderen Ende ebenfalls mit einem Exzenter 47 verbunden, der beispielsweise an einem Elektromotor 46 angeordnet ist. Durch diese Konstruktion mit zwei durch eine Stange 45 verbundenen Exzentern 44 und 47 wird die Drehbewegung des Elektromotors 46 zunächst in eine Hin- und Herbewegung der Stange 45 und über den Exzenter 44 wieder in eine Schwenkbewegung des Ringes 40 umgesetzt. Auf diese Weise werden die Energiestrahler 41 in der Ringebene 40 über eine Schwenkbewegung um die Achse 43 hin und her bewegt, so dass sie ihre Energie bzw. Wärme in einem gebogenen Bereich auf die MDF-Platte 8 übertragen. Zusätzlich können die Ringe 40 senkrecht zur Transportebene 48 ausgebildet sein.
Erfindungsgemäße weist das Strahlungsgerät 21 eine Temperatursensorenanordnung auf, mittels der die Oberflächentemperaturen auf der MDF-Platte 8 berührungslos gemessen werden können. Die Halterung ist in den 4(a) bis (c) in verschiedenen Seitenansichten dargestellt. Bei dem Ständer 50 für die Temperatursensoranordnung handelt es sich um eine bogenförmige Platte, die gemäß der Darstellung der 5 zu dem Ring 40 angeordnet ist, und zwar jeweils ein Ständer auf jeder Seite der Transportebene 48.
Auf dem Ständer 50 sind die Temperatursensoren 51 ebenfalls bogenförmig und zwar gemäß der Ausführungsform 5 in einem Kreisabschnitt, der dem Ring 40 entspricht, angeordnet, so dass die Temperatursensoren 51 äquidistant zu entsprechenden Energiestrahlen 41 auf dem Ring 40 vorgesehen sind. Damit wird gewährleistet, dass die Temperaturmessung nach der gleichen Wegstrecke erfolgt, die die MDF-Platte nach der Bestrahlung in Transportrichtung (siehe Pfeil der 5) zurücklegt.
Da die Energiestrahler durch die oszillierende Bewegung des Rings 40 jeweils über einen gewissen Bereich der zu bestrahlenden Oberfläche der MDF-Platte 8 bewegt werden können, können den Energiestrahlern bestimmte Temperatursensoren 51 zugeordnet werden, die die Temperaturerfassung in den entsprechenden Bereichen 58 der MDF-Platte 8 erfassen. Diese Bereiche 58 sind willkürliche, gedachte Bereiche, die in der 5 durch gestrichelte Linien voneinander abgegrenzt sind, und sind nur durch die verwendeten Temperatursensoren und/oder Energiestrahler beeinflusst.
Die von den Temperatursensoren 51 gemessenen Messwerte werden an eine Steuerungseinrichtung 52 übermittelt, die aufgrund der ermittelten Temperaturen für die einzelnen Bereiche 58 der zu bestrahlenden Oberfläche die zugeordneten Energiestrahler 41 steuert oder regelt.
Je nachdem wie die willkürlich gewählten Bereiche 58 definiert werden, können mehrere Temperatursensoren und/oder Energiestrahler 51 jeweils zu Gruppen zusammengefasst werden, die entweder einen einheitlichen Messwert, z.B. einen Mittelwert liefern und/oder einheitlich gesteuert oder geregelt werden.
Allerdings ist es natürlich auch möglich, einzelne Temperatursensoren einzelnen Energiestrahlern 41 entsprechend ihrem Wirkungsbereich zuzuordnen und aufgrund des einzelnen Messwerts einen einzelnen Energiestrahler 41 zu steuern oder zu regeln.
Nach Durchlaufen des Strahlungsgeräts mit den kurzwelligen Infrarot-Strahlern oder Nahezu-Infrarot-Strahlern bzw. Halogen-Infrarot-Strahlern tritt die so bearbeitete MDF-Platte 8 un mittelbar in einen Umluftofen 6 als sechste Bearbeitungsstation ein (siehe 1), in dem in mehreren Zonen, beispielsweise drei Zonen entsprechend aufgeheizte Umluft beispielsweise durch Eintrittsöffnungen 24 von unten nach oben (siehe Pfeil 27) zu den Ansaugeinrichtungen 25 geführt wird.
Da das Pulver durch die vorgeschaltete Behandlung im Strahlungsgerät 21 fest an der Oberfläche der MDF-Platte 8 haftet, ist es möglich, die Geschwindigkeit der Umluft sehr hoch einzustellen, beispielsweise im Bereich von mehr als 1 m/s, vorzugsweise größer gleich 2 m/s, insbesondere größer gleich 5 m/s, so dass über eine große Wegstrecke ein konstantes Temperaturprofil eingestellt werden kann.
Nach der Bearbeitungsstation 6 mit dem Aushärte- und Nachhärtebereich in Form eines Umluftofens 6 kann ein weiteres Strahlungsgerät 21 insbesondere mit UV-Strahlern vorgesehen werden. Alternativ kann eine entsprechende UV-Aushärtung mit einem mit UV-Strahlern bestückten Strahlungsgerät 21 auch anstelle des Umluftofens 6 vorgesehen sein oder in diesen integriert sein.
Durch das erfindungsgemäße Verfabren, wie es in dem Ausführungsbeispiel dargestellt worden ist, können sehr gleichmäßige Pulverbeschichtungen auf MDF-Platten erzeugt werden, ohne dass es zu einer Schädigung der MDF-Platte kommt. Dies gilt nicht nur für Holzfaserwerkstoffe, wie MDF-Platten, die hier exemplarisch dargestellt worden sind, sondern ganz allgemein bezüglich temperaturempfindlicher Substrate, insbesondere Holzwerkstoffe im Allgemeinen.
Bei diesen Substraten ist lediglich darauf zu achten, dass eine Mindestleitfähigkeit gegeben ist, um die elektrostatische Pulverbeaufschlagung durchführen zu können. MDF-Platten sollen hierzu vorzugsweise einen Restfeuchtegehalt zwischen 7 und 7,8 Gew.% aufweisen, der beispielsweise durch Lagerung in Klimakammern o. dgl. erreicht werden kann. Der Widerstand weist hierbei einen Wert von ca. 10¹¹Ω auf. Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die MDF-Platten eine Dichte von ca. 800 kg/m³ +/– 20 kg/m³ besitzen.
Für andere Werkstoffe kann die Leitfähigkeit beispielsweise durch entsprechende Zusatzstoffe oder durch leitfähige Primerbeschichtungen erzielt werden.
Die 6a) und b) zeigen zwei weitere Alternativen der Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Strahlungsgeräts 21, wobei in dem Teilbild a) der Ring 40' eine Ovalform aufweist, wobei entlang des Ovals die Energiestrahler 41 in ähnlicher Weise angeordnet sind, wie bei der Ausführungsform der 2 bis 5. Entsprechend sind auch in der 6a nur einige wenige Energiestrahler 41 dargestellt.
In ähnlicher Weise zeigt die 6b) eine Spirale 40'', die ebenfalls anstelle des Kreisrings 40 in dem Strahlungsgerät 21 verwendet werden kann. Auch hier sind ähnlich wie bei 5 und 6a) anstatt aller nur einige wenige Energiestrahler entlang der Spirale 40'' dargestellt. Auch diese Energiestrahler können in ähnlicher Weise, wie bei der Ausführungsformen der 2 bis 5 kipp- oder verschwenkbar an der Spirale 40'' angeordnet sein.
Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, ist für den Fachmann klar, dass Abwandlungen möglich sind, ohne den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche zu verlassen. Insbesondere sind unterschiedliche Kombinationen einzelner Merkmale sowie das Weglassen einzelner beschriebener Merkmale möglich.

Claims

Strahlungsgerät für das Bestrahlen von Oberflächen, insbesondere schnelles Aufheizen von Oberflächen von insbesondere am Strahlungsgerät vorbei bewegten Objekten (8), insbesondere MDF-Elementen bei der Pulverbeschichtung, mit mehreren über der Bestrahlungsfläche verteilten Energiestrahlern (41), vorzugsweise Wärmestrahlern, insbesondere Infrarot (IR) – oder Nahezu-IR (near infrared NIR) – Strahlern, welche auf mindestens einem, vorzugsweise bewegbaren Träger (40, 40', 40'') insbesondere beweglich angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein berührungslos messender Temperatursensor (51), der die Temperatur des bestrahlten Objekts in mindestens einem Bereich (58) der bestrahlten Oberfläche des Objekts (8) messen kann, und eine Steuerungseinrichtung (52) vorgesehen sind, welche derart ausgebildet sind, dass die Steuerungseinrichtung (52) die gemessene Temperatur des oder der Temperatursensoren (51) aufnehmen kann und mindestens einen Energiestrahler (41) steuert, der dem Bereich (58) der Bestrahlungsfläche zugeordnet ist, für welchen die Temperaturmessung erfolgt.
Strahlungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (52) als Regelungseinheit ausgebildet ist, welche die Temperatur in mindestens einem, vorzugsweise mehreren, insbesondere allen Bereichen der bestrahlten Oberfläche automatisch auf eine vorgegebene Temperatur oder ein vorgegebenes Temperaturintervall einstellt.
Strahlungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (51 so ausgebildet ist, dass er nur die Temperatur in einem örtlich begrenzten Bereich der zu bestrahlenden Oberfläche des Objekts ermitteln kann.
Strahlungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu bestrahlende Oberfläche in eine Vielzahl von gedachten Wirkungsbereichen (58) unterteilt ist, für die vorzugsweise jeweils ein oder mehrere Temperatursensoren (51) vorgesehen sind.
Strahlungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Temperatursensoren (51) und/oder eine oder mehrere Energiestrahler (41) zu Gruppen zusammen geschlossen sind, wobei entsprechende Gruppen einheitlich für einen Bereich der zu bestrahlenden Oberfläche Messwerte ermitteln und/oder durch die Steuerungseinrichtung (52) gesteuert und/oder geregelt werden.
Strahlungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Bereichen (58) zur Temperaturermittlung der bestrahlten Oberfläche quer zu einer Transportrichtung der zu bestrahlenden Oberfläche neben- oder übereinander angeordnet sind.
Strahlungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoren (51) für alle Bereiche (58) zur Temperaturermittlung der bestrahlten Oberfläche und/oder für alle Gruppen von zusammengefassten Temperatursensoren (51) und/oder Energiestrahlern (41) äquidistant von den zugehörigen Energiestrahlern (41) beabstandet sind.
Strahlungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoren (51) auf einem Teil einer Kreisbahn, einem Teil einer Ellipse oder einem Teil eines Ovals angeordnet sind.
Strahlungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einander gegenüberliegenden und aufeinander zuweisenden Seite des Strahlungsgeräts Temperatursensoren (51) vorgesehen sind, die zwischen sich einen Transportpfad (48) für das zu bestrahlende Objekt (8) einschließen.
Strahlungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoren (51) in Transportrichtung nach den Energiestrahlern angeordnet sind.
Strahlungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoren (51) Infrarotsensoren sind.
Strahlungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsleistung der Energiestrahler (41) durch die Steuerungseinrichtung (52) stufenlos einstellbar ist.
Strahlungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (52) und/oder die Temperatursensoren (51) derart ausgestaltet sind, dass die Messwertermittlung automatisch an die Emissionswerte, insbesondere Farbe der zu bestrahlenden Oberfläche angepasst werden kann.
Strahlungsgerät für das Bestrahlen von Oberflächen, insbesondere schnelles Aufheizen von Oberflächen von insbesondere am Strahlungsgerät vorbei bewegten Objekten (8), insbesondere MDF-Elementen bei der Pulverbeschichtung, mit einem oder mehreren über der Bestrahlungsfläche verteilten Energiestrahlern (41), vorzugsweise Warmestrahlern, insbesondere Infrarot (IR) – oder Nahezu-IR (near infrared NIR) – Strahlern, welche(r) auf mindestens einem vorzugsweise bewegbaren Träger (40, 40', 40'') insbesondere beweglich angeordnet sind (ist) oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Energiestahler entlang eines Oval oder spiralförmig angeordnet sind.
Strahlungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiestrahler Wärmestrahler, vorzugsweise Infrarot(IR)-Strahler, insbesondere kurz- oder mittelwellige IR-Strahler oder Nahezu-IR-Strahler (near infrared NIR), vorzugsweise Halogen-Infrarot-Strahler und/oder UV-Strahler sind.
Verfahren zum Pulverbeschichten von insbesondere platten- oder scheibenförmigen Holz- Objekten, vorzugsweise MDF-Platten, unter Verwendung einer Anordnung mit einer Pulverauftragsstation (4), einem ersten Strahlungsgerät, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem Bereich (6) zum Aushärten oder Ver netzen des Pulvers, insbesondere mit einem Umluftofen und/oder zweiten Strahlungsgerät, wobei das erste Strahlungsgerät (21) zwischen Pulverauftragsstation und Aushärte/Vernetzungsbereich und das zweite Strahlungsgerät im Aushärte/Vernetzungsbereich, insbesondere Nachhärtebereich angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Holzfeuchte der zu behandelnden Holz-Objekte in Gewichtsprozent Wasser auf 7 bis 7,8 eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Umluftofen eine Luftgeschwindigkeit von mehr als 5 m/s eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver elektrostatisch, insbesondere mit einer Ableit-Stromstärke im Bereich von 1 bis 10 μA aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächentemperatur des Objekts (8) beim Bestrahlen des Pulvers mit dem ersten Strahlungsgerät größer 110°C, insbesondere größer 140°C vorzugsweise im Bereich von 140°C bis 160°C ist und die Kerntemperatur des Objekts unterhalb 100°C, insbesondere 90°C bleibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass während des Aushärtens bzw. Vernetzens die Oberflächentemperatur des Objekts (8) oberhalb 110°C, vorzugsweise im Bereich von 115°C bis 150°C, insbesonder 140 bis 150°C gehalten wird, insbesondere für eine bestimmte Zeit nahezu konstant gehalten und/oder stufenweise abgesenkt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass während des Aushärtens bzw. Vernetzens die Kerntemperatur des Objekts (8) unterhalb 100°C, vorzugsweise unter 90°C, vorzugsweise im Bereich von 70°C bis 90°C gehalten wird.
Anordnung zum Pulverbeschichten von Objekten, insbesondere platten- oder scheibenförmigen Objekten, vorzugsweise MDF-Platten, mit einer Pulverauftragsstation (4), einem ersten Strahlungsgerät, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 15 und einem Bereich (6) zum Aushärten oder Vernetzen des Pulvers, insbesondere mit einem Umluftofen und/oder einem zweiten Strahlungsgerät, wobei das erste Strahlungsgerät (21) zwischen Pulverauftragsstation und Aushärte/Vernetzungsbereich und das zweite Strahlungsgerät im Aushärte/Vernetzungsbereich, insbesondere Nachhärtebereich angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 16 bis 20 geeignet ist.
Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klimakammer vorgeschaltet ist, in der die Holzobjekte eine bestimmte Zeit bei Temperaturen zwischen 10°C und 40°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit zwischen 30% und 50%, insbesondere 35% bis 45%, vorzugsweise 40% bis 45% gelagert werden, um die notwendige Holzfeuchte einzustellen.