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EP3262360A1 - Vorrichtung für kontrollierte ablüft- und härtungsprozesse - Google Patents

Vorrichtung für kontrollierte ablüft- und härtungsprozesse

Info

Publication number
EP3262360A1
EP3262360A1 EP16707043.2A EP16707043A EP3262360A1 EP 3262360 A1 EP3262360 A1 EP 3262360A1 EP 16707043 A EP16707043 A EP 16707043A EP 3262360 A1 EP3262360 A1 EP 3262360A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
infrared radiation
coating agent
air
coating
turbulent air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16707043.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Arens
Rene WAELTERMANN
Marc Daniel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF Coatings GmbH
Original Assignee
BASF Coatings GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF Coatings GmbH filed Critical BASF Coatings GmbH
Publication of EP3262360A1 publication Critical patent/EP3262360A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/28—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun
    • F26B3/30—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun from infrared-emitting elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/28—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun
    • F26B3/283—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun in combination with convection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
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    • B05D3/0254—After-treatment
    • B05D3/0263—After-treatment with IR heaters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05D3/0413—Heating with air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • B05D3/04—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to gases
    • B05D3/0406—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to gases the gas being air
    • B05D3/0426—Cooling with air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05D3/061—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to radiation using U.V.
    • B05D3/065—After-treatment
    • B05D3/067—Curing or cross-linking the coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B05D5/005—Repairing damaged coatings
    • F26B21/50—
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B2210/00—Drying processes and machines for solid objects characterised by the specific requirements of the drying good
    • F26B2210/12—Vehicle bodies, e.g. after being painted

Definitions

  • the invention relates to a mobile device for controlled exhaust air and curing processes of Beschmichtungsmit ntel by combining infrared radiation with cold and / or warm turbulent air flows to adjust optimal
  • the painting result should be visually and technologically comparable with a baked initial coating, despite significant differences in the framework conditions.
  • repair coating compositions cure at much lower temperatures. This is necessary because no burning of the coating agent can take place on the objects. Object temperatures of 80 ° C must not be exceeded, as otherwise damage, such as the melting of plastic parts, the deformation of tires and irreversible damage to the electrical system, may occur.
  • the coating agent applied to an object is flashed off before curing in order to obtain a high quality of the coating.
  • convection techniques based on the generation of cold and / or warm air currents are used.
  • dry jets or Venturi systems are used. These are fed with unheated compressed air and directed onto the coating agent applied to a substrate, with the aim of removing most of the solvent, so that the coating agent does not form bubbles during the subsequent curing.
  • the utility model DE 202 21 848 U1 describes a drying additive device for generating turbulent air flows for painting and
  • Drying systems for aerating and hardening coatings on vehicles and vehicle parts In this case, an air flow is directed against the vehicle via the filter cover of a closed cabin housing and sucked off again at the bottom.
  • the high air flow speeds or intensities are achieved by drawing in air from a pressure space between the cabin ceiling and the filter cover via an additional fan and transporting it via a supply air duct system to the air nozzles.
  • the object of the invention is to provide a device for carrying out controlled exhaust air and hardening processes of coating compositions for refinish shops.
  • a mobile device with one or more infrared radiation source (s), which has an integrated additional device for generating cold and / or warm turbulent air flows.
  • Controlled venting and curing conditions are achieved by a series or parallel connection of infrared radiation and turbulent air flows, so that an individually the respective coating means adapted ducted and curing process can be performed by ⁇ , preferably additionally carried out a thermal monitoring of the surface temperature in order to ensure better monitoring and control conditions.
  • Another object of the invention is a method for partially or completely removing solvents from a coating agent applied to a substrate using the device according to the invention.
  • Another object of the invention is the use of the device according to the invention in the field of refinishing of vehicles.
  • FIG. 1 shows a possible arrangement of the infrared radiation source (s) and the exhaust nozzle (s) (4) on the front side of the device according to the invention.
  • the term front here refers to the side facing the object to be dried during the exhaust air and / or curing process
  • Fig. 2 shows a possible arrangement of a compressed air supply (1), a controllable heating element (2), a Zu Kunststoffverteilersystems (3), a plurality of exhaust nozzles (4) and a plurality of shut-off devices (5) on the back of the device according to the invention.
  • the term back here refers to the side facing away from the object to be dried during the ablating and / or curing process.
  • Fig. 3 shows the schematic structure of a Venturi nozzle.
  • the device according to the invention allows a controlled exhaust air and hardening process and a regulation of the exhaust air and curing conditions by the combination of infrared radiation sources with a device for generating turbulent air flows.
  • the individual components can be matched to one another in such a way that optimal exhaust air and curing conditions for all coating compositions used in the field of refinishes result with the device according to the invention.
  • Exhaust air and curing conditions individually adapted to a particular coating agent can be ensured by series and / or parallel connection of infrared radiation and turbulent air flows.
  • Another advantage of the mobile device is that its mobility also optimal exhaust air and curing conditions can be ensured on hard to reach surfaces.
  • a non-moving device is the Problem that hard to reach surfaces are not optimally detected by the infrared rays or the air currents. This can significantly affect the quality of the resulting coating.
  • a further advantage of mobility is that a very rapid change in the drying and curing conditions can be carried out by changing the distance between the device according to the invention and the coating agent to be dried.
  • a thermal control of the ablating and hardening process takes place by measuring the surface temperature of the coating agent applied to the substrate. This ensures a constant control of the venting and curing conditions during the process and there is the possibility of a correction or a readjustment of the process conditions.
  • the term coating composition is to be understood as a coating substance according to DIN EN ISO 4618 (March 2007) .
  • the present invention relates, in particular, to liquid or paste-like products which have been applied to a substrate with a protective, decorative coating and / or other specific properties.
  • Infrared drying refers to the drying of coating materials with the help of infrared radiation (IR radiation).
  • IR radiation infrared radiation
  • the radiation impinging on an object is reflected, absorbed and transmitted as a function of the substrate, the hue, the resin and the layer thickness of the coating agent, the wavelength of the incident radiation, etc.
  • the absorbed part is largely converted into heat and serves to heat the coating agent.
  • Infrared emitter is the name for radiation sources with electromagnetic radiation in the wavelength range of 780 nm to about 1 mm, which are used in the infrared drying. The intensity depends on the wavelength spectrum.
  • air turbulence or turbulent air flow refers to an air flow in which, in contrast to the laminar flow, there is no uniform and directed movement, but the mean flow is superimposed by irregular velocity and pressure fluctuations, which are in the form of vortices (Römpp Chemie Lexikon, Thieme Verlag, 9th Extended Edition, 1995).
  • vehicle is to be understood as a construction equipped with wheels, skids or wings with own or third-party drive for the transport of persons or loads.
  • vehicle is preferably a motor vehicle which is a motor-driven, non-rail-bound vehicle.
  • the refinishing process is subject to the same demands in terms of technological properties as in the case of series coating, ie high resistance to weathering, chemicals and mechanical stress expected.
  • the curing of the refinish paints must be carried out at relatively low temperatures, namely at object temperatures of max. 60 to 80 ° C, because otherwise plastic parts and rubber parts on the vehicle to suffer too much (Rompp Lexikon Lacke and printing inks, Thieme Verlag, 1998).
  • the so-called minor damage repair also called spot repair, often used for local repair of defects in the coating.
  • Exhalation is understood as meaning the partial or complete evaporation of the volatile constituents of a coating agent before the film formation is complete and / or when a further coating agent is applied.
  • Hardening or drying means the entire complex of processes, reaction sequences, transformations, etc., which is accompanied by the transition of the liquid-applied coating agent into a solid, well-adhering film.
  • the result of the cure is a crosslinked film. This can be achieved by chemical or physical crosslinking, i. H. the entanglement of polymer chains by completely removing the solvent can be achieved.
  • the device according to the invention has one or more infrared radiation source (s).
  • infrared radiation source Preferably, mobile infrared radiators, as they are known in the field of refinishing of motor vehicles used.
  • the wavelength of the radiation used is in the infrared range. Preferably, wavelengths between 0.8 ⁇ and 4 pm are used.
  • the auxiliary device for generating cold and / or warm turbulent air flows is attached to the device comprising the infrared radiation source (s) and is therefore to be understood as integrated.
  • the integrated auxiliary device preferably comprises as components a compressed air supply (1), a controllable heating element (2), a Zu Kunststoffverteilersystem (3), one or more Ausblasdüse (s) (4) and one or more shut-off device (s) (5).
  • the exhaust nozzle (s) (4) is / are next to the / the infrared radiation source (s) attached, so that of the / the Radiation source (s) outgoing radiation and the outgoing from the / the exhaust nozzle (s) outgoing cold and / or warm turbulent air currents can be directed simultaneously to the object to be dried.
  • the compressed air supply (1) is constructed so that it is designed to be as flexible and flexible and can follow the changes in location of the drying device.
  • preference may be given to a compressed air supply existing in repair workshops, as used, for example, for the spray application of coating compositions.
  • the controllable heating element (2) of the device according to the invention makes it possible to adjust the temperature of the turbulent air flows emerging from the outlet nozzles (4).
  • the controllable heating element (2) allows a continuous adjustment of the temperature of the turbulent air flow in a temperature range of 20 ° C (ambient temperature) to 120 ° C (short term).
  • the temperature is adjustable in a range of 20 ° C to 80 ° C.
  • the upper temperature limit of 120 ° C given here refers to the temperature of the turbulent air flows emerging from the exhaust nozzles (4). Heat loss to the environment results in object temperatures of around 80 ° C.
  • the heating element (2) used is an electrical heating element, such as a heating coil or a self-regulating heating element made of PTC thermistors.
  • the controllable heating element (2) is used to generate warm air turbulence.
  • warm refers to temperatures above the ambient temperature of up to 120 ° C.
  • cold refers to temperatures below the ambient temperature.
  • the air supply system (3) is a duct system which connects the compressed air supply with one or more blower nozzles (4).
  • the supply air distribution system is preferred
  • a sealed duct system Particularly preferred can be realized in the sealed channel system pressures of 2 bar up to 10 bar and the exhaust nozzles
  • the one or more blower nozzles (4) are attached to the outlets of the duct system.
  • the one or more blower nozzles (4) are characterized in that they
  • d1 can operate on the Venturi principle
  • shut-off devices (5) optionally individually, in groups or their entirety by shut-off devices (5) are separated from Zu povertyverteilersystem (3) and d3) are mounted so that the flow angle of the exiting turbulent air flow can be adjusted individually or in groups to the object to be dried and
  • Purging nozzle (s) (4) in which a part of the emitted infrared radiation from the infrared radiation source (s) is obscured by the purging nozzle (s) (4).
  • one or more of the exhaust nozzles (s) (4) must have a constriction through which compressed air flows. When flowing through the compressed air creates a negative pressure at the narrowest point. By opening a shut-off device (5), which is attached to the narrowest point of the exhaust nozzle (4) and separates them from the ambient air, ambient air is sucked in addition to relieve the compressed air reservoir of the compressed air supply by the negative pressure.
  • the Venturi principle is used.
  • the one or more blower nozzle (s) (4) are mounted via pivotal joints for adjusting the flow angle of the exiting turbulent air flow.
  • the shut-off device (s) (5) are suitable for separating one or more exhaust nozzle (s) (4) from the supply air distribution system (3) or restricting them by partial closing and thus for the turbulent air flows from the respective exhaust nozzle (4) interrupt or reduce.
  • shut-off devices (5) electronically controllable regulating devices for flowing substances are preferred.
  • Particularly preferred valves, valves, valves and valves are used. Very particular preference is due to their operability valves and flaps.
  • the present invention comprises a method for at least partial removal of solvents from coated on a substrate coating agent, wherein a device according to the invention is used.
  • the preferred aim of the process is the complete removal of solvents from an applied coating agent and thus the production of a Beschut-.
  • thermometer there is the possibility of a continuous temperature control of the surface of the coating agent.
  • a non-contact measuring method such as an infrared thermometer.
  • the temperature measurement can be carried out manually by an employee who can optionally make a corresponding adjustment of the venting and curing conditions.
  • Temperature measuring unit with the control of the infrared radiation sources and the device for generating the turbulent air flows, so that an automated control according to a predefined process flow is possible.
  • the flow rates of the exiting turbulent air flows are between 15 and 100 m / sec, more preferably between 15 and 50 m / sec and most preferably between 15 and 30 m / sec.
  • the present invention comprises the use of the device according to the invention in the field of refinishing of vehicles.
  • a preferred use is the carrying out of buffing and hardening processes of coating agents in the refinishing of motor vehicles. It is particularly preferred for use in the case of miniature damage repair in the automotive sector.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine mobile Vorrichtung für kontrollierte Ablüft- und Härtungsprozesse von Beschichtungsmitteln durch Kombination von Infrarotstrahlung mit kalten und/oder warmen turbulenten Luftströmungen zur Einstellung optimaler Bedingungen beim Ablüften und Härten von Beschichtungsmitteln in Reparaturlackierungen.

Description

Vorrichtung für kontrollierte Abluft- und Härtungsprozesse
Die Erfindung betrifft eine mobile Vorrichtung für kontrollierte Abluft- und Härtungsprozesse von Besch ichtungsm ittel n durch Kombination von Infrarotstrahlung mit kalten und/oder warmen turbulenten Luftströmungen zur Einstellung optimaler
Bedingungen beim Ablüften und Härten von Beschichtungsmitteln in Reparaturla- ckierungen.
Stand der Technik
Heutzutage werden extrem hohe Anforderungen an die Reparaturlackierung von
Fahrzeugen gestellt. So soll das Lackierergebnis optisch und technologisch mit einer eingebrannten Erstlackierung, trotz wesentlicher Unterschiede in den Rahmenbedingungen, vergleichbar sein.
Im Gegensatz zu Beschichtungsmitteln aus einer Serienlackierung härten Reparatur- beschichtungsmittel bei wesentlich geringeren Temperaturen. Dies ist notwendig, da kein Einbrennen der Beschichtungsmittel auf den Objekten erfolgen kann. Objekttemperaturen von 80 °C dürfen nicht überschritten werden, da sonst Schäden, wie das Schmelzen von Kunststoffteilen, die Verformung von Reifen und irreversible Schäden an der Elektrik, auftreten können.
Wegen der großen Vielzahl vorkommender Farbtöne, aber auch wegen der Vielfalt der Einsatzgebiete, steht eine reichhaltige Produktpalette unterschiedlicher Beschichtungsmittel zur Durchführung von Reparaturlackierungen zur Verfügung. Die reichhaltige Produktpalette ermöglicht eine optimale Anpassung der Reparaturlackierung an die Erstlackierung. Um allerdings ein optimales Ergebnis hinsichtlich der optischen und technologischen Qualität der Beschichtung zu erhalten, sollte immer eine Anpassung der Ablüft- und Härtungsbedingungen an die spezifischen Eigenschaften des Beschichtungsmittels erfolgen. Es ist bekannt, dass die Härtung von Reparaturbeschichtungsmitteln meist durch bewegliche Infrarotstrahler vorgenommen wird. In diesem Fall erfolgt die Härtung des Beschichtungsmittels mit Hilfe von Strahlung im Infrarotbereich. Diese wird vom applizierten Beschichtungsmittel absorbiert und durch Schwingungsanregung in Wärmeenergie umgewandelt. Dabei erfolgt eine Erwärmung des Untergrundes sowie des Beschichtungsmittels und das Beschichtungsmittel wird von innen heraus getrocknet. Die EP 1 854 552 A1 offenbart einen Prozess zur Härtung von Beschichtungsmitteln in der Reparaturlackierung von Fahrzeugen unter alleiniger Verwendung von Infrarotstrahlung.
Desweiteren ist bekannt, dass das auf ein Objekt applizierte Beschichtungsmittel vor dem Härten abgelüftet wird, um eine hohe Qualität der Beschichtung zu erhalten. Beim Ablüften kommen Konvektionstechniken, die auf der Erzeugung von kalten und/oder warmen Luftströmungen beruhen, zum Einsatz. Zum Ablüften werden sogenannte Dry-Jets oder Venturi-Systeme eingesetzt. Diese werden mit nicht erwärmter Druckluft gespeist und auf das auf ein Substrat aufgetragene Beschichtungsmittel gerichtet, mit dem Ziel einen Großteil des Lösungsmittels zu entfernen, so dass das Beschichtungsmittel bei der anschließenden Härtung keine Blasen bildet. Die Gebrauchsmusterschrift DE 202 21 848 U1 beschreibt eine Trocknungszusatzvorrichtung zur Erzeugung von turbulenten Luftströmungen für Lackier- und
Trocknungsanlagen zum Ablüften und Härten von Lackierungen auf Fahrzeugen und Fahrzeugteilen. Dabei wird über die Filterdecke eines geschlossenen Kabinengehäuses ein Luftstrom gegen das Fahrzeug gerichtet und am Boden wieder abgesaugt. Die hohen Luftströmgeschwindigkeiten bzw. Intensitäten werden dadurch erzielt, dass Luft aus einem Druckraum zwischen Kabinendecke und Filterdecke über ein zusätzliches Gebläse angesaugt wird und über ein Zuluftkanalsystem an die Luftdüsen transportiert wird.
Im Bereich der Serienlackierung von Automobilkarosserien sind Prozesse, bei welchen Konvektions- und Strahlungstechniken zur Durchführung von Abluft- und Härtungsarbeiten miteinander kombiniert werden, bekannt. Die Kombination der beiden Techniken führt zu einer erheblichen Zeit- und Kostenersparnis. Die Prozesse wer- den dabei in Kabinen durchgeführt, die sowohl Elemente zur Erzeugung von Luftströmen als auch Infrarotstrahlungsquellen aufweisen, Prozesse, in denen die beiden Techniken miteinander kombiniert werden, sind in der US 2003/0104133 A1 , WO 2004/043616 A1 , WO2005/023437 A2, WO 00/72978 A2, WO 00 72979 A2 und WO 00/72980 A2 offenbart.
Die schier unendliche Anzahl an Beschichtungsmitteln, die in der Reparaturlackie- rung zur möglichst genauen Anpassung an die Erstlackierung eingesetzt werden, stellt eine technische Herausforderung für viele Reparaturwerkstätten dar. Um ein hinsichtlich Beständigkeit und Oberflächenqualität optimales Ergebnis zu erhalten, ist es gerade in Reparaturwerkstätten wichtig, dass die Abluft- und Trocknungsbedingungen besonders gut an die spezifischen Eigenschaften des Besch ichtungsmittels angepasst werden können. Vielfach werden jedoch Universalgeräte verwendet, die keine Kontrolle und dementsprechend auch keine Regelung der Abluft- und Härtungsbedingungen zulassen. Ein optimales Ergebnis hinsichtlich der optischen und technologischen Eigenschaften wird jedoch nur erzielt, wenn die Abluft- und Härtungsbedingungen an die unterschiedlichen Beschichtungsmittel optimal angepasst werden können.
Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur Durchführung kontrollierter Abluft- und Härtungsprozesse von Beschichtungsmitteln für Reparaturlackierbetriebe bereitzustellen.
Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe wird durch eine mobile Vorrichtung mit einer oder mehreren Infrarot- strahlungsquelle(n) gelöst, die eine integrierte Zusatzvorrichtung zur Erzeugung von kalten und/oder warmen turbulenten Luftströmungen aufweist. Kontrollierte Ablüft- und Härtungsbedingungen werden durch eine Reihen- oder Parallelschaltung von Infrarotstrahlung und turbulenten Luftströmungen erzielt, so dass ein individuell an das jeweilige Beschichtungsmittel angepasster Abluft- und Härtungsvorgang durch¬ geführt werden kann, Vorzugsweise erfolgt zusätzlich eine thermische Überwachung der Oberflächentemperatur, um noch bessere Kontroll- und Regelbedingungen zu gewährleisten.
Die zuvor genannte Vorrichtung wird in der Folge als erfindungsgemäße Vorrichtung bezeichnet. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind der weiter unten folgenden Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum teilweisen oder vollständigen Entfernen von Lösemitteln aus einem auf ein Substrat aufgebrachten Beschichtungsmittel unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Bereich der Reparaturlackierung von Fahrzeugen.
Die beigefügten Zeichnungen dienen der näheren Erläuterung der Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine mögliche Anordnung der Infrarotstrahlungsquelle(n) und der Aus- blasdüse(n) (4) auf der Vorderseite der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Der Begriff Vorderseite bezeichnet hier die beim Abluft- und/oder Härtungsprozess dem zu trocknenden Objekt zugewandte Seite,
Fig. 2 zeigt eine mögliche Anordnung einer Druckluftzufuhr (1), eines regelbaren Heizelementes (2), eines Zuluftverteilersystems (3), mehrerer Ausblasdüsen (4) sowie mehrerer Absperrvorrichtungen (5) auf der Rückseite der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Der Begriff Rückseite bezeichnet hier die beim Ablüft- und/oder Härtungsprozess dem zu trocknenden Objekt abgewandte Seite.
Fig. 3 zeigt den schematischen Aufbau einer Venturi-Düse. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht einen kontrollierten Abluft- und Här- tungsprozess und eine Regulierung der Abluft- und Härtungsbedingungen durch die Kombination von Infrarotstrahlungsquellen mit einer Vorrichtung zur Erzeugung von turbulenten Luftströmungen. Die einzelnen Komponenten können so aufeinander abgestimmt werden, dass sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung optimale Abluft- und Härtungsbedingungen für alle im Bereich der Reparaturlackierungen eingesetzten Beschichtungsmittel ergeben.
Individuell auf ein bestimmtes Beschichtungsmittel angepasste Abluft- und Härtungsbedingungen können durch Reihen- und/oder Parallelschaltung von Infrarotstrahlung und turbulenten Luftströmungen gewährleistet werden.
Bei der Reihenschaltung, also dem Nacheinander Verwenden von Infrarotstrahlung und turbulenten Luftströmungen oder umgekehrt, ist es beispielsweise möglich den Gesamtprozess in mehreren Schritten durchzuführen: zunächst wird das in einem Beschichtungsmittel enthaltene Lösemittel durch turbulente Luftströmungen entfernt, die Härtung mit Infrarotstrahlung durchgeführt und anschließend werden wieder turbulente Luftströmungen zum Kühlen der gehärteten Beschichtung verwendet.
Bei der Parallelschaltung ist es beispielsweise möglich ein Überhitzen bei Verwendung von Infrarotstrahlung zu vermeiden, indem zusätzlich kalte turbulente Luftströmungen auf das zu härtende Beschichtungsmittel geblasen werden. Beispielsweise ist es auch möglich eine Kombination aus geringerer Strahlungsintensität der Infrarotstrahlung und leicht erwärmten turbulenten Luftströmungen zu verwenden.
Die gleichzeitige Anwendung von Infrarotstrahlung mit turbulenten Luftströmungen hat den zusätzlichen Vorteil, dass es nicht zu einem Stau von Lösemitteldämpfen an der Oberfläche des Beschichtungsmittels kommt. Die aus dem Lösemittel austretenden Dämpfe werden durch die turbulente Luftströmung abtransportiert.
Ein weiterer Vorteil der mobilen Vorrichtung ist, dass durch deren Mobilität auch optimale Abluft- und Härtungsbedingungen an schwer zugänglichen Oberflächen gewährleistet werden können. Bei einer nicht beweglichen Vorrichtung besteht die Problematik, dass schwer zugängliche Oberflächen nicht optimal von den Infrarotstrahlen bzw. den Luftströmungen erfasst werden. Dies kann die Qualität der resultierenden Beschichtung erheblich beeinflussen.
Ein weiterer Vorteil der Mobilität besteht darin, dass eine sehr schnelle Veränderung der Ablüft- und Härtungsbedingungen durchgeführt werden kann, indem der Abstand zwischen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem zu trocknenden Beschich- tungsmittel verändert werden kann.
Vorzugsweise erfolgt eine thermische Kontrolle des Ablüft- und Härtungsprozesses durch Messung der Oberflächentemperatur des auf das Substrat aufgebrachten Be- schichtungsmittels. Damit wird eine konstante Kontrolle der Ablüft- und Härtungsbedingungen während des Prozesses gewährleistet und es besteht die Möglichkeit einer Korrektur bzw. einer Nachregelung der Prozessbedingungen.
Als zusätzlicher Vorteil ergibt sich durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine deutliche Reduktion der Zeitdauer zur Durchführung von Ablüft- und Härtungsprozessen bei Reparaturlackierungen.
Zunächst seien einige im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendeten Begriffe erläutert.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist der Begriff Beschichtungsmittel als Be- schichtungsstoff nach DIN EN ISO 4618 (März 2007} zu verstehen. Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich insbesondere um flüssige oder pastenförmige Produkte, die auf einen Untergrund aufgetragen eine Beschichtung mit schützenden, dekorativen und/oder anderen spezifischen Eigenschaften ergeben.
Der Begriff mobil ist im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung als beweglich und nicht an einen festen Standort gebunden zu verstehen. Als bevorzugte Ausführungsform ist die Vorrichtung auf Rollen montiert und damit fahrbar. Infrarottrocknung bezeichnet die Trocknung von Beschichtungsmitteln mit Hilfe von Infrarotstrahlung (IR-Strahlung). Die auf ein Objekt auftreffende Strahlung wird in Abhängigkeit vom Substrat, dem Farbton, dem Harz und der Schichtdicke des Be- schtchtungsmittels, der Wellenlänge der einfallenden Strahlung etc. reflektiert, absorbiert und transmittiert. Der absorbierte Teil wird zum großen Teil in Wärme umgesetzt und dient zum Aufheizen des Beschichtungsmittels. Infrarotstrahler ist die Bezeichnung für Strahlungsquellen mit elektromagnetischer Strahlung im Wellenlängenbereich von 780 nm bis etwa 1 mm, die bei der Infrarottrocknung verwendet werden. Die Intensität hängt vom Wellenlängenspektrum ab, Je nach Wellenlänge unterscheidet man zwischen langwelligen (4 pm bis 1mm, techn. erreichbare spez. Leistung bis 20 kW/m2), mittelwelligen (2 bis 4 μιη, 8 bis 50 kW/m2) und kurzwelligen (0,78 bis 2 μιη, 20 bis 100 kW/m2) Strahlern. (Römpp Lexikon, Lacke und Druckfarben, Thieme Verlag, 1998, S. 302).
Der Begriff Luftturbulenz oder turbulente Luftströmung bezeichnet eine Luftströmung, bei der, im Gegensatz zur laminaren Strömung keine einheitliche und gerichtete Bewegung existiert, sondern die mittlere Strömung durch unregelmäßige Geschwindig- keits- und Druckschwankungen überlagert ist, die sich in Form von Wirbeln darstellen (Römpp Chemie Lexikon, Thieme Verlag, 9. Erweiterte Auflage, 1995).
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist der Begriff Fahrzeug als eine mit Rädern, Kufen oder Tragflächen ausgerüstete Konstruktion mit Eigen- oder Fremdantrieb zur Beförderung von Personen oder Lasten zu verstehen. Vorzugsweise handelt es sich beim Fahrzeug um ein Kraftfahrzeug, welches ein durch einen Motor angetriebenes, nicht an Schienen gebundenes Fahrzeug, ist.
Eine Reparaturlackierung erfolgt im Allgemeinen, im Gegensatz zur Serienlackie- rung, in handwerklichen Reparaturbetrieben. Der prinzipielle Ablauf einer Reparaturlackierung richtet sich nach der Ursache der Reparatur (Schadensfall,
Verkaufslackierung), nach den Anforderungen an die Qualität der Lackierung und nach dem Untergrund. An die Reparaturlackierung werden die gleichen Anforderungen in Bezug auf die technologischen Eigenschaften gestellt wie an die Serienlackie- rung, d.h. es werden hohe Beständigkeit gegen Witterungseinflüsse, Chemikalien und mechanische Belastung erwartet. Hinzu kommt, dass die Härtung der Reparaturlacke bei relativ geringen Temperaturen erfolgen muss, nämlich bei Objekttemperaturen von max. 60 bis 80 °C, da sonst Kunststoffteile und Gummiteile am Fahrzeug zu sehr leiden (Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Thieme Verlag, 1998). Außerdem muss für die Vielzahl verschiedener Lacktypen auf den Fahrzeugen jeweils das genau passende Besch ichtungsm Ittel gefunden werden. Gerade im Automobilbereich wird die sogenannte Kleinstschadenreparatur, auch Spot-Repair genannt, oft zur lokalen Reparatur von Defekten in der Beschichtung angewendet.
Unter Ablüften ist das teilweise oder völlige Verdunsten der flüchtigen Anteile eines Beschichtungsmittels, ehe die Filmbildung vollendet ist und/oder ein weiteres Be- schichtungsmittel aufgebracht wird, zu verstehen.
Unter Härtung bzw. Trocknung ist der ganze Komplex an Vorgängen, Reaktionsabläufen, Umwandlungen usw. zu verstehen, der mit dem Obergang des flüssig applizierten Beschichtungsmittels in einen festen, am Untergrund gut haftenden Film einhergeht. Das Ergebnis der Härtung ist ein vernetzter Film, Dies kann durch chemische oder physikalische Vernetzung, d. h. die Verschlaufung von Polymerketten durch vollständiges Entfernen des Lösemittels, erreicht werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine oder mehrere Infrarotstrahlungs- quelle(n) auf. Vorzugsweise werden mobile Infrarotstrahler, wie sie aus dem Bereich der Reparaturlackierung von Kraftfahrzeugen bekannt sind, verwendet. Die Wellenlänge der verwendeten Strahlung liegt im Infrarotbereich. Bevorzugt werden Wellenlängen zwischen 0,8 μιη und 4 pm verwendet.
Die Zusatzvorrichtung zur Erzeugung von kalten und/oder warmen turbulenten Luftströmungen wird an der Vorrichtung, die die Infrarotstrahlungsquelle(n) umfasst, angebracht und ist somit als integriert zu verstehen. Die integrierte Zusatzvorrichtung umfasst dabei vorzugsweise als Komponenten eine Druckluftzufuhr (1), ein regelbares Heizelement (2), ein Zuluftverteilersystem (3), eine oder mehrere Ausblasdüse(n) (4) und eine oder mehrere Absperrvorrichtung(en) (5). Die Ausblasdüse(n) (4) ist/sind dabei neben der/den Infrarotstrahlungsquelle(n) angebracht, so dass die von der/den Strahlungsquelle(n) ausgehende Strahlung und die von der/den Ausblasdüse(n) ausgehenden kalten und/oder warmen turbulenten Luftströmungen gleichzeitig auf das zu trocknende Objekt gerichtet werden können.
Die Druckluftzufuhr (1) ist so aufgebaut, dass sie möglichst flexibel und beweglich gestaltet ist und den Ortsveränderungen der Trocknungseinrichtung folgen kann. Bevorzugt kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf eine in Reparaturwerkstätten vorhandene Druckluftzufuhr, wie sie beispielsweise für die Spritzapplikation von Beschichtungsmitteln verwendet wird, zurückgegriffen werden.
Das regelbare Heizelement (2) der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht die Einstellung der Temperatur der aus den Ausblasdüsen (4) austretenden turbulenten Luftströmungen. Bevorzugt ermöglicht das regelbare Heizelement (2) eine stufenlose Einstellung der Temperatur des turbulenten Luftstromes in einem Temperaturbereich von 20°C (Umgebungstemperatur) bis 120°C (kurzfristig). Besonders bevorzugt ist die Temperatur in einem Bereich von 20°C bis 80°C einstellbar. Die hier angegebene Temperaturobergrenze von 120°C bezieht sich auf die Temperatur der aus den Ausblasdüsen (4) austretenden turbulenten Luftströmungen. Durch Wärmeverlust an die Umgebung resultieren daraus Objekttemperaturen von ca. 80°C.
Bevorzugt wird als Heizelement (2) ein elektrisches Heizelement, wie zum Beispiel eine Heizwendel oder ein selbstregelndes Heizelement aus Kaltleitern, verwendet.
Das regelbare Heizelement (2) wird zur Erzeugung von warmen Luftturbulenzen verwendet. In diesem Zusammenhang bezeichnet der Begriff warm, Temperaturen oberhalb der Umgebungstemperatur von bis zu 120°C. Der Begriff kalt bezeichnet Temperaturen unterhalb der Umgebungstemperatur.
Das Zu I uftve rtei lersystem (3) ist ein Kanalsystem, das die Druckluftzufuhr mit einer oder mehreren Ausblasdüse(n) (4) verbindet. Bevorzugt ist das Zuluftverteilersystem
(3) ein abgedichtetes Kanalsystem. Besonders bevorzugt können im abgedichteten Kanalsystem Drücke von 2 bar bis zu 10 bar realisiert werden und die Ausblasdüsen
(4) sind an den Ausgängen des Kanalsystems angebracht. Bevorzugt sind die eine oder die mehreren Ausblasendüsen (4) dadurch gekennzeichnet, dass sie
d1) nach dem Venturi-Prinzip arbeiten können und
d2) wahlweise einzeln, in Gruppen oder ihrer Gesamtheit durch Absperrvorrichtungen (5) vom Zuluftverteilersystem (3) abtrennbar sind und d3) so angebracht sind, dass der Strömungswinkel der austretenden turbulenten Luftströmung einzeln oder in Gruppen an das zu trocknende Objekt angepasst werden kann und
d4) eine stufenlose Regelung der Strömungsgeschwindigkeit der austretenden turbulenten Luftströmung erlauben und
d5) und die Infrarotstrahlungsquelle(n) nebeneinander angebracht sind und sich wechselseitig nicht in ihrer Funktion beeinträchtigen.
Im vorliegenden Fall soll eine wechselseitige Beeinträchtigung vermieden werden. Dies bedeutet, dass die Ausblasdüse(n) (4) und die Infrarotstrahlungsquelle(n) so angebracht werden, dass es nicht zu einer Funktionsbeeinträchtigung der Einzelkomponenten kommt. Darunter fällt zum Beispiel eine derartige Befestigung der
Ausblasdüse(n) (4), bei der ein Teil der abgegebenen Infrarotstrahlung aus den Infra- rotstrahlungsquelle(n) durch die Ausblasdüse(n) (4) verdeckt wird.
Zur Anwendung des Venturi-Prinzips muss die eine oder müssen die mehreren Aus- blasdüse(n) (4) eine Verengung besitzen, durch die Druckluft strömt. Beim Durchströmen der Druckluft entsteht an der engsten Stelle ein Unterdruck. Durch öffnen einer Absperrvorrichtung (5), die an der engsten Stelle der Ausblasdüse (4) angebracht ist und diese von der Umgebungsluft abtrennt, wird durch den Unterdruck zusätzlich Umgebungsluft zur Entlastung des Druckluftreservoirs der Druckluftzufuhr angesaugt. Bei der Erzeugung von kalten Luftturbulenzen kommt das Venturi-Prinzip zum Einsatz.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die eine oder die mehreren Ausblasdüse(n) (4) über schwenkbare Gelenke zur Einstellung des Strömungswinkels der austretenden turbulenten Luftströmung befestigt. Die Absperrvorrichtung(en) (5) sind dazu geeignet eine oder mehrere Ausblas- düse(n) (4) von dem Zuluftverteilersystem (3) abzutrennen bzw. durch teilweises Verschließen zu drosseln und damit die turbulenten Luftströmungen aus der jeweiligen Ausblasdüse (4) zu unterbrechen bzw. zu verringern. Als Absperrvorrichtungen (5) sind elektronisch regelbare Stellgeräte für strömende Stoffe bevorzugt. Besonders bevorzugt werden Ventile, Schieber, Hähne und Klappen verwendet. Ganz besonders bevorzugt sind aufgrund ihrer Bedienbarkeit Ventile und Klappen.
Außerdem umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum zumindest teilweisen Entfernen von Lösemitteln aus auf einem Substrat aufgebrachten Beschich- tungsmittel, wobei eine erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet wird. Das bevorzugte Ziel des Verfahrens ist das vollständige Entfernen von Lösemitteln aus einem applizierten Beschichtungsmittel und damit die Herstellung einer Besch ich- tung.
Vorzugsweise besteht die Möglichkeit einer kontinuierlichen Temperaturkontrolle der Oberfläche des Beschichtungsmittels. Besonders bevorzugt erfolgt die Messung der Temperatur durch ein berührungsloses Messverfahren, wie beispielsweise einem Infrarotthermometer.
Die Temperaturmessung kann dabei manuell von einem Mitarbeiter durchgeführt werden, der gegebenenfalls eine entsprechende Anpassung der Ablüft- und Härtungsbedingungen vornehmen kann. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt eine Kopplung der
Temperaturmesseinheit mit der Steuerung der Infrarotstrahlungsquellen und der Vorrichtung zur Erzeugung der turbulenten Luftströmungen, so dass eine automatisierte Regelung nach einem vordefinierten Prozessablauf möglich ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens liegen die Strömungsgeschwindigkeiten der austretenden turbulenten Luftströmungen zwischen 15 und 100 m/sec, besonders bevorzugt zwischen 15 und 50 m/sec und ganz besonders bevorzugt zwischen 15 und 30 m/sec. Desweiteren umfasst die vorliegende Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Bereich der Reparaturlackierung von Fahrzeugen. Eine bevorzugte Verwendung stellt das Durchführen von Ablüft- und Härtungsprozessen von Besch ichtungsm ittel n in der Reparaturlackierung von Kraftfahrzeugen dar. Besonders bevorzugt erfolgt die Verwendung bei der Kleinstschadenreparatur im Automobilbereich.

Claims

Patentansprüche
Mobile Vorrichtung mit einer oder mehreren I nf rarotstra hlungsquelle(n), dadurch gekennzeichnet, dass diese Vorrichtung eine integrierte Zusatzvorrichtung zur Erzeugung von kalten und/oder warmen turbulenten Luftströmungen aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Zusatzvorrichtung die folgenden Komponenten umfasst
(a) eine Druckluftzufuhr (1)
(b) ein regelbares Heizelement (2)
(c) ein Zuluftverteilersystem (3)
(d) eine oder mehrere Ausblasdüsen (4) und
(e) eine oder mehrere Absperrvorrichtungen (5).
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuluftverteilersystem (3) ein an der Vorrichtung angebrachtes vollständig abgedichtetes Zuluftkanalsystem ist und die Ausblasdüsen (4) an den Ausgängen des Zuluftkanalsystems angebracht sind.
Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbfasdüsen (4) d1) nach dem Venturi-Prinzip arbeiten können und
d2) wahlweise einzeln, in Gruppen oder ihrer Gesamtheit durch Absperrvorrichtungen (5) vom Zuluftverteilersystem (3) abtrennbar sind und
d3) so angebracht sind, dass der Strömungswinkel der austretenden turbulenten Luftströmung einzeln oder in Gruppen an das zu trocknende Objekt angepasst werden kann und
d4) eine stufenlose Regelung der Strömungsgeschwindigkeit der austretenden turbulenten Luftströmung erlauben und
d5) und die Infrarotstrahlungsquelle(n) nebeneinander angebracht sind und sich wechselseitig nicht in ihrer Funktion beeinträchtigen.
5. Verfahren zum zumindest teilweisen Entfernen von Lösemittel aus auf einem Substrat aufgebrachten Beschichtungsmittel, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine konstante Messung der Oberflächentemperatur des Beschichtungsmittels erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen- lo temperatur berührungslos gemessen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwindigkeit der aus den Ausblasdüsen austretenden Luft zwischen 15 und 100 m/sec, bevorzugt zwischen 15 und 50 m/sec und besonders bevorzugt i5 zwischen 15 bis 30 m/sec liegt.
9. Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 bei der Herstellung von Reparaturlackierungen von Fahrzeugen. 0 10. Verwendung gemäß Anspruch 9 im Bereich der Kteinstschadenlackreparatur von Kraftfahrzeugen.
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