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WO2016020129A1 - Kartuschenhalter, mehrkammerkartuschen und dosier- und mischvorrichtungen, welche diese umfassen - Google Patents

Kartuschenhalter, mehrkammerkartuschen und dosier- und mischvorrichtungen, welche diese umfassen Download PDF

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Publication number
WO2016020129A1
WO2016020129A1 PCT/EP2015/065322 EP2015065322W WO2016020129A1 WO 2016020129 A1 WO2016020129 A1 WO 2016020129A1 EP 2015065322 W EP2015065322 W EP 2015065322W WO 2016020129 A1 WO2016020129 A1 WO 2016020129A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cartridge
chambers
chamber
tubular
cartridge holder
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2015/065322
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sibylle SCHÖPS
Thomas KRÜGER
Joachim VOSSKUHL
Roland Andreas Meisner
Ernst Schneider
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
Priority to BR112017002020-3A priority Critical patent/BR112017002020A2/pt
Priority to MX2017001684A priority patent/MX2017001684A/es
Priority to EP15732752.9A priority patent/EP3177391B1/de
Priority to AU2015299320A priority patent/AU2015299320B2/en
Priority to US15/501,384 priority patent/US10464086B2/en
Priority to ES15732752T priority patent/ES2696754T3/es
Priority to PL15732752T priority patent/PL3177391T3/pl
Priority to JP2017506695A priority patent/JP6397119B2/ja
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    • B05B7/2478—Gun with a container which, in normal use, is located above the gun
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Definitions

  • Cartridge holders, multi-chamber cartridges and metering and mixing devices comprising them
  • the present invention relates to a cartridge holder (1),
  • Multi-chamber cartridges (2) and metering and mixing devices comprising them. Furthermore, the invention relates to a method for promoting
  • Multi-component systems in the sense of the present invention are those
  • crosslinking coating agents such as
  • mixing devices are known from the prior art, which are designed differently for the respective purposes.
  • mixing devices differ as they do in painting, in particular
  • Spray painting often used heavily from those that are used for adhesives and sealing compounds, such as those offered in many home improvement stores and DIY stores.
  • the material is discharged from the cartridge by plungers, that is to say positively displaceable pistons. Since the mixing devices of the present invention can be used universally, the state of the art for both the
  • Spray painting processes are widely used, for example, without electrostatic paint charging in industrial and artisanal paint shops.
  • the methods are distinguished from other painting methods in particular by the fact that they can be used manually, a high flexibility in terms of the shape, size and materials of the painting objects and the paint selection and the
  • Paint change possess are mobile in use and relatively low investment costs with it bring (H. Kittel, "Textbook of coatings and coatings,” Second Edition, Volume 9, pp. 26-40, S. Hirzel Verlag Stuttgart für, 2004).
  • the spray painting processes can be distinguished essentially in compressed air spraying in the high pressure or low pressure method on the one hand and airless spraying, with or without air assistance.
  • the compressed air flows from an annular opening which is formed by a central bore in the air cap and the paint nozzle arranged therein. Further air jets from different air cap holes serve to regulate the jet shape and aid atomization. Due to the compressed air flowing out at high velocity, a negative pressure area is created directly at the paint nozzle mouth, especially in the case of the pressureless air
  • Circulating system is pumped by piston or turbine pumps via a loop paint from a non-pressurized container in these. The necessary
  • Ring line pressure is set via a pressure-holding valve (return control valve).
  • Circulating systems typically only find useful use with a daily consumption of more than 100 liters of the paint (H. Kittel, ibid).
  • Two-component coating (2K coating) are mainly due to their limited pot life (pot life) with
  • the dosing of base lacquer and hardener is the central problem.
  • the 2K material is usually mixed manually in the specified ratio and sprayed like a one-component material. In practice, this means that both the dosage and the mixture of components before filling a
  • High quality dosing and mixing systems are used in industry to meet tolerance limits of the dosing accuracy of +/- 5% of the hardener volume in relation to the base varnish quantity.
  • Paint films should have good drying and rapid development of hardness and lead to cured films with good appearance.
  • WO 93/13872 A1 describes a method for applying a
  • a multi-component refinish coating composition wherein at least two paint components are held in separate containers and at least one component is supplied under pressure to a kinetic dosing system comprising two piston-mounted double-acting cylinders with cylinder rods.
  • the metered components are fed to a mixer, which opens into a paint spray gun.
  • the structure of the metering device is rather complex.
  • WO 2013/104771 A1 discloses a device for conveying, metering and mixing of liquid coating components, comprising a paint supply device, the two or more paint reservoirs each having at least one
  • Exhaust opening for various paint components to be mixed together comprises; or a paint reservoir comprising two or more chambers for different paint components to be mixed together, each chamber having at least one outlet port.
  • the device comprises
  • a metering device which is connected downstream of the Lackzu Switzerlandvorraum and one of the number of outlet openings of the paint reservoir or the
  • Paint components has, wherein the metering device is designed so that the entering via the inlet openings of the flow rates of the paint components to be mixed together are conveyed separately from each other via serving as dosing units, rotating conveyors and the
  • Conveyors are interconnected so that their speeds are in fixed proportions to each other, and wherein the metering device has separate outlet openings for the now metered volume flows of the paint components. Furthermore, the device has a static mixing device, the Dosing device is connected downstream and has one of the number of outlet openings of the metering device corresponding number of inlet openings for the metered volume flows, and whose output is designed so that it can be connected to a paint spray gun.
  • a simple multi-chamber cartridge for the mixing and application of multicomponent adhesives with at least two concentrically arranged chambers is described in GB 2 276 365 A.
  • Multi-component materials in particular Mehrkomponentenklebe-, sealing or filling compounds with juxtaposed containers, which are separated by extending parallel to the pressing device partitions.
  • Each container has a pressure piece associated therewith, wherein the pressure pieces are connected to each other via a web having a cutting edge which cuts through the partitions of the container during the pressing.
  • the container can be arranged coaxially to each other and the connection of the plungers can be done by a realized as a piston rod web, which can be operated for example via a gas column.
  • a mixing of the components takes place in a chamber, which connects as a tip to the two containers in the pressing direction.
  • DE 10 2010 019 220 A1 discloses a cartridge system with connected conveying bodies, in particular for mixing and applying a medical cement.
  • the delivery pistons can be operated with gas pressure.
  • a central mixing chamber shown in the figures of this document is closed on one side and can, if at all, only partially the mixing of the
  • Mixing devices have a low construction height with the longest possible mixing section.
  • the operation of the metering and mixing device should be possible without be movable components possible, wherein the promotion of the materials to be mixed by compressed gases, in particular compressed air should be done.
  • the mixing should be superior to the mixing variants known from the prior art, without the mixing section leading to an additional construction height of the cartridges to be used in the metering and mixing device.
  • the mixing elements of the static mixer of the metering and mixing device should be easy to clean, if possible, even in the whereabouts of the components in the cartridge of the metering and mixing device.
  • components that are not completely used up should also be able to be removed from the dosing and mixing device in a simple manner with the cartridge for storage.
  • FIGS. 2 to 4 show a cartridge holder according to the invention
  • FIG. 3 shows a cartridge according to the invention
  • FIG. 4 shows a metering and mixing device according to the invention.
  • the following reference symbols are used in FIGS. 2 to 4:
  • cartridge holder (1 .1) receptacle for multi-chamber cartridges, (1 .1 .1) inner wall of the cartridge holder, (1 .2) compressed air connection, (1 .3) connection for an application device, (1 .4) internal tube, (1 .5) static mixing elements,
  • tubular space (2.2.2) and (2.2.3) chambers, (2.2.4) partition between adjacent chambers, (2.2.5) openings of the chambers of the central portion of the multi-chamber cartridge towards the upper portion of the multi-chamber cartridge, (2.2.6 ) Outer wall of the middle section of the multi-chamber cartridge, (2.3) lower section of the multi-chamber cartridge, (2.3.1) and (2.3.2) piston, (2.3.3)
  • the dosing and mixing device comprises
  • an upper portion comprising a directional control valve (2.1 .1);
  • a middle section (2.2) whose center is designed in the direction of the longitudinal axis as a tubular void (2.2.1), and the tubular void (2.2.1) of at least two chambers (2.2.2 and 2.2.3) is enclosed, wherein the chambers are arranged tubular and in the direction of the longitudinal axis of the cartridge and adjacent chambers are separated by a common partition wall (2.2.4) and each chamber is connected to the upper section (2.1) via at least one opening (2.2.5); and
  • a lower section (2.3) comprising for each of the chambers a piston (2.3.1 and 2.3.2), wherein the piston (2.3.1 and 2.3.2) the chambers (2.2.2 and 2.2.3) from below close tightly and connected to each other via cutting devices (2.3.3), and the cutting devices (2.3.3) are arranged so that they the common partition (2.2.4) each adjacent chambers when moving the piston (2.3.1 and 2.3. 2) in the direction of the upper portion (2.1) capable of being severed, wherein the multi-chamber cartridge (2) is arranged in the cartridge holder (1), that the tubular empty space (2.2.1) of the multi-chamber cartridge (2) by the tube (1. 4) of the cartridge holder (1) is filled and the outer wall (2.2.6) of the central portion (2.2) of the multi-chamber cartridge (2) on the
  • a "tubular chamber” means that the chamber is shaped in the shape of a straight hollow cylinder, the cavity forming the chamber. In the simplest case, the cross-sectional area of the chamber is a
  • annular cross-sectional area can also be subdivided into two or more, equal or different sized segments. As boundaries of the segments in this case serve the partitions of adjacent chambers.
  • almost any other geometries can be realized, for example, can also take the place of the straight hollow cylinder with annular segment-shaped cross-sectional area, individual tubes with a circular cross-sectional area.
  • Another object of the invention is a cartridge holder (1) comprising
  • the receptacle (1 .1) has a coaxial with the walls of the cartridge holder (1) arranged, inner tube (1 .4), which is equipped with static mixing elements (1 .5).
  • the invention also provides a multi-chamber cartridge (2) for a
  • Cartridge holder (1) of the abovementioned type comprising the following sections:
  • an upper portion comprising a directional control valve (2.1 .1);
  • a middle section (2.2) whose center is designed in the direction of the longitudinal axis as a tubular void (2.2.1), and the tubular void (2.2.1) of at least two chambers (2.2.2 and 2.2.3) is enclosed, wherein the
  • Chambers are arranged tubular and in the direction of the longitudinal axis of the cartridge and adjacent chambers are separated by a common partition (2.2.4) and each chamber is connected to the upper portion (2.1) via at least one opening (2.2.5); and
  • the multi-chamber cartridge (2) is designed as a coaxial cartridge for a cartridge holder (1) as defined above, comprising the following sections:
  • an upper portion comprising a directional control valve (2.1 .1);
  • a middle section (2.2) whose center is designed in the direction of the longitudinal axis as a tubular void (2.2.1), and the tubular void (2.2.1) of at least two chambers (2.2.2 and 2.2.3) is enclosed, wherein the
  • Chambers are arranged coaxially in the direction of the longitudinal axis of the cartridge and adjacent chambers are separated by a common partition (2.2.4) and each chamber is connected to the upper portion (2.1) via at least one opening (2.2.5); and
  • a lower section (2.3) comprising for each of the chambers a piston (2.3.1 and 2.3.2), wherein the piston (2.3.1 and 2.3.2) the chambers (2.2.2 and 2.2.3) from below close tightly and connected to each other via cutting devices (2.3.3), and the cutting devices (2.3.3) are arranged so that they the common partition wall (2.2.4) respectively adjacent chambers during
  • Such a construction can be obtained, for example, by coaxial arrangement of three tubes, in which case the inner tube encloses the tubular empty space (2.2.1).
  • the space between the outer surface of the inner tube and the inner surface of the middle tube forms, closed towards the lower portion (2.3) by a piston (2.3.1) and towards the upper portion (2.1) through an opening (2.2 .5) to the upper section (2.1), a first chamber (2.2.2).
  • the space between the outer surface of the middle tube and the inner surface of the outer tube forms towards the lower section (2.3) by a piston (2.3.2) completed and completed in the direction of the upper section (2.1) through an opening (2.2.5) to the upper section (2.1), a second chamber (2.2.3).
  • the tubular empty spaces (2.2.1) of the aforementioned cartridges serve to receive the inner tube (1 .4) of the cartridge holder (1). If the tube-shaped empty space (2.2.1) is enclosed by a tube, it also extends through the lower section (2.3) of the cartridge.
  • Multi-chamber cartridge (2) to be integrated. That is, in such a case, the cartridge holder (1) does not need to have an inner tube (1 .4) and thus is an ordinary cartridge holder, since in this embodiment, the static mixing elements (1 .5) are already integrated in the multi-chamber cartridge (2) are. This has the advantage that a simple cartridge holder without inner tube (1 .4) can be used.
  • Such a metering and mixing device likewise comprises
  • an upper portion comprising a directional control valve (2.1 .1);
  • a middle section (2.2) whose center is designed in the direction of the longitudinal axis as a tubular space equipped with static mixing elements (1 .5) and preferably provided with a sealing device at the lower end, and the tubular space of at least two chambers (2.2.2 and 2.2.3) is enclosed, wherein the chambers are arranged tubular and in the direction of the longitudinal axis of the cartridge and adjacent chambers separated by a common partition wall (2.2.4) and each chamber is connected to the upper section (2.1) via at least one opening (2.2.5); and
  • a lower section (2.3) comprising for each of the chambers a piston (2.3.1 and 2.3.2), wherein the piston (2.3.1 and 2.3.2) the chambers (2.2.2 and 2.2.3) from below close tightly and over each other
  • Cutting devices (2.3.3) are connected, and the cutting devices (2.3.3) are arranged so that they the common partition (2.2.4) each adjacent chambers when moving the piston (2.3.1 and 2.3.2) in the direction of The upper portion (2.1) is capable of being severed, wherein the multi-chamber cartridge (2) is arranged in the cartridge holder (1) that the outer wall (2.2.6) of the central portion (2.2) of the multi-chamber cartridge (2) on the inner wall (1 .1 .1) of the cartridge holder (1) rests positively.
  • a multi-chamber cartridge (2) suitable for this embodiment thus comprises: an upper section (2.1) comprising a directional control valve (2.1 .1);
  • a middle section (2.2) whose center is designed in the direction of the longitudinal axis as a tubular space provided with static mixing elements (1 .5), and the tubular space is enclosed by at least two chambers (2.2.2 and 2.2.3), the Chambers are arranged tubular and in the direction of the longitudinal axis of the cartridge and adjacent chambers are separated by a common partition (2.2.4) and each chamber is connected to the upper portion (2.1) via at least one opening (2.2.5); and a lower section (2.3) comprising for each of the chambers a piston (2.3.1 and 2.3.2), the pistons (2.3.1 and 2.3.2) defining the chambers (2.2.2 and 2.2.3) of down close and connected to each other via cutting devices (2.3.3), and the cutting devices (2.3.3) are arranged so that they the common partition wall (2.2.4) respectively adjacent chambers when
  • multichamber cartridge (2) with integrated static mixer it is a coaxial cartridge, comprising the following sections:
  • an upper portion (2.1) comprising a directional control valve (2.1 .1); a middle section (2.2) whose center is designed in the direction of the longitudinal axis as a tubular space provided with static mixing elements (1 .5), and the tubular space is enclosed by at least two chambers (2.2.2 and 2.2.3), the Chambers are arranged coaxially in the direction of the longitudinal axis of the cartridge and adjacent chambers are separated by a common partition (2.2.4) and each chamber is connected to the upper portion (2.1) via at least one opening (2.2.5); and
  • a lower section (2.3) comprising for each of the chambers a piston (2.3.1 and 2.3.2), wherein the piston (2.3.1 and 2.3.2) the chambers (2.2.2 and 2.2.3) from below close tightly and connected to each other via cutting devices (2.3.3), and the cutting devices (2.3.3) are arranged so that they the common partition wall (2.2.4) respectively adjacent chambers during
  • these preferably contain different components to be mixed for use as conveying, metering and mixing units in the individual chambers.
  • base lacquers and their hardeners can be stored separately in the chambers of the cartridges or low-viscosity liquids which build up a higher viscosity or thixotropy only after they have been mixed.
  • differently colored components such as, for example, a black filler component and a white filler component may also be mixed to a gray blend.
  • the components to be mixed can be stored separately in the required proportions for later application.
  • the volumes of the chambers are defined by the diameters of the tubes.
  • the directional control valve (2.1 .1) is particularly preferably a 3/2-way valve (2.1 .1).
  • the mixing section is either the inner tube (1 .4) in the cartridge holder (1), which is equipped with static mixing elements (1 .5), or the tubular with static mixing elements (1 .5). equipped room of the variant also described above
  • Multi-chamber cartridge (2) In both cases, before the first static mixing elements (1 .5) located in the mixing section, a region free from static mixing elements (1 .5) can be present as premixing path.
  • Multi-chamber cartridge (2) Multi-chamber cartridge (2).
  • the cutting device (2.3.3) which connects the pistons (2.3.1 and 2.3.2
  • the cutting device (2.3.3) connects the pistons (2.3.1 and 2.3.2) serving as the bottom of the chambers, which also ensures that the pistons (2.3.1 and 2.3.2) are pressurized when pressurized be moved simultaneously and thus, even with very different viscous components, the pressing out of the components of the chambers in the ratio of
  • Chamber sizes to each other and thus independent of viscosity occurs.
  • the emptying is therefore done in the predetermined by the chamber size volumes and thus in the desired dosage.
  • an optional premix in the optional directional control valve (2.1 .1) integrated Vornnischkannner in the upper section (2.1) of the cartridge the components through the inner tube (1 .4) of the cartridge holder (1) or when using a cartridge with integrated static mixer against the direction of extrusion of the separated components from the chambers through the static mixing elements ( 1 .5) and mixed homogeneously.
  • the components stored in the separate chambers can thus either already be integrated in a directional control valve (2.1 .1) of the upper section (2.1)
  • Premixing chamber an optionally existing section between the directional control valve (2.1 .1) and the first static mixing elements (1 .5) or in contact with the static mixing elements (1 .5) come into contact with each other.
  • the static mixing device consists of a mixing tube with fixed internals.
  • mixer rods can be used.
  • Very particularly preferred mixer bars are, for example, from the company Fluitec Georg AG (Neftenbach, Switzerland) under the name CSE-X® mixer or from the company Industra GmbH (Heusenstamm, Germany) under the name "mixing element" with the article number 205059 (76-104 ) available.
  • the cartridge holder (1) has a compressed air connection (1 .2), which is preferably arranged at the bottom of the receptacle (1 .1) and a connection (1 .3) for an application device.
  • the placement of the compressed air connection (1 .2) is such that the compressed air flowing in during operation moves the pistons (2.3.1 and 2.3.2) serving as the bottom of the chamber so that the components can be forced out of the chambers.
  • the cartridge holder (1) can be closed in all embodiments of the invention with a lid, which then the multi-chamber cartridge (2) in
  • Multi-chamber cartridge (2) inserted into the cartridge holder (1) and the
  • Cartridge holder (1) is closed with a pressure tight lid.
  • the type of closure is not relevant in this case, for example, a ringgewinde- be used, or in a particularly preferred embodiment, a bayonet closure (3), in particular a safety bayonet closure.
  • Cartridge holder (1) and multi-chamber cartridge (2) are then adapted to the type of closure of the lid.
  • the cartridge holder (1) has a thread suitable for this purpose or is provided with a corresponding material stiffening when using a bayonet closure (3) for receiving the grooves, wherein the multi-chamber cartridge (2) is equipped with webs for the bayonet closure.
  • Cartridge holder (1) is then by the formation of the upper portion (2.1) of the cartridge and the holder, wherein the same types of closure as in the lid variant can be realized.
  • the cutting device (2.3.3) for cutting through the wall between two adjacent component chambers (2.2.2 and 2.2.3) is preferably designed as a wedge-shaped gap, similar to an open scissors. Thus, a material compression can be prevented when cutting the partitions and at the same time the Anschneidekraft be reduced.
  • connection of the terminal (1 .3) at the bottom of the receptacle (1 .1) of the cartridge holder (1) with an application device is not a problem and can be done with all common compounds, preferably by a screw thread or quick couplings or dovetail connections. It is also possible to integrate static mixing elements (1 .5) into the connection (1 .3) or to install the internal pipe (1 .4) equipped with static mixing elements (1 .5) in the cartridge holder (1) through the connection (1 .3) or
  • any type of application device is suitable as the application device.
  • the application devices are used for applying the mixed components, which are preferably coating agents such as paints, Spatula, sealants or adhesives are on substrates.
  • coating agents such as paints, Spatula, sealants or adhesives are on substrates.
  • Application device represent spray guns, preferably those for
  • Paint spray guns are available, for example, from Sata GmbH & Co. KG (Kornwestheim, Germany) under the name SATAjet®, as HVLP or RP spray guns.
  • All components and materials of the dosing and mixing device are chosen so that they are designed for the pressures occurring and their intended function and chemically largely inert to the mixed and the mixed components.
  • pistons (2.3.1 and 2.3.2) are usually suitable polyethylenes, polycarbonates and / or composite materials and as a material for the cutting device (2.3.3) polycarbonate.
  • mixing apparatus and components thereof are not limited to these materials.
  • metals for example for the
  • the cleaning of the metering and mixing devices according to the invention can be carried out in a simple way via the directional control valve (2.1 .1), wherein the multi-chamber cartridge (2) during cleaning in the receptacle (1 .1) may remain.
  • the directional control valve (2.1 .1) moves from its "dosing / mixing" operating position to the "rinse" cleaning position. In the "Dosing / Mixing" operating position, the
  • Components are pushed out of the chambers in the directional control valve (2.1 .1), while simultaneously blocking the flushing connection (4), while in the
  • Component chambers is interrupted and the central mixing channel with a flushing connection (4) can be connected.
  • the rinse is done with a
  • Rinsing medium preferably with commercially available solvents and / or water, wherein the rinsing medium may contain, if desired or required, additional detergents and / or other typical detergent additives.
  • the flushing can be done with or without air pulses.
  • the flushing medium should be able to dissolve the components of the multicomponent system and any reaction products as completely as possible.
  • the rinsing medium is passed through the static mixing device, in order to free the static mixing elements (1 .5) in particular from the adhering component mixture and optionally already formed reaction products. After cleaning, the
  • Multi-chamber cartridge (2) easily remove and store the dosing and mixing device.
  • the present invention also relates to a process for conveying, metering and mixing two or more components, preferably paint components, adhesive components or sealant components, more preferably
  • the present invention relates to a method for coating substrates with 2K or multi-component coating compositions using the metering and mixing device according to the invention in combination with an application device, preferably a paint spray gun.
  • an application device preferably a paint spray gun.
  • Coating process according to the invention is carried out particularly advantageously purely manually.
  • Coating suitable using small amounts of paint is carried out as a HVLP spraying process. Most preferably, it is used in automotive refinish.
  • the aforementioned method can However, also be used in the context of an OEM OEM, especially in the so-called assembly repair.
  • the inventive method for coating substrates with 2K or multi-component coating compositions using the metering and mixing device according to the invention in combination with an application device comprises, in a particular embodiment, a rinsing step.
  • Multi-component coating agent interrupted once or several times, the multi-chamber cartridge (2) is cleaned within the interruption of the application and the application is continued after cleaning the multi-chamber cartridge (2) with the same multi-chamber cartridge (2) or other multi-chamber cartridge (2) according to the invention.
  • the application is continued after cleaning the multi-chamber cartridge (2) with the same multi-chamber cartridge (2) or other multi-chamber cartridge (2) according to the invention.
  • the multi-chamber cartridge (2) according to the invention can advantageously remain in the cartridge holder (1). However, it can also be removed for the rinsing process or after the rinsing process in order to be used again to continue the coating.
  • Atomizing pressure usually 1, 5 to 2 bar.
  • work is usually carried out at an atomization pressure of 1.5 to 3 bar.
  • one component may be, for example, a so-called parent lacquer and the second component may be a hardener tailored to the master lacquer.
  • Base stocks are preferably hydroxy-functional polymers such as polyhydroxy-functional poly (meth) acrylates, polyester polyols, polyether polyols, polyurethane polyols or mixed polyester / polyether polyols used.
  • Polythiols for example, can be used.
  • the hardener components are usually polyisocyanates such as hexamethylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, isophorone diisocyanate or diphenylmethane diisocyanate or the dimers, trimers and polymers of the aforementioned isocyanates, and / or aminoplast resins such
  • melamine resins used.
  • epoxy systems both conventional and aqueous.
  • systems which only become reactive at atmospheric humidity eg aldimines, silanes.
  • parent lacquer and hardener have compounds with complementary functional groups. That is, groups that react with each other after mixing the two components.
  • the following complementary groups may be mentioned: amine / isocyanate, hydroxy / isocyanate, thiocyanate, amine / epoxy / isocyanate, amine / epoxy resin, epoxy / anhydride, amine / anhydride , Anhydride / hydroxy, hydroxy / isocyanate / amine, or carbodiimide / carboxyl, thiol / ene, amine / cyclocarbonate, hydroxyl / cyclocarbonate, amine / hydroxyl / cyclocarbonate, oxazoline - / carboxyl, silane-silane, silane / hydroxyl groups.
  • base lacquer and hardener react after application at temperatures of 0 to 100 ° C, preferably 10 to 80 ° C, that is under conditions conventional refinish conditions.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Dosier- und Mischvorrichtungen umfassend, i. einen Kartuschenhalter (1), mit einem Aufnahmebehälter (1.1) für Mehrkammerkartuschen (2), einen Druckluftanschluss (1.2) sowie einen Anschluss (1.3) für eine Applikationsvorrichtung, wobei der Aufnahmebehälter (1.1) ein koaxial zu den Wänden des Kartuschenhalters (1) angeordnetes, innenliegendes Rohr (1.4) aufweist, welches mit statischen Mischelementen (1.5) ausgestattet ist, und ii. eine Mehrkammerkartusche (2) für den Kartuschenhalter (1) gemäß i., wobei diese einen oberen Abschnitt (2.1), umfassend ein Wegeventil (2.1.1); einen mittleren Abschnitt (2.2), dessen Zentrum in Richtung der Längsachse als röhrenförmiger Leerraum (2.2.1) gestaltet ist, und der röhrenförmige Leerraum (2.2.1) von mindestens zwei Kammern (2.2.2 und 2.2.3) umschlossen ist, wobei die Kammern röhrenförmig und in Richtung der Längsachse der Kartusche angeordnet sind und benachbarte Kammern durch eine gemeinsame Trennwand (2.2.4) voneinander getrennt sind und jede Kammer mit dem oberen Abschnitt (2.1) über jeweils mindestens eine Öffnung (2.2.5) verbunden ist; und einen unteren Abschnitt (2.3) umfasst, der für jede der Kammern einen Kolben (2.3.1 und 2.3.2) umfasst, wobei die Kolben (2.3.1 und 2.3.2) die Kammern (2.2.2 und 2.2.3) von unten dicht abschließen und miteinander über Schneidvorrichtungen (2.3.3) verbunden sind, und die Schneidvorrichtungen (2.3.3) so angeordnet sind, dass sie die gemeinsame Trennwand (2.2.4) jeweils benachbarter Kammern beim Verschieben der Kolben (2.3.1 und 2.3.2) in Richtung des oberen Abschnitts (2.1) zu durchtrennen vermögen, wobei die Mehrkammerkartusche (2) so im Kartuschenhalter (1 ) angeordnet ist, dass die Innenwand der inneren Röhre der Mehrkammerkartusche (2) auf der Außenwand des Rohrs (1.4) des Kartuschenhalters (1) dicht anliegt. Des Weiteren betrifft die Erfindung obigen Kartuschenhalter (1) und obige Mehrkammerkartusche (2), sowie eine Mehrkammerkartusche (2) mit integrierter statischer Mischvorrichtung und eine Dosier- und Mischvorrichtung umfassend letztere. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Förderung, Dosierung, Mischung mehrerer Komponenten und ein Verfahren zur Beschichtung von Substraten, jeweils unter Verwendung obiger Dosier- und Mischvorrichtungen.

Description

Kartuschenhalter, Mehrkammerkartuschen und Dosier- und Mischvorrichtungen, welche diese umfassen
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kartuschenhalter (1 ),
Mehrkammerkartuschen (2) und Dosier- und Mischvorrichtungen, welche diese umfassen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Förderung,
Dosierung, Mischung und/oder Applikation von Mehrkomponentensystemen unter Verwendung der erfindungsgemäßen Dosier- und Mischvorrichtungen.
Mehrkomponentensysteme im Sinne der vorliegenden Erfindung sind solche
Systeme, deren einzelne Komponenten vor der Applikation getrennt gelagert werden und erst unmittelbar vor der Applikation in den benötigten Mengenverhältnissen miteinander vermischt werden. Typische Mehrkomponentensysteme sind
beispielsweise bei Raumtemperatur vernetzende Beschichtungsmittel, wie
beispielsweise Lacke, aber auch viele Dichtungsmittel oder Klebstoffe. Im Sinne der vorliegenden Erfindung werden jedoch auch solche Systeme als
Mehrkomponentensysteme angesehen, deren Einzelkomponenten nicht miteinander chemisch reagieren, aber nach der Vermischung der Komponenten Änderungen physikalischer Eigenschaften auftreten. Beispielsweise können dies
Viskositätserhöhungen nach Vermischen zweier niedrig viskoser Komponenten sein, ohne dass eine chemische Reaktion stattfinden muss.
Aus dem Stand der Technik sind daher verschiede Mischvorrichtungen bekannt, die für die jeweiligen Einsatzzwecke unterschiedlich ausgeführt sind. So unterscheiden sich Mischvorrichtungen wie sie in Lackierverfahren, insbesondere
Spritzlackierverfahren eingesetzt werden häufig stark von solchen, die für Klebstoffe und Dichtmasssen Verwendung finden, wie sie beispielsweise in vielen Bau- und Heimwerkermärkten angeboten werden. Bei diesen wird das Material durch Stößel, also formschlüssig verschiebbare Kolben, aus der Kartusche ausgebracht. Da die Mischvorrichtungen der vorliegenden Erfindung universell eingesetzt werden können, wird im Folgenden der Stand der Technik sowohl für den Bereich der
Spritzlackierverfahren als auch der Klebstoff- und Dichtmassenapplikation umrissen. Spritzlackierverfahren werden beispielsweise ohne elektrostatische Lackaufladung weit verbreitet in industriellen und handwerklichen Lackierereien eingesetzt. Die Verfahren zeichnen sich gegenüber anderen Lackierverfahren vor allem dadurch aus, dass sie manuell einsetzbar sind, eine hohe Flexibilität bezüglich der Form, Größe und Werkstoffe der Lackierobjekte sowie der Lackauswahl und des
Lackwechsels besitzen, mobil im Einsatz sind und relativ geringe Investitionskosten mit sich bringen (H. Kittel,„Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen", Zweite Auflage, Band 9, S. 26-40.; S. Hirzel Verlag Stuttgart Leipzig, 2004).
Die Spritzlackierverfahren lassen sich im Wesentlichen in Druckluft-Spritzen im Hochdruck oder Niederdruckverfahren einerseits sowie Airless-Spritzen, ohne oder mit Luftunterstützung, unterscheiden.
Als erstes Spritzlackierverfahren wurde um 1900 die pneumatische Zerstäubung bzw. das Druckluft-Spritzen entwickelt. Noch heute wird in Industrie und Handwerk die Druckluftzerstäubung am häufigsten eingesetzt. Beim Hochdruck-Spritzen, auch als konventionelles Spritzen oder pneumatisches Spritzen bezeichnet, wird zumeist mit einem Luftdruck von etwa 2 bis 7 bar gearbeitet, während beim Niederdruck- Spritzen, auch als HVLP-Spritzen („High Volume, Low Pressure"-Spritzen bzw. Spritzen mit hohem Spritzvolumenstrom und niedrigem Druck) bezeichnet, zumeist mit einem Luftdruck von 0,2 bis 0,7 bar gearbeitet wird (H. Kittel, ibid).
Am Zerstäuberkopf strömt die Druckluft aus einer ringförmigen Öffnung, die durch eine zentrale Bohrung in der Luftkappe und der darin angeordneten Lackdüse gebildet wird. Weitere Luftstrahlen aus verschiedenen Luftkappenbohrungen dienen zur Regulierung der Strahlform sowie der Unterstützung der Zerstäubung. Durch die mit hoher Geschwindigkeit ausströmende Druckluft entsteht unmittelbar an der Lackdüsenmündung ein Unterdruckgebiet, das vor allem bei der drucklosen
Lackzufuhr aus einem so genannten Saugbecher den Lackausfluss durch seine Saugwirkung unterstützt (H. Kittel, ibid).
Neben der Förderung des Lackmaterials aus einem Saugbecher besteht auch die Möglichkeit das Lackmaterial je nach Mengenbedarf und Viskosität durch
Fördersysteme wie Fließbecher, Druckbehälter oder Umlaufsysteme der Spritzpistolendüse zuzuführen (Figuren 1A-D). In Figur 1A wird die Lackzufuhr mittels Saugbechersystem dargestellt, sie erfolgt wie oben dargestellt durch die
Saugwirkung der Spritzluft. Typische Becherinhalte sind Volumina bis zu etwa einem Liter. In Figur 1 B wird ein Fließbechersystem dargestellt, wobei die Lackzufuhr sowohl durch die Saugwirkung der Spritzluft, als auch unterstützt durch den Lack- Gefälledruck erfolgt. Auch bei diesem Lackfördersystem werden üblicherweise Bechervolumina von etwa einem Liter nicht überschritten. Ebenfalls bekannt sind als Lackfördersysteme das Drucksystem (Figur 1 C) und das Umlaufsystem (Figur 1 D). Beim Drucksystem erfolgt die Lackzufuhr aus einem Drucktank durch Unterstützung mit einem Druck von 0,5 bis 4 bar (üblicher Tankinhalt 1 bis 250 Liter). Beim
Umlaufsystem wird durch Kolben- oder Turbinenpumpen über eine Ringleitung Lack aus einem drucklosen Behälter in diesen zurück gefördert. Der notwendige
Ringleitungsdruck wird über ein Druckhalteventil (Rücklaufkontrollventil) eingestellt. Umlaufsysteme finden typischerweise erst bei einem täglichen Verbrauch von mehr als 100 Litern des Lacks sinnvollen Einsatz (H. Kittel, ibid).
Zweikomponenten-Beschichtungsmittel (2K-Beschichtungsmittel) werden aufgrund ihrer zeitlich begrenzten Verarbeitungszeit (Topfzeit) überwiegend mit
Spritzverfahren verarbeitet. Dabei stellt die Dosierung von Stammlack und Härter das zentrale Problem dar. Bei Kleinserien und Einzelteilen wie insbesondere auch im Reparaturlackbereich, beispielsweise dem Autoreparaturlackbereich, wird das 2K- Material in der Regel im vorgegebenen Verhältnis manuell gemischt und wie ein Einkomponentenmaterial verspritzt. In der Praxis bedeutet dies, dass sowohl die Dosierung als auch die Mischung der Komponenten vor der Befüllung eines
Fließbechers bzw. Saugbechers oder im Fließbecher bzw. Saugbecher selbst erfolgt und somit auch die Qualität und Homogenität der Mischung stark von den manuellen Fähigkeiten des Lackierers abhängt. Nicht verbrauchtes Material muss nach Ablauf der Topfzeit verworfen werden. Andererseits ist ein schnelles Trocknungs- und Härtungsverhalten des Lackfilms erwünscht, weshalb häufig Härtungskatalysatoren in den Stammlack und/oder Härter der 2K- oder Mehrkomponentenmischung eingearbeitet werden.
Es besteht daher gerade beim Einsatz von 2K- oder Mehrkomponenten- Beschichtungsmitteln der Wunsch einer langen Verarbeitungs- beziehungsweise Topfzeit bei jedoch gleichzeitig verbesserter Trocknung und rascher
Härteentwicklung des aufgesprühten Lackfilms.
Um ein bestmögliches Erscheinungsbild („Appearance") des gehärteten Lackfilms sowie reproduzierbare Qualitäten zu erhalten, ist es zwingend notwendig möglichst homogene gleichbleibend hochwertige Zusammensetzungen aus Stammlack und Härter herzustellen, die über den gesamten Zeitraum der Applikation gleichbleibende Eigenschaften aufweisen. Dies ist gerade bei vorvermischten 2K-Systemen nicht immer der Fall, wenn beispielsweise eine kurze Topfzeit dazu führt, dass das zuerst versprühte Material aufgrund einer noch nicht fortgeschrittenen Reaktion der Bestandteile eine niedrige Viskosität aufweist, während die später versprühten Materialreste bereits teilweise Viskositätserhöhende Vernetzungsprodukte enthalten.
Bei der Fertigung großer Stückzahlen, bei kurzen Topfzeiten und hohen
Qualitätsanforderungen werden in der Industrie hochspezialisierte Dosier- und Mischanlagen verwendet, um Toleranzgrenzen der Dosiergenauigkeit von +/- 5 % des Härtervolumens bezogen auf die Stammlackmenge einzuhalten.
Weiterentwicklungen zielen auf pulsationsfreie Dosierung und geringen
Anlagenverschleiß, zum Beispiel durch den Einsatz von Membrandosierern. Es sind auch Lackfördersysteme mit druckgesteuerten Zahnradpumpen bekannt. Bei Mehrkomponentensystemen sind die Fördermengen der einzelnen Zahnradpumpen aufeinander abgestimmt. Zur Mischung werden statische oder dynamische Systeme mit angetriebenen Mischaggregaten verwendet. Bei sehr kurzen Topfzeiten werden auch Spezialpistolen eingesetzt, bei welchen Stammlack und Härter aus getrennten Düsen ausgetragen werden und die entstehenden Tröpfchen sich im Sprühstrahl vermischen (H. Kittel, ibid).
Gerade in kleinen Lackierbetrieben besteht jedoch der Bedarf an deutlich weniger aufwändigen Förder-, Dosier- und Mischvorrichtungen. Insbesondere sollte es nicht erforderlich sein, die vorerwähnten Spezialpistolen einzusetzen oder
hochspezialisierte Dosier- und Mischaggregate. Die Einfachheit des Gebrauchs von Saugbechern beziehungsweise Fließbechern sollte erhalten bleiben. Förderung, Dosierung und Mischung sollte einzig durch beaufschlagten Druck erfolgen. Ein zusätzlicher externer Antrieb der Förderung, Dosierung oder Mischung sollte nicht erforderlich sein. Insbesondere sollte kein Antrieb durch Pumpen und dergleichen notwendig sein. Trotzdem sollte eine nahezu von der Topfzeit unabhängige
Verarbeitbarkeit gewährleistet bleiben, bei gleichzeitig homogener Vermischung der Komponenten, bevor diese die Düse der Spritzpistole, vorzugsweise die Spritzpistole selbst, erreichen, oder einer anderen Applikationsvorrichtung. Die erhaltenen
Lackfilme sollen eine gute Trocknung und rasche Härteentwicklung aufweisen und zu gehärteten Filmen mit gutem Erscheinungsbild führen.
Die WO 93/13872 A1 beschreibt ein Verfahren zum Auftragen einer
Mehrkomponenten-Reparaturlack-Beschichtungszusammensetzung, bei welchem mindestens zwei Lackkomponenten in getrennten Behältern vorgehalten werden und mindestens eine Komponente unter Druck einer kinetischen Dosieranlage zugeführt wird, die zwei an Kolben angebrachte doppeltwirkende Zylinder mit Zylinderstangen umfasst. Die dosierten Komponenten werden einem Mischer zugeführt, der in eine Lackspritzpistole mündet. Der Aufbau der Dosiervorrichtung ist eher komplex.
Die WO 2013/104771 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Förderung, Dosierung und Mischung von flüssigen Lackkomponenten, umfassend, eine Lackzuführvorrichtung, die zwei oder mehrere Lackvorratsbehälter mit jeweils mindestens einer
Auslassöffnung für verschiedene miteinander zu mischende Lackkomponenten umfasst; oder einen Lackvorratsbehälter umfasst, der zwei oder mehr Kammern für verschiedene miteinander zu mischende Lackkomponenten umfasst, wobei jede Kammer mindestens eine Auslassöffnung besitzt. Die Vorrichtung umfasst
desweiteren eine Dosiervorrichtung, die der Lackzuführvorrichtung nachgeschaltet ist und eine der Anzahl der Auslassöffnungen der Lackvorratsbehälter oder des
Lackvorratsbehälters entsprechende Anzahl an Einlassöffnungen für die
Lackkomponenten besitzt, wobei die Dosiervorrichtung so ausgestaltet ist, dass die über die Einlassöffnungen eintretenden Volumenströme der miteinander zu mischenden Lackkomponenten getrennt voneinander über als Dosieraggregate dienende, rotierende Fördereinrichtungen zwangsgefördert werden und die
Fördereinrichtungen so miteinander verbunden sind, dass ihre Drehzahlen in festen Verhältnissen zueinander stehen, und wobei die Dosiervorrichtung über getrennte Austrittsöffnungen für die nunmehr dosierten Volumenströme der Lackkomponenten verfügt. Ferner verfügt die Vorrichtung über eine statische Mischvorrichtung, die der Dosiervorrichtung nachgeschaltet ist und die eine der Anzahl der Austrittsöffnungen der Dosiervorrichtung entsprechende Anzahl an Eintrittsöffnungen für die dosierten Volumenströme besitzt, und deren Ausgang so ausgebildet ist, dass dieser mit einer Lackspritzpistole verbunden werden kann.
Eine einfache Mehrkammerkartusche für die Vermischung und Applikation von Mehrkomponentenklebstoffen mit wenigstens zwei konzentrisch angeordneten Kammern ist in GB 2 276 365 A beschrieben.
Die DE 30 31 798 A1 offenbart ebenfalls eine Auspressvorrichtung für
Mehrkomponentenmassen, insbesondere Mehrkomponentenklebe-, Dicht- oder Spachtelmassen mit nebeneinander angeordneten Behältern, die durch parallel zur Pressvorrichtung verlaufende Trennwände voneinander getrennt sind. Jeder Behälter besitzt ein diesem zugeordnetes Druckstück, wobei die Druckstücke über einen Steg miteinander verbunden sind, der eine Schneidkante aufweist, welche beim Auspressen die Trennwände der Behälter durchschneidet. Die Behälter können dabei koaxial zueinander angeordnet sein und die Verbindung der Druckstücke kann durch einen als Kolbenstange realisierten Steg erfolgen, der beispielsweise über eine Gassäule betätigt werden kann. Eine Vermischung der Komponenten erfolgt in einer Kammer, die sich als Spitze den beiden Behältern in Pressrichtung anschließt.
Von einem ähnlichen Aufbau macht die in EP 2 353 733 A1 beschriebene
Dosierpistole Gebrauch, wobei jedoch die Schneidkanten die Zwischenwand der Behälter der Koaxialkartusche spiralförmig aufschneiden. Gemäß der EP 2 353 733 A1 besitzt die Auspressvorrichtung nach DE 30 31 798 A1 den Nachteil, dass die aufgeschnittene Trennwand ein weiteres Herunterdrücken des Kolbens verhindern könnte was durch das spiralförmige Aufschneiden vermieden werden soll.
In der US 2004/0129122 wurde versucht das in der EP 2 353 733 A1 angesprochene Problem auf andere Weise zu lösen, nämlich indem die abgeschnittene Trennwand über ein Ablenkblech an die Innenwand der Außenröhre gepresst wird.
Die US 4,493,436 beschreibt eine zu den beiden vorgenannten Vorrichtungen ähnliche Vorrichtung mit jedoch nicht koaxial angeordneten Kammern. Die britische Patentanmeldung GB 2 246 172 offenbart einen komplexen Aufbau einer Zweikammer-Kartusche, bei welcher ein ziehharmonikaähnlicher Aufbau einer Kammer realisiert wird und sich den Kammern in Pressrichtung ein statischer Mischer anschließt.
Die DE 10 2010 019 220 A1 offenbart ein Kartuschensystem mit verbundenen Förderkörpern, insbesondere zum Mischen und Applizieren eines medizinischen Zements. Die Förderkolben können mit Gasdruck betrieben werden. Ein in den Abbildungen dieser Schrift dargestellter zentraler Mischraum ist jedoch einseitig verschlossen und kann, wenn überhaupt, nur bedingt der Vermischung der
Komponenten dienen. Er ersetzt keinesfalls die notwendige Vermischung im Bereich der Auslassöffnung der Kartusche bzw. Spritze. Zudem sind die Materialkammern aufgrund des erforderlichen Wegs der Förderkolben sehr klein, sodass eine schlechte Ausnutzung des Gesamtvolumens der Vorrichtung durch die
Zementkomponenten erfolgt.
Allen vorgenannten Vorrichtungen gemeinsam ist, dass diese sich der
Auspressrichtung anschließende Mischstrecken aufweisen, die als einfache
Mischkammern oder einfache statische Mischer ausgeführt sind. Alle Mischstrecken sind entweder sehr kurz und nicht für anspruchsvolle Mischvorgänge wie die
Mischung von Zwei- oder Mehrkomponentenlacken geeignet, insbesondere nicht für den Automobillackbereich oder die Dosierung und Mischung ist komplex gestaltet. Gerade hier ist eine absolut homogene Vermischung Grundvoraussetzung für ein hervorragendes Erscheinungsbild. Die Anbringung langer Mischstrecken würde den Aufbau der Kartuschen des Stands der Technik jedoch erheblich erhöhen, wodurch diese im manuellen Betrieb unhandlich werden.
Es besteht daher insbesondere für anspruchsvolle Mischvorgänge ein Bedarf an Dosier- und Mischvorrichtungen, die eine genaue Dosierung der zu vermischenden Komponenten gewährleisten, insbesondere auch bei der Vermischung von
Komponenten unterschiedlicher Viskositäten. Zudem sollten die Dosier- und
Mischvorrichtungen eine geringe Aufbauhöhe bei möglichst langer Mischstrecke aufweisen. Der Betrieb der Dosier- und Mischvorrichtung sollte möglichst ohne bewegliche Bauteile möglich sein, wobei die Förderung der zu vermischenden Materialien durch Druckgase, insbesondere Druckluft erfolgen soll. Die Vermischung sollte den aus dem Stand der Technik bekannten Mischvarianten überlegen sein, ohne dass die Mischstrecke zu einer zusätzlichen Aufbauhöhe der in der Dosier- und Mischvorrichtung zu verwendenden Kartuschen führt. Darüber hinaus sollten die Mischelemente des statischen Mischers der Dosier- und Mischvorrichtung leicht zu reinigen sein, wenn möglich auch beim Verbleib der Komponenten in der Kartusche der Dosier- und Mischvorrichtung. Nicht vollständig aufgebrauchte Komponenten sollten der Dosier- und Mischvorrichtung allerdings auch auf einfache Weise mit der Kartusche zur Einlagerung entnehmbar sein.
Die vorgenannten Aufgaben wurden von den Erfindern der vorliegenden Erfindung in überraschender Weise durch Bereitstellung einer Dosier- und Mischvorrichtung gelöst, welche die Nachteile des Stands der Technik nicht aufweist und welche den oben genannten Anforderungen entspricht.
Die beigefügten Figuren 1A, 1 B, 1 C, 1 D, 2, 3 und 4 dienen der Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Hierbei betreffen die Figuren 1A, 1 B, 1 C und 1 D den Stand der Technik. Figur 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Kartuschenhalter, Figur 3 eine erfindungsgemäße Kartusche und Figur 4 eine erfindungsgemäße Dosier- und Mischvorrichtung. In den Figuren 2 bis 4 werden folgende Bezugszeichen verwendet:
(1 ) Kartuschenhalter, (1 .1 ) Aufnahmebehälter für Mehrkammerkartuschen, (1 .1 .1 ) Innenwand des Kartuschenhalters, (1 .2) Druckluftanschluss, (1 .3) Anschluss für eine Applikationsvorrichtung, (1 .4) innenliegendes Rohr, (1 .5) statische Mischelemente,
(2) Mehrkammerkartusche, (2.1 ) oberer Abschnitt der Mehrkammerkartusche, (2.1 .1 ) Wegeventil, (2.2) mittlerer Abschnitt der Mehrkammerkartusche, (2.2.1 )
röhrenförmiger Leerraum, (2.2.2) und (2.2.3) Kammern, (2.2.4) Trennwand zwischen benachbarten Kammern, (2.2.5) Öffnungen der Kammern des mittleren Abschnitts der Mehrkammerkartusche hin zum oberen Abschnitt der Mehrkammerkartusche, (2.2.6) Außenwand des mittleren Abschnitts der Mehrkammerkartusche, (2.3) unterer Abschnitt der Mehrkammerkartusche, (2.3.1 ) und (2.3.2) Kolben, (2.3.3)
Schneidvorrichtung, (3) Bajonettverschluss, (4) Anschluss für Spülmedien, (A) Schnittfläche in der Trennwand zweier benachbarter Kammern, (B) Schnitt in der Trennwand zweier benachbarter Kammern. Die erfindungsgemäße Dosier- und Mischvorrichtung umfasst dabei
i. einen Kartuschenhalter (1 ), umfassend
(a) einen Aufnahmebehälter (1 .1 ) für Mehrkammerkartuschen (2),
(b) einen Druckluftanschluss (1 .2) sowie einen Anschluss (1 .3) für eine
Applikationsvorrichtung, wobei
(c) der Aufnahmebehälter (1 .1 ) ein koaxial zu den Wänden des
Kartuschenhalters (1 ) angeordnetes, innenliegendes Rohr (1 .4) aufweist, welches mit statischen Mischelementen (1 .5) ausgestattet ist, und ii. eine Mehrkammerkartusche (2) für den Kartuschenhalter (1 ) gemäß i., wobei diese folgende Abschnitte umfasst:
einen oberen Abschnitt (2.1 ), umfassend ein Wegeventil (2.1 .1 );
einen mittleren Abschnitt (2.2), dessen Zentrum in Richtung der Längsachse als röhrenförmiger Leerraum (2.2.1 ) gestaltet ist, und der röhrenförmige Leerraum (2.2.1 ) von mindestens zwei Kammern (2.2.2 und 2.2.3) umschlossen ist, wobei die Kammern röhrenförmig und in Richtung der Längsachse der Kartusche angeordnet sind und benachbarte Kammern durch eine gemeinsame Trennwand (2.2.4) voneinander getrennt sind und jede Kammer mit dem oberen Abschnitt (2.1 ) über jeweils mindestens eine Öffnung (2.2.5) verbunden ist; und
einen unteren Abschnitt (2.3), der für jede der Kammern einen Kolben (2.3.1 und 2.3.2) umfasst, wobei die Kolben (2.3.1 und 2.3.2) die Kammern (2.2.2 und 2.2.3) von unten dicht abschließen und miteinander über Schneidvorrichtungen (2.3.3) verbunden sind, und die Schneidvorrichtungen (2.3.3) so angeordnet sind, dass sie die gemeinsame Trennwand (2.2.4) jeweils benachbarter Kammern beim Verschieben der Kolben (2.3.1 und 2.3.2) in Richtung des oberen Abschnitts (2.1 ) zu durchtrennen vermögen, wobei die Mehrkammerkartusche (2) so im Kartuschenhalter (1 ) angeordnet ist, dass der röhrenförmige Leerraum (2.2.1 ) der Mehrkammerkartusche (2) formschlüssig durch das Rohr (1 .4) des Kartuschenhalters (1 ) ausgefüllt wird und die Außenwand (2.2.6) des mittleren Abschnitts (2.2) der Mehrkammerkartusche (2) an der
Innenwand (1 .1 .1 ) des Kartuschenhalters (1 ) formschlüssig anliegt. Ist hierin von einer "röhrenförmigen Kammer" die Rede, so bedeutet dies, dass die Kammer in Form eines geraden Hohlzylinders geformt ist, wobei der Hohlraum die Kammer bildet. Im einfachsten Fall ist die Querschnittsfläche der Kammer ein
Kreisring, aber auch andere Querschnittsflächengeometrien sind denkbar wie beispielsweise Segmente von Kreisringen. So kann auch eine kreisringförmige Querschnittsfläche in zwei oder mehr, gleich oder unterschiedlich große Segmente unterteilt sein. Als Begrenzungen der Segmente dienen hierbei die Trennwände benachbarter Kammern. Selbstverständlich lassen sich nahezu beliebige andere Geometrien verwirklichen, so können beispielsweise auch an die Stelle der geraden Hohlzylinder mit kreisringsegmentförmiger Querschnittsfläche, individuelle Röhren mit kreisförmiger Querschnittsfläche treten.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Kartuschenhalter (1 ), umfassend
(a) einen Aufnahmebehälter (1 .1 ) für Mehrkammerkartuschen (2), und
(b) einen Druckluftanschluss (1 .2) sowie einen Anschluss (1 .3) für eine
Applikationsvorrichtung, wobei
(c) der Aufnahmebehälter (1 .1 ) ein koaxial zu den Wänden des Kartuschenhalters (1 ) angeordnetes, innenliegendes Rohr (1 .4) aufweist, welches mit statischen Mischelementen (1 .5) ausgestattet ist.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Mehrkammerkartusche (2) für einen
Kartuschenhalter (1 ) der obengenannten Art, wobei diese folgende Abschnitte umfasst:
einen oberen Abschnitt (2.1 ), umfassend ein Wegeventil (2.1 .1 );
einen mittleren Abschnitt (2.2), dessen Zentrum in Richtung der Längsachse als röhrenförmiger Leerraum (2.2.1 ) gestaltet ist, und der röhrenförmige Leerraum (2.2.1 ) von mindestens zwei Kammern (2.2.2 und 2.2.3) umschlossen ist, wobei die
Kammern röhrenförmig und in Richtung der Längsachse der Kartusche angeordnet sind und benachbarte Kammern durch eine gemeinsame Trennwand (2.2.4) voneinander getrennt sind und jede Kammer mit dem oberen Abschnitt (2.1 ) über jeweils mindestens eine Öffnung (2.2.5) verbunden ist; und
einen unteren Abschnitt (2.3), der für jede der Kammern einen Kolben (2.3.1 und
2.3.2) umfasst, wobei die Kolben (2.3.1 und 2.3.2) die Kammern (2.2.2 und 2.2.3) von unten dicht abschließen und miteinander über Schneidvorrichtungen (2.3.3) verbunden sind, und die Schneidvorrichtungen (2.3.3) so angeordnet sind, dass sie die gemeinsame Trennwand (2.2.4) jeweils benachbarter Kammern beim
Verschieben der Kolben (2.3.1 und 2.3.2) in Richtung des oberen Abschnitts (2.1 ) zu durchtrennen vermögen.
Vorzugsweise ist die Mehrkammerkartusche (2) als Koaxialkartusche für einen wie oben definierten Kartuschenhalter (1 ) ausgeführt, wobei diese folgende Abschnitte umfasst:
einen oberen Abschnitt (2.1 ), umfassend ein Wegeventil (2.1 .1 );
einen mittleren Abschnitt (2.2), dessen Zentrum in Richtung der Längsachse als röhrenförmiger Leerraum (2.2.1 ) gestaltet ist, und der röhrenförmige Leerraum (2.2.1 ) von mindestens zwei Kammern (2.2.2 und 2.2.3) umschlossen ist, wobei die
Kammern röhrenförmig und in Richtung der Längsachse der Kartusche koaxial angeordnet sind und benachbarte Kammern durch eine gemeinsame Trennwand (2.2.4) voneinander getrennt sind und jede Kammer mit dem oberen Abschnitt (2.1 ) über jeweils mindestens eine Öffnung (2.2.5) verbunden ist; und
einen unteren Abschnitt (2.3), der für jede der Kammern einen Kolben (2.3.1 und 2.3.2) umfasst, wobei die Kolben (2.3.1 und 2.3.2) die Kammern (2.2.2 und 2.2.3) von unten dicht abschließen und miteinander über Schneidvorrichtungen (2.3.3) verbunden sind, und die Schneidvorrichtungen (2.3.3) so angeordnet sind, dass sie die gemeinsame Trennwand (2.2.4) jeweils benachbarter Kammern beim
Verschieben der Kolben (2.3.1 und 2.3.2) in Richtung des oberen Abschnitts (2.1 ) zu durchtrennen vermögen.
Ein derartiger Aufbau kann beispielsweise durch koaxiale Anordnung von drei Röhren erhalten werden, dabei umschließt die innere Röhre den röhrenförmigen Leerraum (2.2.1 ). Der Raum zwischen der äußeren Oberfläche der inneren Röhre und der inneren Oberfläche der mittlere Röhre, bildet, in Richtung des unteren Abschnitts (2.3) durch einen Kolben (2.3.1 ) abgeschlossen und in Richtung des oberen Abschnitts (2.1 ) durch eine Öffnung (2.2.5) zum oberen Abschnitt (2.1 ) abgeschlossen, eine erste Kammer (2.2.2). Der Raum zwischen der äußeren Oberfläche der mittleren Röhre und der inneren Oberfläche der äußeren Röhre, bildet, in Richtung des unteren Abschnitts (2.3) durch einen Kolben (2.3.2) abgeschlossen und in Richtung des oberen Abschnitts (2.1 ) durch eine Öffnung (2.2.5) zum oberen Abschnitt (2.1 ) abgeschlossen, eine zweite Kammer (2.2.3).
Die röhrenförmigen Leerräume (2.2.1 ) der vorgenannten Kartuschen dienen der Aufnahme des innenliegenden Rohrs (1 .4) des Kartuschenhalters (1 ). Wird der röhrenförmige Leerraum (2.2.1 ) von einer Röhre umschlossen, so erstreckt sich diese auch durch den unteren Abschnitt (2.3) der Kartusche.
In einer besonderen Ausführungsform kann das innenliegende Rohr (1 .4) des
Kartuschenhalters im Kartuschenhalter (1 ) fehlen und bereits in die
Mehrkammerkartusche (2) integriert sein. Das heißt, dass in einem solchen Fall der Kartuschenhalter (1 ) kein innenliegendes Rohr (1 .4) aufweisen muss und somit ein gewöhnlicher Kartuschenhalter ist, da bei dieser Ausführungsform die statischen Mischelemente (1 .5) bereits in der Mehrkammerkartusche (2) integriert sind. Dies hat den Vorteil, dass ein einfacher Kartuschenhalter ohne Innenrohr (1 .4) verwendet werden kann.
Eine derartige ebenfalls erfindungsgemäße Dosier- und Mischvorrichtung umfasst dabei
i. einen Kartuschenhalter (1 ), umfassend
(a) einen Aufnahmebehälter (1 .1 ) für Mehrkammerkartuschen (2), und
(b) einen angeordneten Druckluftanschluss (1 .2) sowie einen Anschluss (1 .3) für eine Applikationsvorrichtung, und
ii. eine Mehrkammerkartusche (2) für einen Kartuschenhalter (1 ) gemäß i., wobei diese
folgende Abschnitte umfasst:
einen oberen Abschnitt (2.1 ), umfassend ein Wegeventil (2.1 .1 );
einen mittleren Abschnitt (2.2), dessen Zentrum in Richtung der Längsachse als röhrenförmiger mit statischen Mischelementen (1 .5) ausgestatteter Raum gestaltet und am unteren Ende vorzugsweise mit einer Dichteinrichtung versehen ist, und der röhrenförmige Raum von mindestens zwei Kammern (2.2.2 und 2.2.3) umschlossen ist, wobei die Kammern röhrenförmig und in Richtung der Längsachse der Kartusche angeordnet sind und benachbarte Kammern durch eine gemeinsame Trennwand (2.2.4) voneinander getrennt sind und jede Kammer mit dem oberen Abschnitt (2.1 ) über jeweils mindestens eine Öffnung (2.2.5) verbunden ist; und
einen unteren Abschnitt (2.3), der für jede der Kammern einen Kolben (2.3.1 und 2.3.2) umfasst, wobei die Kolben (2.3.1 und 2.3.2) die Kammern (2.2.2 und 2.2.3) von unten dicht abschließen und miteinander über
Schneidvorrichtungen (2.3.3) verbunden sind, und die Schneidvorrichtungen (2.3.3) so angeordnet sind, dass sie die gemeinsame Trennwand (2.2.4) jeweils benachbarter Kammern beim Verschieben der Kolben (2.3.1 und 2.3.2) in Richtung des oberen Abschnitts (2.1 ) zu durchtrennen vermögen, wobei die Mehrkammerkartusche (2) so im Kartuschenhalter (1 ) angeordnet ist, dass die Außenwand (2.2.6) des mittleren Abschnitts (2.2) der Mehrkammerkartusche (2) an der Innenwand (1 .1 .1 ) des Kartuschenhalters (1 ) formschlüssig anliegt.
Eine für diese Ausführungsform geeignete Mehrkammerkartusche (2) umfasst somit: einen oberen Abschnitt (2.1 ), umfassend ein Wegeventil (2.1 .1 );
einen mittleren Abschnitt (2.2), dessen Zentrum in Richtung der Längsachse als röhrenförmiger mit statischen Mischelementen (1 .5) ausgestatteter Raum gestaltet ist, und der röhrenförmige Raum von mindestens zwei Kammern (2.2.2 und 2.2.3) umschlossen ist, wobei die Kammern röhrenförmig und in Richtung der Längsachse der Kartusche angeordnet sind und benachbarte Kammern durch eine gemeinsame Trennwand (2.2.4) voneinander getrennt sind und jede Kammer mit dem oberen Abschnitt (2.1 ) über jeweils mindestens eine Öffnung (2.2.5) verbunden ist; und einen unteren Abschnitt (2.3), der für jede der Kammern einen Kolben (2.3.1 und 2.3.2) umfasst, wobei die Kolben (2.3.1 und 2.3.2) die Kammern (2.2.2 und 2.2.3) von unten dicht abschließen und miteinander über Schneidvorrichtungen (2.3.3) verbunden sind, und die Schneidvorrichtungen (2.3.3) so angeordnet sind, dass sie die gemeinsame Trennwand (2.2.4) jeweils benachbarter Kammern beim
Verschieben der Kolben (2.3.1 und 2.3.2) in Richtung des oberen Abschnitts (2.1 ) zu durchtrennen vermögen.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform vorgenannter Mehrkammerkartusche (2) mit integriertem statischem Mischer handelt es sich um eine Koaxialkartusche, wobei diese folgende Abschnitte umfasst:
einen oberen Abschnitt (2.1 ), umfassend ein Wegeventil (2.1 .1 ); einen mittleren Abschnitt (2.2), dessen Zentrum in Richtung der Längsachse als röhrenförmiger mit statischen Mischelementen (1 .5) ausgestatteter Raum gestaltet ist, und der röhrenförmige Raum von mindestens zwei Kammern (2.2.2 und 2.2.3) umschlossen ist, wobei die Kammern röhrenförmig und in Richtung der Längsachse der Kartusche koaxial angeordnet sind und benachbarte Kammern durch eine gemeinsame Trennwand (2.2.4) voneinander getrennt sind und jede Kammer mit dem oberen Abschnitt (2.1 ) über jeweils mindestens eine Öffnung (2.2.5) verbunden ist; und
einen unteren Abschnitt (2.3), der für jede der Kammern einen Kolben (2.3.1 und 2.3.2) umfasst, wobei die Kolben (2.3.1 und 2.3.2) die Kammern (2.2.2 und 2.2.3) von unten dicht abschließen und miteinander über Schneidvorrichtungen (2.3.3) verbunden sind, und die Schneidvorrichtungen (2.3.3) so angeordnet sind, dass sie die gemeinsame Trennwand (2.2.4) jeweils benachbarter Kammern beim
Verschieben der Kolben (2.3.1 und 2.3.2) in Richtung des oberen Abschnitts (2.1 ) zu durchtrennen vermögen.
Für alle Ausführungsformen der Kartuschen gilt, dass diese zur Benutzung als Förder-, Dosier- und Mischeinheiten in den einzelnen Kammern vorzugsweise unterschiedliche zu vermischende Komponenten enthalten. Insbesondere
Komponenten die nach ihrer Vermischung miteinander reagieren können oder aus anderen Gründen getrennt gelagert werden sollten. So können beispielsweise Stammlacke und deren Härter in den Kammern der Kartuschen getrennt gelagert werden oder niederviskose Flüssigkeiten, die erst nach ihrer Vermischung eine höhere Viskosität oder Thixotropie aufbauen. Es können jedoch auch unterschiedlich farbige Komponenten wie beispielsweise eine schwarze Füllerkomponente und eine weiße Füllerkomponente auf diese Weise zu einer Grauabmischung vermischt werden.
Durch die bei der Produktion der Kartuschen frei wählbaren Volumina der Kammern können die zu vermischenden Komponenten in den für die spätere Anwendung erforderlichen Mengenverhältnissen getrennt voneinander gelagert werden. Bei den bevorzugten Koaxialkartuschen erfolgt die Festlegung der Volumina der Kammern über die Durchmesser der Röhren. Für alle Ausführungsformen gilt, dass die
Volumenströme der Komponenten, wie beispielsweise des Stammlacks und Härters, getrennt voneinander dem als Wegeventil (2.1 .1 ) des oberen Abschnitts (2.1 ) zugeführt werden. Das Wegeventil (2.1 .1 ) ist besonders bevorzugt ein 3/2- Wegeventil (2.1 .1 ). Das Wegeventil (2.1 .1 ) bzw. 3/2-Wegeventil (2.1 .1 ), kann in einer bevorzugten Ausführungsform auch eine im Wegeventil (2.1 .1 ) integrierte
Vormischkammer aufweisen, in welcher die zunächst getrennten Volumenströme der Komponenten aufeinander treffen und sich vermischen können. Befindet sich das Wegeventil (2.1 .1 ) in der Stellung„Dosieren/Mischen", also in Arbeitsstellung, so werden die Komponenten, die entweder in der im Wegeventil (2.1 .1 ) integrierten Vormischkammer vorvermischt vorliegen oder die bei Nichtvorhandensein einer solchen Vormischkammer weitestgehend unvermischt vorliegen, der eigentlichen Mischstrecke zugeführt. Als Mischstrecke dient entweder das im Kartuschenhalter (1 ) befindliche innenliegende Rohr (1 .4), welches mit statischen Mischelementen (1 .5) ausgestattet ist, oder der röhrenförmige mit statischen Mischelementen (1 .5) ausgestattet Raum der ebenfalls oben beschriebenen Variante einer
Mehrkammerkartusche (2). In beiden Fällen kann vor den ersten in der Mischstrecke befindlichen statischen Mischelementen (1 .5) ein von statischen Mischelementen (1 .5) freier Bereich als Vormischstrecke vorhanden sein.
Die Zuführung der Komponenten zum als Wegeventil (2.1 .1 ) erfolgt über die Kolben (2.3.1 und 2.3.2), welche die Kammern von unten abschließen. Die Kolben (2.3.1 und 2.3.2) drücken dabei pneumatisch angetrieben die entsprechenden
Komponenten aus ihren Kammern in den oberen Abschnitt (2.1 ) der
Mehrkammerkartusche (2). Hierbei wird durch die Schneidvorrichtung (2.3.3), welche die Kolben (2.3.1 und 2.3.2) verbindet, die Trennwand (2.2.4) zwischen den
Kammern durchtrennt, wodurch erst ein weiteres Entleeren der Kammern möglich ist. In allen Ausführungsformen verbindet die Schneidvorrichtung (2.3.3) die als Boden der Kammern dienenden Kolben (2.3.1 und 2.3.2), wodurch auch gewährleistet wird, dass die Kolben (2.3.1 und 2.3.2) bei der Beaufschlagung mit Druck simultan bewegt werden und somit, selbst bei stark unterschiedlich viskosen Komponenten, das Auspressen der Komponenten aus den Kammern in dem Verhältnis der
Kammergrößen zueinander und damit viskositätsunabhängig erfolgt. Die Entleerung geschieht daher in den durch die Kammergröße vorgegebenen Volumina und somit in der gewünschten Dosierung. Nach einer fakultativen Vormischung in der gegebenenfalls im oben beschriebenen Wegeventil (2.1 .1 ) integrierten Vornnischkannnner im oberen Abschnitt (2.1 ) der Kartusche, werden die Komponenten durch das innenliegende Rohr (1 .4) des Kartuschenhalters (1 ) oder bei Verwendung einer Kartusche mit integriertem statischen Mischer entgegen der Auspressrichtung der getrennten Komponenten aus den Kammern durch die statischen Mischelemente (1 .5) gedrückt und hierbei homogen vermischt.
Die in den getrennten Kammern gelagerten Komponenten können somit entweder bereits in einer im Wegeventil (2.1 .1 ) des oberen Abschnitts (2.1 ) integrierten
Vormischkammer, einem gegebenenfalls vorhandenen Abschnitt zwischen dem Wegeventil (2.1 .1 ) und den ersten statischen Mischelementen (1 .5) oder bei Kontakt mit den statischen Mischelementen (1 .5) miteinander in Kontakt kommen.
In einer besonderen Ausgestaltung besteht die statische Mischvorrichtung aus einem Mischrohr mit feststehenden Einbauten. Vorzugsweise lassen sich sogenannte Mischerstangen verwenden. Ganz besonders bevorzugte Mischerstangen sind beispielsweise von der Firma Fluitec Georg AG (Neftenbach, Schweiz) unter der Bezeichnung CSE-X® Mischer oder von der Firma Industra GmbH (Heusenstamm, Deutschland) unter der Bezeichnung„Mischelement" mit der Artikelnummer 205059 (76-104) erhältlich.
Der Kartuschenhalter (1 ) besitzt einen Druckluftanschluss (1 .2), der vorzugsweise am Boden des Aufnahmebehälters (1 .1 ) angeordnet ist sowie einen Anschluss (1 .3) für eine Applikationsvorrichtung. Die Platzierung des Druckluftanschlusses (1 .2) erfolgt so, dass die bei Betrieb einströmende Druckluft die als Böden der Kammer dienenden Kolben (2.3.1 und 2.3.2) bewegt, so dass die Komponenten aus den Kammern gedrückt werden können.
Der Kartuschenhalter (1 ) kann in allen Ausführungsformen der Erfindung mit einem Deckel verschlossen werden, der dann die Mehrkammerkartusche (2) im
Kartuschenhalter (1 ) fixiert. Für den Betrieb der erfindungsgemäßen Dosier- und Mischvorrichtung wird in einem solchen Fall eine erfindungsgemäße
Mehrkammerkartusche (2) in den Kartuschenhalter (1 ) eingesetzt und der
Kartuschenhalter (1 ) wird mit einem druckdichten Deckel verschlossen. Die Art des Verschlusses ist hierbei nicht relevant, so kann beispielsweise ein Schraubgewinde- verschluss verwendet werden, oder in einer besonders bevorzugten Ausführungs- form ein Bajonettverschluss (3), insbesondere ein Sicherheitsbajonettverschluss. Kartuschenhalter (1 ) und Mehrkammerkartusche (2) sind dann an die Verschlussart des Deckels angepasst. So besitzt der Kartuschenhalter (1 ) im Falle der Verwendung eines Schraubverschlusses ein hierfür geeignetes Gewinde oder ist bei Verwendung eines Bajonettverschlusses (3) zur Aufnahme der Nuten mit einer entsprechenden Materialversteifung versehen, wobei die Mehrkammerkartusche (2) mit Stegen für den Bajonettverschluss ausgerüstet ist.
Es ist jedoch auch möglich die erfindungsgemäßen Dosier- und Mischvorrichtungen ohne Deckel zu betreiben. Die Fixierung der Mehrkammerkartusche (2) im
Kartuschenhalter (1 ) erfolgt dann durch die Ausbildung des oberen Abschnitts (2.1 ) der Kartusche und des Halters, wobei die gleichen Arten des Verschlusses wie in der Deckelvariante verwirklichbar sind.
Die Schneidvorrichtung (2.3.3) zur Durchtrennung der Wand zwischen zwei benachbarten Komponentenkammern (2.2.2 und 2.2.3) ist vorzugsweise als keilförmiger Spalt, ähnlich einer geöffneten Schere ausgebildet. Damit kann eine Materialstauchung beim Anschneiden der Trennwände unterbunden werden und gleichzeitig die Anschneidekraft reduziert werden.
Die Verbindung des Anschlusses (1 .3) am Boden des Aufnahmebehälters (1 .1 ) des Kartuschenhalters (1 ) mit einer Applikationsvorrichtung ist unproblematisch und kann mit allen gängigen Verbindungen erfolgen, vorzugsweise durch ein Schraubgewinde oder Schnellkupplungen beziehungsweise Schwalbenschwanzverbindungen. Es ist auch möglich in den Anschluss (1 .3) statische Mischelemente (1 .5) zu integrieren oder das mit statischen Mischelementen (1 .5) ausgestattete im Kartuschenhalter (1 ) befindliche innenliegende Rohr (1 .4) durch den Anschluss (1 .3) bzw.
Anschlussbereich hindurch bis zur angeschlossenen Applikationsvorrichtung zu verlängern.
Als Applikationsvorrichtung ist prinzipiell jede Art von Applikationsvorrichtung geeignet. Die Applikationsvorrichtungen dienen dem Aufbringen der vermischten Komponenten, wobei es sich vorzugsweise um Beschichtungsmittel wie Lacke, Spachtel, Dichtungsmassen oder Klebstoffe handelt, auf Substrate. Somit kommen beispielsweise Schwämme, Pinsel, Rollen, Rakel oder Düsen verschiedenster Art, wie beispielsweise Flachstrahldüsen, Breitstrahldüsen, Breitschlitzdüsen, Mehrkanal- (Fächer)-düsen oder Rundstrahldüsen, dabei können die Düsen mit und ohne Zerstäuberluft eingesetzt werden. Eine ganz besonders bevorzugte
Applikationsvorrichtung stellen Spritzpistolen dar, vorzugsweise solche zur
Spritzapplikation von Beschichtungsmittelzusammensetzungen.
Als Spritzpistolen sind prinzipiell alle Spritzpistolen geeignet, die beim Druckluft- Spritzen eingesetzt werden. Die Verbindung des Anschlusses (1 .3) am Boden des Aufnahmebehälters (1 .1 ) des Kartuschenhalters (1 ) mit der Spritzpistole ist unproblematisch und kann mit allen gängigen Verbindungen erfolgen, vorzugsweise durch ein Schraubgewinde oder Schnellkupplungen beziehungsweise
Schwalbenschwanzverbindungen. Lackspritzpistolen sind beispielsweise von der Firma Sata GmbH & Co. KG (Kornwestheim, Deutschland) unter der Bezeichnung SATAjet®, als HVLP- oder RP-Spritzpistolen erhältlich.
Alle Bauteile und Materialien der Dosier- und Mischvorrichtung werden so gewählt, dass diese für die auftretenden Drücke und ihre vorgesehene Funktion ausgelegt sind und chemisch weitestgehend inert gegenüber den zu vermischenden und den vermischten Komponenten sind. Insbesondere finden Polypropylene für die Wände der Kammern bzw. der Röhren Anwendung. Als Kolben (2.3.1 und 2.3.2) eignen sich üblicherweise Polyethylene, Polycarbonate und/oder Verbundmaterialien und als Material für die Schneidvorrichtung (2.3.3) Polycarbonat. Die Dosier- und
Mischvorrichtung und deren Bestandteile sind jedoch nicht auf diese Materialien beschränkt. So können insbesondere auch Metalle, beispielsweise für die
Ausführung der Schneidvorrichtung (2.3.3) eingesetzt werden oder beschichtete Materialien, um beispielsweise ein inertes Verhalten gegenüber eventuell chemisch aggressiven Komponenten zu ermöglichen.
Die Reinigung der erfindungsgemäßen Dosier- und Mischvorrichtungen kann auf einfache Art über das Wegeventil (2.1 .1 ) erfolgen, wobei die Mehrkammerkartusche (2) während der Reinigung im Aufnahmebehälter (1 .1 ) verbleiben kann. Hierzu wird das im oberen Abschnitt (2.1 ) der Mehrkammerkartusche (2) befindliche Wegeventil (2.1 .1 ) aus seiner Betriebsstellung„Dosieren/Mischen" in die Reinigungsstellung „Spülen" bewegt. In der Betriebsstellung„Dosieren/Mischen" können die
Komponenten aus den Kammern in das Wegeventil (2.1 .1 ) gedrückt werden, bei gleichzeitigem Absperren des Spülanschlusses (4), während in der
Reinigungsstellung„Spülen" die Zufuhr der Komponenten aus den
Komponentenkammern unterbrochen ist und der zentrale Mischkanal mit einem Spülanschluss (4) verbunden werden kann. Die Spülung erfolgt mit einem
Spülmedium, vorzugsweise mit handelsüblichen Lösemitteln und/oder Wasser, wobei das Spülmedium soweit gewünscht oder erforderlich zusätzliche Detergenzien und/oder andere typische Reinigungsmittelzusätze enthalten kann. Die Spülung kann mit oder ohne Luftimpulse erfolgen. Das Spülmedium sollte in der Lage sein, die Komponenten des Mehrkomponentensystems und eventuelle Reaktionsprodukte möglichst vollständig zu lösen. Bei der Spülung wird das Spülmedium durch die statische Mischvorrichtung geleitet, um insbesondere die statischen Mischelemente (1 .5) von der anhaftenden Komponentenmischung und gegebenenfalls bereits gebildeten Reaktionsprodukten zu befreien. Nach der Reinigung lässt sich die
Mehrkammerkartusche (2) problemlos der Dosier- und Mischvorrichtung entnehmen und lagern.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Förderung, Dosierung und Mischung von zwei oder mehr Komponenten, vorzugsweise Lackkomponenten, Klebstoffkomponenten oder Dichtmittelkomponenten, besonders bevorzugt
Lackkomponenten, welches von der erfindungsgemäßen Dosier- und
Mischvorrichtung Gebrauch macht.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Beschichtung von Substraten mit 2K- oder Mehrkomponenten-Beschichtungsmitteln unter Verwendung der erfindungsgemäßen Dosier- und Mischvorrichtung in Kombination mit einer Applikationsvorrichtung, vorzugsweise einer Lackspritzpistole. Das
erfindungsgemäße Verfahren zur Beschichtung wird besonders vorteilhaft rein manuell durchgeführt. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren zur
Beschichtung unter Verwendung kleiner Lackmengen geeignet. Vorzugsweise wird das Verfahren als HVLP-Spritzverfahren durchgeführt. Ganz besonders bevorzugt wird es bei der Autoreparaturlackierung eingesetzt. Das vorgenannte Verfahren kann jedoch auch im Rahmen einer OEM-Erstlackierung insbesondere bei der sogenannten Montagereparatur eingesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Beschichtung von Substraten mit 2K- oder Mehrkomponenten-Beschichtungsmitteln unter Verwendung der erfindungsgemäßen Dosier- und Mischvorrichtung in Kombination mit einer Applikationsvorrichtung, umfasst in einer besonderen Ausgestaltung ein Spülschritt. Bei dieser
Verfahrensvariante wird die Applikation des 2-Komponenten- oder
Mehrkomponenten-Beschichtungsmittels einmal oder mehrere Male unterbrochen, die Mehrkammerkartusche (2) wird innerhalb der Unterbrechung der Applikation gereinigt und die Applikation wird nach Reinigung der Mehrkammerkartusche (2) mit derselben Mehrkammerkartusche (2) oder einer anderen erfindungsgemäßen Mehrkammerkartusche (2) fortgesetzt. Bei der Reinigung wird die statische
Mischvorrichtung der erfindungsgemäßen Dosier- und Mischvorrichtung gespült. Hierbei kann die erfindungsgemäße Mehrkammerkartusche (2) vorteilhafterweise im Kartuschenhalter (1 ) verbleiben. Sie kann jedoch auch für den Spülvorgang oder nach dem Spülvorgang entnommen werden, um zur Fortsetzung der Beschichtung wieder eingesetzt werden zu können.
Wird das Verfahren als HVLP-Spritzverfahren durchgeführt, so beträgt der
Zerstäubungsdruck üblicherweise 1 ,5 bis 2 bar. Bei RP-Pistolen wird üblicherweise bei einem Zerstäubungsdruck von 1 ,5 bis 3 bar gearbeitet.
Werden zwei Komponenten eingesetzt, so kann es sich bei einer Komponenten beispielsweise um einen sogenannten Stammlack handeln und bei der zweiten Komponente um einen auf den Stammlack abgestimmten Härter. In den
Stammlacken werden vorzugsweise hydroxyfunktionelle Polymere wie beispielsweise polyhydroxyfunktionelle Poly(meth)acrylate, Polyesterpolyole, Polyetherpolyole, Polyurethanpolyole oder gemischte Polyester/Polyether-Polyole eingesetzt. Auch Polythiole sind beispielsweise einsetzbar. In den Härterkomponenten werden üblicherweise Polyisocyanate wie Hexamethylendiisocyanat, Toluylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat oder Diphenylmethandiisocyanat oder die Dimere, Trimere und Polymere der vorgenannten Isocyanate, und/oder Aminoplast-Harze wie
beispielsweise Melaminharze, eingesetzt. Ebenfalls einsetzbar sind Epoxysysteme, sowohl konventionelle als auch wässrige. Selbstverständlich können auch solche Systeme eingesetzt werden, die erst bei Zusammenkunft mit Luftfeuchtigkeit reaktiv werden (z.B. Aldimine, Silane). Im Allgemeinen gilt jedoch, dass Stammlack und Härter Verbindungen mit zueinander komplementären funktionellen Gruppen aufweisen. Das heißt Gruppen die nach dem Mischen der beiden Komponenten miteinander zur Reaktion kommen. Beispielsweise können folgende komplementäre Gruppen genannt werden: Amin-/lsocyanat-, Hydroxy-/lsocyanat-, Thio socyanat-, Amin-/Epoxidharz-/lsocyanat-, Amin-/Epoxidharz-, Epoxidharz-/Anhydrid-, Amin- /Anhydrid-, Anhydrid-/Hydroxy-, Hydroxy-/lsocyanat-/Amin-, oder Carbodiimid- /Carboxyl-,Thiol/En-, Amin-/Cyclocarbonat-, Hydroxyl-/Cyclocarbonat-, Amin- /Hydroxyl-/Cyclocarbonat-, Oxazolin-/Carboxyl-, SilanASilan, Silan-/Hydroxyl- gruppen. Üblicherweise reagieren Stammlack und Härter nach der Applikation bei Temperaturen von 0 bis bis 100 °C, vorzugsweise 10 bis 80 °C, das heißt unter Reparaturlackierungsbedingungen üblichen Konditionen.
Im erfindungsgemäßen Verfahren können auch solche Stammlack-Härter- Kombinationen gewählt werden, die bei üblicher Vorgehensweise des
Vorvermischens der Komponenten vor der Füllung des Lackvorratsbehälters, zu kurze Topfzeiten aufweisen. Auch bei solchen Systemen werden hervorragende Beschichtungen erhalten, die sich durch kurze Trocknungs- und Härtungszeiten sowie ein hervorragendes Erscheinungsbild auszeichnen.

Claims

Patentansprüche
1 . Dosier- und Mischvorrichtung umfassend,
i. einen Kartuschenhalter (1 ), umfassend
(a) einen Aufnahmebehälter (1 .1 ) für Mehrkammerkartuschen (2), und
(b) einen Druckluftanschluss (1 .2) sowie einen Anschluss (1 .3) für eine
Applikationsvorrichtung, wobei
(c) der Aufnahmebehälter (1 .1 ) ein koaxial zu den Wänden des
Kartuschenhalters (1 ) angeordnetes, innenliegendes Rohr (1 .4) aufweist, welches mit statischen Mischelementen (1 .5) ausgestattet ist, und ii. eine Mehrkammerkartusche (2) für den Kartuschenhalter (1 ) gemäß i., wobei diese folgende Abschnitte umfasst:
einen oberen Abschnitt (2.1 ), umfassend ein Wegeventil (2.1 .1 );
einen mittleren Abschnitt (2.2), dessen Zentrum in Richtung der Längsachse als röhrenförmiger Leerraum (2.2.1 ) gestaltet ist, und der röhrenförmige Leerraum (2.2.1 ) von mindestens zwei Kammern (2.2.2 und 2.2.3) umschlossen ist, wobei die Kammern röhrenförmig und in Richtung der Längsachse der Kartusche angeordnet sind und benachbarte Kammern durch eine gemeinsame Trennwand (2.2.4) voneinander getrennt sind und jede Kammer (2.2.2 und 2.2.3) mit dem oberen Abschnitt (2.1 ) über jeweils mindestens eine Öffnung (2.2.5) verbunden ist; und
einen unteren Abschnitt (2.3), der für jede der Kammern einen Kolben (2.3.1 und 2.3.2) umfasst, wobei die Kolben (2.3.1 und 2.3.2) die Kammern (2.2.2 und 2.2.3) von unten dicht abschließen und miteinander über Schneidvorrichtungen (2.3.3) verbunden sind, und die Schneidvorrichtungen (2.3.3) so angeordnet sind, dass sie die gemeinsame Trennwand (2.2.4) jeweils benachbarter Kammern (2.2.2 und 2.2.3) beim Verschieben der Kolben (2.3.1 und 2.3.2) in Richtung des oberen Abschnitts (2.1 ) zu durchtrennen vermögen,
wobei die Mehrkammerkartusche (2) so im Kartuschenhalter (1 ) angeordnet ist, dass der röhrenförmige Leerraum (2.2.1 ) der Mehrkammerkartusche (2) formschlüssig durch das Rohr (1 .4) des Kartuschenhalters (1 ) ausgefüllt wird und die Außenwand (2.2.6) des mittleren Abschnitts (2.2) der Mehrkammerkartusche (2) an der
Innenwand (1 .1 .1 ) des Kartuschenhalters (1 ) formschlüssig anliegt.
2. Kartuschenhalter (1 ) für eine Dosier- und Mischvorrichtung gemäß Anspruch 1 , umfassend
(a) einen Aufnahmebehälter (1 .1 ) für Mehrkammerkartuschen (2), und
(b) einen Druckluftanschluss (1 .2) sowie einen Anschluss (1 .3) für eine Applikationsvorrichtung, wobei
(c) der Aufnahmebehälter (1 .1 ) ein koaxial zu den Wänden des
Kartuschenhalters (1 ) angeordnetes, innenliegendes Rohr (1 .4) aufweist, welches mit statischen Mischelementen (1 .5) ausgestattet ist.
3. Mehrkammerkartusche (2) für eine Dosier- und Mischvorrichtung gemäß Anspruch
1 , wobei diese folgende Abschnitte umfasst:
einen oberen Abschnitt (2.1 ), umfassend ein Wegeventil (2.1 .1 );
einen mittleren Abschnitt (2.2), dessen Zentrum in Richtung der Längsachse als röhrenförmiger Leerraum (2.2.1 ) gestaltet ist, und der röhrenförmige Leerraum (2.2.1 ) von mindestens zwei Kammern (2.2.2 und 2.2.3)
umschlossen ist, wobei die Kammern röhrenförmig und in Richtung der Längsachse der Kartusche angeordnet sind und benachbarte Kammern durch eine gemeinsame Trennwand (2.2.4) voneinander getrennt sind und jede Kammer mit dem oberen Abschnitt (2.1 ) über jeweils mindestens eine Öffnung (2.2.5) verbunden ist; und
einen unteren Abschnitt (2.3), der für jede der Kammern einen Kolben (2.3.1 und 2.3.2) umfasst, wobei die Kolben (2.3.1 und 2.3.2) die Kammern (2.2.2 und 2.2.3) von unten dicht abschließen und miteinander über
Schneidvorrichtungen (2.3.3) verbunden sind, und die Schneidvorrichtungen (2.3.3) so angeordnet sind, dass sie die gemeinsame Trennwand (2.2.4) jeweils benachbarter Kammern beim Verschieben der Kolben (2.3.1 und 2.3.2) in Richtung des oberen Abschnitts (2.1 ) zu durchtrennen vermögen.
4. Mehrkammerkartusche (2) gemäß Anspruch 3, wobei
der röhrenförmige Leerraum (2.2.1 ) von mindestens zwei Kammern (2.2.2 und 2.2.3) umschlossen ist, wobei die Kammern röhrenförmig und in Richtung der Längsachse der Kartusche koaxial angeordnet sind.
5. Mehrkammerkartusche (2) gemäß Anspruch 4, wobei diese einen röhrenförmigen Leerraum (2.2.1 ) und zwei Kammern (2.2.2 und 2.2.3) aufweist, und der Leerraum und die zwei Kammern (2.2.2 und 2.2.3) durch eine koaxiale Anordnung von drei Röhren gebildet werden, wobei eine innere Röhre den röhrenförmigen Leerraum (2.2.1 ) umschließt, die äußere Oberfläche der inneren Röhre und die innere Oberfläche der mittlere Röhre, eine erste Kammer (2.2.2) bildet, die in Richtung des unteren Abschnitts (2.3) durch einen Kolben (2.3.1 ) abgeschlossen und in Richtung des oberen Abschnitts (2.1 ) durch eine Öffnung (2.2.5) zum oberen Abschnitt (2.1 ) abgeschlossen ist, und die äußere Oberfläche der mittleren Röhre und die innere Oberfläche der äußeren Röhre, eine zweite (2.2.3) Kammer bildet, die in Richtung des unteren Abschnitts (2.3) durch einen Kolben (2.3.2) abgeschlossen und in Richtung des oberen Abschnitts (2.1 ) durch eine Öffnung (2.2.5) zum oberen Abschnitt (2.1 ) abgeschlossen ist.
6. Mehrkammerkartusche (2) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der röhrenförmige Leerraum (2.2.1 ) der Aufnahme des innenliegenden Rohrs (1 .4) des Kartuschenhalters (1 ) nach Anspruch 1 dient.
7. Mehrkammerkartusche (2) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei der röhrenförmige Leerraum (2.2.1 ) von einer Röhre umschlossen wird und sich auch die Röhre durch den unteren Abschnitt (2.3) der Mehrkammerkartusche (2) erstreckt.
8. Dosier- und Mischvorrichtung umfassend
i. einen Kartuschenhalter (1 ), umfassend
(a) einen Aufnahmebehälter (1 .1 ) für Mehrkammerkartuschen (2), und
(b) einen Druckluftanschluss (1 .2) sowie einen Anschluss (1 .3) für eine
Applikationsvorrichtung, und
ii. eine Mehrkammerkartusche (2) für einen Kartuschenhalter (1 ) gemäß i., wobei diese folgende Abschnitte umfasst:
einen oberen Abschnitt (2.1 ), umfassend ein Wegeventil (2.1 .1 );
einen mittleren Abschnitt (2.2), dessen Zentrum in Richtung der Längsachse als röhrenförmiger mit statischen Mischelementen (1 .5) ausgestatteter Raum gestaltet ist, und der röhrenförmige Raum von mindestens zwei Kammern (2.2.2 und 2.2.3) umschlossen ist, wobei die Kammern röhrenförmig und in Richtung der Längsachse der Kartusche angeordnet sind und benachbarte Kammern durch eine gemeinsame Trennwand (2.2.4) voneinander getrennt sind und jede Kammer mit dem oberen Abschnitt (2.1 ) über jeweils
mindestens eine Öffnung (2.2.5) verbunden ist; und
einen unteren Abschnitt (2.3), der für jede der Kammern einen Kolben (2.3.1 und 2.3.2) umfasst, wobei die Kolben (2.3.1 und 2.3.2) die Kammern (2.2.2 und 2.2.3) von unten dicht abschließen und miteinander über
Schneidvorrichtungen (2.3.3) verbunden sind, und die Schneidvorrichtungen (2.3.3) so angeordnet sind, dass sie die gemeinsame Trennwand (2.2.4) jeweils benachbarter Kammern beim Verschieben der Kolben (2.3.1 und 2.3.2) in Richtung des oberen Abschnitts (2.1 ) zu durchtrennen vermögen, wobei die Mehrkammerkartusche (2) so im Kartuschenhalter (1 ) angeordnet ist, dass die Außenwand (2.2.6) des mittleren Abschnitts (2.2) der Mehrkammerkartusche (2) an der Innenwand (1 .1 .1 ) des Kartuschenhalters (1 ) formschlüssig anliegt.
9. Mehrkammerkartusche (2) für eine Dosier- und Mischvorrichtung gemäß Anspruch 8, umfassend:
einen oberen Abschnitt (2.1 ), umfassend ein Wegeventil (2.1 .1 );
einen mittleren Abschnitt (2.2), dessen Zentrum in Richtung der Längsachse als röhrenförmiger mit statischen Mischelementen (1 .5) ausgestatteter Raum gestaltet ist, und der röhrenförmige Raum von mindestens zwei Kammern (2.2.2 und 2.2.3) umschlossen ist, wobei die Kammern röhrenförmig und in Richtung der Längsachse der Kartusche angeordnet sind und benachbarte Kammern durch eine gemeinsame Trennwand (2.2.4) voneinander getrennt sind und jede Kammer mit dem oberen Abschnitt (2.1 ) über jeweils mindestens eine Öffnung (2.2.5) verbunden ist; und einen unteren Abschnitt (2.3), der für jede der Kammern einen Kolben (2.3.1 und 2.3.2) umfasst, wobei die Kolben (2.3.1 und 2.3.2) die Kammern (2.2.2 und 2.2.3) von unten dicht abschließen und miteinander über Schneidvorrichtungen (2.3.3) verbunden sind, und die Schneidvorrichtungen (2.3.3) so angeordnet sind, dass sie die gemeinsame Trennwand (2.2.4) jeweils benachbarter Kammern beim
Verschieben der Kolben (2.3.1 und 2.3.2) in Richtung des oberen Abschnitts (2.1 ) zu durchtrennen vermögen.
10. Mehrkammerkartusche (2) gemäß Anspruch 9, wobei der röhrenförmige mit statischen Mischelementen (1 .5) ausgestattete Raum von mindestens zwei Kammern (2.2.2 und 2.2.3) umschlossen ist, wobei die Kammern röhrenförmig und in Richtung der Längsachse der Kartusche koaxial angeordnet sind.
1 1 . Mehrkammerkartusche (2) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, 9 oder 10 oder als Bestandteil einer Dosier- und Mischvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 8, wobei die Schneidvorrichtungen (2.3.3) in Form keilförmiger Spalte
ausgeführt sind.
12. Mehrkammerkartusche (2) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7 oder 9 bis 1 1 oder als Bestandteil einer Dosier- und Mischvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 8, wobei im Wegeventil (2.1 .1 ) eine Vormischkammer integriert ist.
13. Verfahren zur Förderung, Dosierung und Mischung von zwei oder mehr
Komponenten, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des Verfahrens eine Dosier- und Mischvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 8 verwendet wird.
14. Verfahren zur Beschichtung von Substraten mit Zwei- oder Mehrkomponenten- Beschichtungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufbringung einer
Beschichtung die Dosier- und Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 8 mit einer Lackspritzpistole verbunden wird, die Komponenten pneumatisch in den oberen Abschnitt (2.1 ) der Dosier- und Mischvorrichtung und in entgegengesetzter Richtung durch die statischen Mischelemente (1 .5) gefördert und vermischt werden, und anschließend die dabei resultierende homogene Mischung der Komponenten der Applikationsvorrichtung zugeführt wird und über diese auf das Substrat appliziert wird.
15. Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei die Applikation einmal oder mehrere Male unterbrochen wird, die Mehrkammerkartusche (2) innerhalb der Unterbrechung der Applikation gereinigt wird und die Applikation nach Reinigung der
Mehrkammerkartusche (2) mit derselben Mehrkammerkartusche (2) oder einer anderen Mehrkammerkartusche (2), definiert wie in einem der Ansprüche 3 bis 7 oder 9 bis 1 1 , fortgesetzt wird.
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