EP1250965A1 - Verfahren zum Auftragen eines Beschichtungsmittels - Google Patents

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Publication number
EP1250965A1
EP1250965A1 EP01106490A EP01106490A EP1250965A1 EP 1250965 A1 EP1250965 A1 EP 1250965A1 EP 01106490 A EP01106490 A EP 01106490A EP 01106490 A EP01106490 A EP 01106490A EP 1250965 A1 EP1250965 A1 EP 1250965A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coating agent
gas mixture
volume space
coating
chamber
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Withdrawn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
EP01106490A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Brock
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.)
Nanocoating Gesellschaft fur Oberflachentechnologie Mbh
Original Assignee
Nanocoating Gesellschaft fur Oberflachentechnologie Mbh
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 Nanocoating Gesellschaft fur Oberflachentechnologie Mbh filed Critical Nanocoating Gesellschaft fur Oberflachentechnologie Mbh
Priority to EP01106490A priority Critical patent/EP1250965A1/de
Priority to DE20113006U priority patent/DE20113006U1/de
Priority to PCT/EP2002/003350 priority patent/WO2002076628A1/de
Priority to DE50207932T priority patent/DE50207932D1/de
Priority to EP02706785A priority patent/EP1372867B1/de
Priority to AT02706785T priority patent/ATE337103T1/de
Publication of EP1250965A1 publication Critical patent/EP1250965A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B16/00—Spray booths
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B16/00—Spray booths
    • B05B16/60—Ventilation arrangements specially adapted therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/0012—Apparatus for achieving spraying before discharge from the apparatus

Definitions

  • the invention relates to a method for applying a coating agent the surface of a workpiece.
  • the invention further relates to a device for Execution of the procedure.
  • a coating agent is a to understand wet chemical coating material, in particular a lacquer.
  • Lacquers as such are in many forms from the prior art known. They are usually applied to the surface of a thin layer Workpiece applied and form by a chemical reaction and / or physical change an adhering to the surface of the workpiece solid film, which depending on the application is a decorative and / or protective Function.
  • the main components of a paint are usually Binders, solvents, pigments, fillers and other additives such as for example paint aids.
  • Varnishes contain organic solvents and / or water or else be solvent-free.
  • Paint refers to and can depend on the surface of the workpiece, the paint to be applied and the desired properties of the later ones Lacquer layer using a variety of methods. So for Example by painting with a brush, by spraying with the help of Spraying devices or by flooding, dipping, pouring or rolling.
  • the Coating can also be used to coat metal strips or sheets Baked enamels are applied, with powder coating by electrostatic Coating or sintering in the fluidized bed and finally through the electrophoretic, especially used in the automotive industry Painting.
  • the thickness of the laughing layer depends primarily on the viscosity and rheology of the lacquer as well as the pull-out speed of the workpiece from the immersion bath.
  • the disadvantage is in the draining area of the Workpiece to an unavoidable buildup of paint, which is a in the Usually unwanted thickening of the lacquer layer in this area results. It should also be borne in mind that the whole process of diving Workpiece is wetted. This is always a disadvantage, if not that entire workpiece, but only partial areas of the same with a lacquer layer should be provided.
  • the spraying process in particular. This creates a spray cone that with a preselectable compressed air pressure on the surface to be coated Surface is steered. In this way, only partial areas can be targeted coated on a workpiece surface, i.e. be painted.
  • the invention is intended to propose a device for carrying out the method.
  • the invention proposes a method for applying a coating agent to the surface of a workpiece, in which the coating agent is mixed in a finely divided manner in a gas stream, the coating agent-gas mixture in a volume space sealed from the surrounding atmosphere is guided and a workpiece arranged within the volume space is surrounded by the coating agent-gas mixture.
  • a major advantage of this method is that, depending on the particle diameter of the finely divided coating agent, layer thicknesses can also be formed whose thickness is below the wavelength of the light and thus any structural changes or undesired surface effects are invisible to the human eye and therefore imperceptible.
  • the coating agent to be applied is finely divided into particles with a particle diameter of 10 -8 m to 10 -6 m.
  • the particles are then mixed into a gas stream so that an aerosol consisting of carrier gas and coating agent suspended particles is formed. This is led into a volume space that is sealed off from the surrounding atmosphere.
  • the workpiece which has the surface to be coated and which is now exposed to the aerosol atmosphere is arranged within the volume space.
  • Floating particles of the coating agent hit the surface of the workpiece and wet it, so that depending on the density of the coating agent-gas mixture and the residence time of the workpiece within this atmosphere, a closed surface coating is achieved, the layer thickness of which corresponds to the particle diameter of the coating agent in a few 10 nm range, preferably a few 100 nm range.
  • the formation of a closed surface coating can additionally be supported by an electrical or electrostatic charging of the coating agent particles and / or the workpiece to be coated.
  • the very fine distribution and mixing of the coating agent into the gas flow to form a preferably saturated coating agent atmosphere can be done in different ways within the volume space and is in depends primarily on the physical state of the coating agent.
  • a coating agent-gas mixture according to the invention are produced by mechanical atomization of fine powders Condensation of vapors when cooling below the dew or freezing point, through combustion processes or spraying of solutions or Mixtures of solutions, sols, emulsions or suspensions, the solution or Evaporate the dispersant immediately.
  • the finely divided Coating agent particles around solids so the coating agent-gas mixture lies depending on the type of origin, either as smoke or as dust. in the In the case of liquid coating agent particles, fog is formed.
  • the coating agent-gas mixture blown into the volume space.
  • This enables the introduction of a already premixed and in the composition on the special individual case coordinated coating agent-gas mixture.
  • through the Blowing in an increased movement of the individual suspended particles be, so that there is an overall more even distribution of Coating agent particles within the volume space. This causes in advantageously the formation of a more uniform, i.e. especially a more uniform thin coating layer.
  • the coating agent-gas mixture circulated within the volume space. Also through this measure the coating agent-gas mixture is advantageously uniform in the Volume space distributed, so that an equally uniform coating is ensured.
  • the larger the diameter of the coating agent particles the stronger they are Strive to settle towards the bottom of the volume space.
  • a Circulation of the coating agent-gas mixture is therefore not only in Depending on the density of the mixture, but also depending on the Diameter of the particles, the need for a recirculation with increasing particle diameter increases.
  • the Coating agent-gas mixture is conducted in a closed circuit. This is particularly for health or environmental reasons Leading in a closed cycle is an advantage. For example, on This ensures that the coating agent or particles not be released into the environment unintentionally. In addition, easier to install cleaning systems that both Reprocessing of the coating agent itself, as well as the carrier gas enable.
  • the Coating agent-gas mixture via at least one feed line below Pressure is introduced into the volume space and the resulting Coating agent gas mixture - the coating agent gas mixture circulates within the volume space.
  • the Coating agent gas mixture jet on an inner surface of the volume space is judged.
  • the jet can advantageously circulate over a wide area and distribute the coating agent-gas mixture.
  • the beam can travel along the Inner surface are deflected so that a ball-filling vortex is created. This ensures an optimal coating.
  • the at least one coating agent-gas mixture jet in one for Horizontal inclined direction enters the volume space. This holds advantageous options depending on the shape of the volume space and the coating workpiece the circulation of the coating agent-gas mixture to determine. This means that areas close to the floor and ceiling can also be used the necessary particle density.
  • a Coating agent gas mixture jet in an upward to horizontal direction inclined direction and a second coating agent gas mixture jet in is initiated in a direction inclined downward to the horizontal.
  • the Workpieces positioned within the volume space using a frame become.
  • the workpieces can already be outside the volume space be suitably fixed and positioned with the frame in the volume space become. So for the first time a safe positioning and removal of the Guaranteed workpieces from the volume space and secondly one can Suitable frame design can be selected to ensure optimal circulation of the coating agent-gas mixture.
  • the Coating agent-gas mixture depending on a predefinable function conveyed into the volume space via a feed line and after Flow through the volume space is drawn off via an exhaust pipe.
  • a feed line conveyed into the volume space via a feed line and after Flow through the volume space is drawn off via an exhaust pipe.
  • the coating agent-gas mixture filtered after suction from the volume space. This will ensures that particles do not get into the environment unintentionally.
  • Dependent an activated carbon filter is preferred for the respective application.
  • the density of the Coating agent-gas mixture detected in the volume space and for adjustment a predeterminable value is adjusted if necessary. Keeping one up In this respect, predetermined density is of crucial importance for those with the coating quality achievable according to the method of the invention than that in a dependent functional relationship to the dwell time of the workpiece in the Volume space standing mixture density have a decisive influence on the per Layer thickness forming time unit.
  • the density of the coating agent-gas mixture is detected optically. This kind detection is easy to perform and reliable.
  • the coating agent in liquid and / or solid form mixed into the gas stream As above depending on the type of formation of the coating agent-gas mixture, either smoke or dust in front; in the case of liquid Coating agent particles are foggy.
  • an inert gas preferably nitrogen, used.
  • the sensitivity of some coating agents against, for example, moisture contained in the ambient air thus taken into account and unwanted reaction can be prevented. In this way, no explosive mixtures can form.
  • a coating agent gas atmosphere is created within the volume space created.
  • the workpiece to be coated is then arranged within the volume space, preferably in the atmosphere immersed and thereby of the gas carrying the coating agent particles lapped.
  • the device according to the invention has a corresponding circulation device.
  • the device according to the invention has a coating agent / gas mixture via appropriate supply and discharge lines.
  • the device according to the invention makes it easy to handling, economical to operate and also industrial Large-scale facility to carry out the previously described method provided.
  • the circulating device has a Ventilation fan on.
  • the ventilation fan in particular closes easily Manageable, not very expensive and easy to repair component to be replaced.
  • a first chamber and a second chamber is lower, the coating chamber and the first chamber as well as the first chamber and the second chamber in terms of flow technology communicate with each other.
  • the purpose of this division is: an optimized circulation.
  • the fan that runs between the first and arranged in the second chamber arises in the second chamber Vacuum. This ensures that the coating agent-gas mixture of one chamber into the other chamber and from there into the Coating room is circulated. In this case, a Cross circulation through additional fluidic connections ensured.
  • the fluidic Connection in each case by means of slot-like openings. That kind of fluidic connection is comparatively easy to implement and depending on the orientation of the breakthroughs, allows an almost complete Mixing, i.e. Circulation of the coating agent-gas mixture.
  • At least one Supply line attached to the volume space from which a Coating agent-gas mixture more volumetric in the volume space Coating agent gas mixture jet can be introduced.
  • a coating agent-gas mixture jet can be introduced inclined upwards to the horizontal and a second Coating agent-gas mixture jet inclined downwards to the horizontal can be initiated.
  • the feed line is in the Side walls attached.
  • the advantage of this arrangement is a simple one Attachment of the supply lines. In the lid when opening the Volume space the feed lines are moved with what is by the device according to the invention is avoidable. The floor is because of it difficult accessibility also unsuitable for supply lines.
  • a frame for is in the volume space Picking up and positioning the workpieces.
  • the coating room has the Shape of a body of revolution. This has the advantage that it is easy the vortex filling the volume space forms, since the coating agent gas mixture jets redirected from the walls with little energy loss become.
  • This storage container can advantageously the required amount of coating agent-gas mixture as required be delivered.
  • Another advantage of such a storage container is in the fact that a pressure and Particle balance of the coating agent-gas mixture occurs, with the result that the leaving the reservoir via the supply line and in the At least volume-flowing coating agent-gas mixture has approximately the same density.
  • a filter preferably an activated carbon filter, arranged interchangeably.
  • an optical measuring device for recording the density of the coating agent-gas mixture in the volume space intended.
  • a control device can also be provided be, with the measuring device, the density of that in the volume space Coating agent-gas mixture measures and a density corresponding to Output signal that with a comparison circuit this signal with a predeterminable density value and, if necessary, a density change causes. This enables the process to be carried out continuously at all times reproducible coating results.
  • volume space 1 shows a through side walls 2, a bottom 3 and a lid 4th limited volume space 1.
  • Volume space 1 is opposite to it surrounding atmosphere sealed.
  • the volume space is divided into a coating space 5, a first chamber 6 and a second chamber 7.
  • the first chamber 6 is in turn divided into two outer areas 8 and 9 and a central area 10.
  • the central region 10 of the first chamber 6 is connected to the fan 11 with the second chamber 7 in fluid communication. They are also slit-like trained openings 12 and 13 between the processing space 5 and first chamber 6 and 19 and 20 between the first and second chambers 6 and 7 are provided.
  • openings 14 and 15 lie between the Coating space 5 and the central region 10 of the first chamber 6 before.
  • the fan 11 blows from the second chamber 7 into the first chamber 6 into the central area 10 of the first chamber 6. This creates a negative pressure in the second chamber 7.
  • the openings 12 and 13 are compared arranged offset to the openings 14 and 15, so that not an easy one Blow through the aspirated atmosphere takes place, but rather it too a cross-mixing comes.
  • a corresponding feed line 16 and a discharge line 17 intended for the supply or discharge of a coating agent-gas mixture.
  • a fluidically connected to the supply line Storage container for the coating agent-gas mixture is designated 18. From this storage container 18, the desired amount can be added as required Coating agent-gas mixture are released.
  • the coating agent to be applied is finely divided into particles with a particle diameter of 10 -8 m to 10 -6 m.
  • the particles are then mixed into a gas stream so that an aerosol consisting of carrier gas and coating agent suspended particles is formed. This is led into the volume space 1, which is sealed off from the surrounding atmosphere. Floating particles of the coating agent hit and wet the surface of the workpiece arranged within the coating space 5 and not shown in this figure, so that depending on the density of the coating agent-gas mixture and the dwell time of the workpiece within this atmosphere, a closed surface coating is achieved whose layer thickness corresponds to the particle diameter of the coating agent in the nm range.
  • volume space 21 shows a through a side wall 23, a bottom 22 and a cover 24 limited volume space 21.
  • the volume space 21 is opposite to it surrounding atmosphere sealed. In this embodiment, the entire volume space 21 simultaneously the coating space.
  • the Feed lines 25 and 26 are arranged so that they are on the opposite side.
  • the feed line 26 is for Horizontal inclined downwards and points to the front part of the side wall 23.
  • the feed line 25 is inclined upwards to the horizontal and has the rear part of the side wall 23.
  • the feed line 26 is located somewhat higher in the side wall 23 than the feed line 25 Feed lines 25 and 26 aligned so that the exiting from them Coating agent gas mixture rays are oriented in opposite directions and in the Volume circulation is achieved an extensive circulation. Because of the alignment of the Feed lines 25 and 26 on the side wall 23 ensures that the emerging rays are redirected and along a wide swirl the side wall 23 around the vertical central axis of the volume space 21 produce.
  • a fluidically connected to the feed lines 25 and 26 Storage containers for the coating agent-gas mixture can be used as required Dispense the desired amount of coating agent-gas mixture.
  • the coating agent-gas mixture is pressurized into the volume space 21 pressed to have the appropriate speed, the one sufficient circulation of the coating agent-gas mixture is guaranteed.
  • the cover 24 of the volume space 21 is designed as a bell in which one Drain line 27 is connected, in which there is a valve 28 for control of the exiting coating agent-gas mixture.
  • a valve 28 for control of the exiting coating agent-gas mixture.
  • frames and supports 29 for positioning the workpieces to be coated.
  • the racks and supports 29 are in the cover 24 attached.

Landscapes

  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Details Or Accessories Of Spraying Plant Or Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen eines Beschichtungsmittels auf die Oberfläche eines Werkstücks. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Um ein Verfahren bereitzustellen, mit dem Schichtdicken ausgebildet werden können, die unterhalb der Wellenlänge des sichtbaren Lichts liegen, wird mit der Erfindung ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem das Beschichtungsmittel feinstverteilt in einen Gasstrom eingemischt wird, das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch in einen gegenüber der umgebenden Atmosphäre abgedichteten Volumenraum (21) geführt wird und ein innerhalb des Volumenraums angeordnetes Werkstück vom Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch umspült wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen eines Beschichtungsmittels auf die Oberfläche eines Werkstücks. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Unter einem Beschichtungsmittel ist im Sinne der vorliegenden Erfindung ein naßchemisches Beschichtungsmaterial, insbesondere ein Lack zu verstehen.
Lacke als solche sind in vielfacher Ausgestaltung aus dem Stand der Technik bekannt. Sie werden zu meist in einer dünnen Schicht auf die Oberfläche eines Werkstücks aufgetragen und bilden durch eine chemische Reaktion und/oder physikalische Veränderung einen auf der Oberfläche des Werkstücks haftenden festen Film aus, der je nach Anwendungsfall eine dekorative und/oder schützende Funktion besitzt. Die Hauptkomponenten eines Lackes sind in der Regel Bindemittel, Lösungsmittel, Pigmente, Füllstoffe und andere Zusätze, wie beispielsweise Lackhilfsmittel. Je nach Beschaffenheit des Bindemittels können Lacke organische Lösungsmittel und/oder Wasser enthalten oder auch lösungsmittelfrei sein.
Das Auftragen eins Lackes auf die Oberfläche eines Werkstücks wird als Lackieren bezeichnet und kann in Abhängigkeit der Oberfläche des Werkstücks, des aufzutragenden Lackes sowie der gewünschten Eigenschaften der späteren Lackschicht unter Verwendung unterschiedlichster Verfahren erfolgen. So zum Beispiel durch Anstreichen mit dem Pinsel, durch Aufspritzen mit Hilfe von Spritzgeräten oder auch durch Fluten, Tauchen, Gießen oder Walzen. Die Lackierung von Metallbändern oder -blechen kann zudem durch Coil Coating mit Einbrennlacken erfolgen, bei Pulverbeschichtung durch elektrostatische Beschichtung oder Sintern in der Wirbelschicht sowie schließlich durch die insbesondere in der Automobilindustrie häufig angewandte elektrophoretische Lackierung.
Glatte Lackschichten können insbesondere mit dem Tauchverfahren ausgebildet werden. Dabei hängt die Dicke der Lachschicht in erster Linie von der Viskosität und Rheologie des Lackes sowie von der Ausziehgeschwindigkeit des Werkstücks aus dem Tauchbad ab. Mit Nachteil kommt es allerdings im Abtropfbereich des Werkstücks zu einer nicht vermeidbaren Ansammlung von Lack, was eine in der Regel ungewollte Verdickung der Lackschicht in diesem Bereich zur Folge hat. Ferner ist zu berücksichtigen, daß durch den Tauchvorgang das gesamte Werkstück benetzt wird. Dies ist immer dann von Nachteil, wenn nicht das gesamte Werkstück, sondern nur Teilbereiche desselben mit einer Lackschicht versehen werden sollen.
Für das gezielte Lackieren ausgesuchter Werkstückoberflächenbereiche eignet sich insbesondere das Spritzverfahren. Hierbei wird ein Spritzkegel erzeugt, der mit einem zu meist vorgebbaren Preßluftdruck auf die zu beschichtende Oberfläche gelenkt wird. Auf diese Weise können gezielt auch nur Teilbereiche einer Werkstückoberfläche beschichtet, d.h. lackiert werden.
Zwar hat sich das Spritzverfahren ob des vorgenannten Vorteils in vielen Bereichen durchgesetzt, und dies unabhängig davon, ob mit der Lackierung eine schützende oder dekorative Oberflächenbeschichtung ausgebildet werden soll, doch weisen auch die mit dem Spritzverfahren erzeugbaren Lackschichten eine zu meist beträchtliche Stärke auf. Insbesondere im Vergleich mit der Wellenlänge des für das menschliche Auge wahrnehmbaren Lichtes sind die mit konventionellen Verfahren erzielbaren Lackschichtdicken sehr groß. Dieser Umstand macht sich insbesondere bei transparenten Lacksystemen in nachteiliger Weise bemerkbar, denn es wird die durch einen Lackauftrag bewirkte strukturelle Veränderung der Werkstückoberfläche vom Betrachter häufig als hochglänzend und "speckig" wahrgenommen. Auch läßt sich das Auftreten von Orangenhauteffekten nicht immer gänzlich vermeiden. Derlei Effekte werden vom Betrachter gleichfalls als unschön empfunden und führen nicht selten zu Reklamationen.
Zur Vermeidung der vorgenannten Nachteile ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Auftragen eines Beschichtungsmittels auf die Oberfläche eines Werkstücks bereitzustellen, mit dem Schichtdicken ausgebildet werden können, die unterhalb der Wellenlänge des sichtbaren Lichts liegen. Ferner soll mit der Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen werden.
Hinsichtlich des Verfahrens wird zur Lösung dieser Ausgabe mit der Erfindung vorgeschlagen, ein Verfahren zum Auftragen eines Beschichtungsmittels auf die Oberfläche eines Werkstücks, bei dem das Beschichtungsmittel feinstverteilt in einen Gasstrom eingemischt wird, das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch in einen gegenüber der umgebenden Atmosphäre abgedichteten Volumenraum geführt wird und ein innerhalb des Volumenraums angeordnetes Werkstück vom Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch umspült wird.
Wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß in Abhängigkeit der Teilchendurchmesser des feinstverteilt bereitgestellten Beschichtungsmittels auch solche Schichtdicken ausgebildet werden können, deren Dicke unterhalb der Wellenlänge des Lichtes liegt und somit etwaige strukturelle Veränderungen oder ungewünschte Oberflächeneffekte für das menschliche Auge unsichtbar und mithin nicht wahrnehmbar sind. Zu diesem Zweck wird das aufzutragende Beschichtungsmittel zu Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von 10-8m bis 10-6m feinstverteilt. Die Teilchen werden sodann in einen Gasstrom eingemischt, so daß ein aus Trägergas und Beschichtungsmittelschwebeteilchen bestehendes Aerosol entsteht. Dieses wird in einen gegenüber der umgebenden Atmophäre abgedichteten Volumenraum geführt. Innerhalb des Volumenraums ist das die zu beschichtende Oberfläche aufweisende Werkstück angeordnet, das nunmehr der Aerosol-Atmosphäre ausgesetzt wird. Umher schwebende Teilchen des Beschichtungsmittels treffen auf die Oberfläche des Werkstücks und benetzen dieses, so daß in Abhängig der Dichte des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches sowie der Verweilzeit des Werkstücks innerhalb dieser Atmophäre eine geschlossene Oberflächenbeschichtung erzielt wird, deren Schichtdicke der Teilchendurchmesser des Beschichtungsmittels entsprechend im wenige 10 nm-Bereich, vorzugsweise wenige 100 nm-Bereich, liegen. Das Ausbilden einer geschlossen Oberflächenbeschichtung kann dabei zusätzlich durch eine elektrische oder elektrostatische Aufladung der Beschichtungsmittelteilchen und/oder des zu beschichtenden Werkstücks unterstützt werden.
Im Unterschied zu konventionellen Verfahren können somit erstmalig transparente Beschichtungsmittel in Umgebungsatmosphäre in solch dünnen Schichtdicken aufgetragen werden, daß sie vom Menschen als solche nicht mehr wahrgenommen werden können. Für den Menschen unsichtbar lassen sich so gezielt Oberflächeneigenschaften von Werkstücken verändern. Beispielsweise können Oberflächen von Gebrauchsgegenständen mit einer farblosen Schutzschicht überzogen werden, so daß ein späteres Reinigen des Gegenstandes, beispielsweise das Abwischen von Fingerabdrücken, sehr viel einfacher und schneller erfolgen kann. Insbesondere die Oberfläche von schwarzen Kunststoffteilen, wie zum Beispiel die Oberfläche von Autoarmaturen, oder die Oberfläche metallisch glänzender oder matter, beispielsweise verchromter Oberflächen kann aufgrund einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgten Versiegelung sehr viel einfacher gepflegt und gereinigt werden.
Die Feinstverteilung und Einmischung des Beschichtungsmittels in den Gasstrom zur Ausbildung einer vorzugsweise gesättigten Beschichtungsmittel-Atmosphäre innerhalb des Volumenraums kann auf unterschiedliche Weise erfolgen und ist in erster Linie von dem Aggregatzustand des Beschichtungsmittels abhängig. So kann ein erfindungsgemäßes Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch beispielsweise erzeugt werden durch eine mechanische Zerstäubung feiner Pulver, durch Kondensation von Dämpfen bei Abkühlung unter den Tau- oder Gefrierpunkt, durch Verbrennungsprozesse oder Versprühen von Lösungen bzw. Lösungsgemischen, Solen, Emulsionen oder Suspensionen, wobei die Lösungsoder Dispersionsmittel sofort verdampfen. Handelt es sich bei den feinstverteilten Beschichtungsmittelteilchen um Feststoffe, so liegt das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch, je nach Art der Entstehung, entweder als Rauch oder als Staub vor. Im Falle von flüssigen Beschichtungsmittelteilchen entsteht Nebel.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch in den Volumenraum eingeblasen. Dies ermöglicht das Einbringen eines bereits vorgemischten und in der Zusammensetzung auf den speziellen Einzelfall abgestimmten Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches. Zudem kann durch das Einblasen eine erhöhte Bewegung der einzelnen Schwebeteilchen erreicht werden, so daß sich eine insgesamt gleichmäßigere Verteilung der Beschichtungsmittelteilchen innerhalb des Volumenraums einstellt. Dies bewirkt in vorteilhafter Weise die Ausbildung einer ebenfalls gleichmäßigeren, d.h. insbesondere einer gleichmäßigeren dünnen Beschichtungsmittelschicht.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch innerhalb des Volumenraums umgewälzt. Auch durch diese Maßnahme wird das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch in vorteilhafter Weise gleichmäßig im Volumenraum verteilt, so daß eine gleichfalls gleichmäßige Beschichtung sichergestellt ist. In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, daß je größer der Durchmesser der Beschichtungsmittelteilchen ist, desto stärker ist ihr Bestreben, sich in Richtung auf den Boden des Volumenraums abzusetzen. Eine Umwälzung des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches erfolgt somit nicht nur in Abhängigkeit der Dichte des Gemisches, sondern auch in Abhängigkeit des Durchmessers der Teilchen, wobei die Notwenigkeit einer Umwälzung mit steigendem Teilchendurchmesser zunimmt.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird. Insbesondere aus gesundheitlichen bzw. umweltpolitischen Gründen ist das Führen in einem geschlossenen Kreislauf von Vorteil. Beispielsweise kann auf diese Weise sichergestellt werden, daß das Beschichtungsmittel oder Teilchen hiervon nicht ungewollt an die Umgebung abgegeben werden. Zudem lassen sich auf einfachere Weise Reinigungssysteme installieren, die sowohl eine Wiederaufbereitung des Beschichtungsmittels an sich, als auch des Trägergases ermöglichen.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch über wenigstens eine Zuführungsleitung unter Druck in den Volumenraum eingeleitet wird und der resultierende Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch innerhalb des Volumenraums umwälzt. Der Vorteil dieser Art von Umwälzung führt zu einer sehr effektiven, schnellen und sicheren Aufbringung des Beschichtungsmittels. Es sind zusätzliche kostenintensive Anlagenkomponenten zur Umwälzung nicht notwendig und der Volumenraum, in dem die Beschichtung vor sich geht, ist auf einfache Weise zu konstruieren und zu reinigen. Auch läßt sich über den beaufschlagten Druck, wodurch das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch aus der Zuführung gedrückt wird, die Umwälzung und damit die Beschichtung beeinflussen.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl auf eine Innenfläche des Volumenraums gerichtet wird. Dadurch kann der Strahl eine vorteilhaft weiträumige Umwälzung und Verteilung des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches bewirken. Verwendet man beispielsweise eine Kugel als Volumenraum, so kann der Strahl entlang der Innenfläche umgelenkt werden, so daß ein Kugel füllender Wirbel entsteht. Dadurch wird eine optimale Beschichtung gewährleistet.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß zwei Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahlen in gegenläufiger Richtung strömen. Es ist zum einen möglich, daß hierbei die Strahlen aufeinander prallen und starke Verwirbelungen hervorrufen, wodurch die bereits oben genannten Vorteile einer Umwälzung während der Beschichtung bestehen und zum zweiten ist es möglich parallel aneinander vorbeilaufende, gegenläufige Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahlen zu erzeugen, die weitreichende Verwirbelungen über den gesamten Volumenraum bewirken. Bei Anordnung der gegenläufigen Strahlen auf verschiedenen Seiten zur Mittelachse des Volumenraums, kann ein weiträumiger Wirbel der den gesamten Volumenraum ausfüllt erzeugt werden. Die Vorteile der mit der Verwirbelung einhergehenden Umwälzung sind bereits eingehend genannt worden.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der wenigstens eine Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl in einer zur Horizontalen geneigten Richtung in den Volumenraum eintritt. Dies birgt vorteilhafte Möglichkeiten je nach Form des Volumenraums und des zu beschichtenden Werkstücks die Umwälzung des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches zu bestimmen. So können auch boden- und deckennahe Bereiche mit der notwendigen Teilchendichte versorgt werden.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl in einer zur Horizontalen nach oben geneigten Richtung und ein zweiter Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl in einer zur Horizontalen nach unten geneigten Richtung eingeleitet wird. Durch diese Ausrichtung zweier Strahlen, kann der gesamte Volumenraum vorteilhaft umgewälzt werden.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Werkstücke innerhalb des Volumenraums mittels eines Gestells positioniert werden. Dadurch können die Werkstücke bereits außerhalb des Volumenraums geeignet fixiert werden und mit dem Gestell in dem Volumenraum positioniert werden. So wird zum ersten eine sichere Positionierung und Entfernung der Werkstücke aus dem Volumenraum gewährleistet und zum zweiten kann eine geeignete Gestellausgestaltung gewählt werden, um eine optimale Umwälzung des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches zu bewerkstelligen.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch in Abhängigkeit einer vorgebbaren Funktion über eine Zuführungsleitung in den Volumenraum gefördert und nach Durchströmen des Volumenraums über eine Abgasleitung abgesogen wird. Auf diese Weise wird eine genaue Steuerung bzw. Regelung der Gemischatmosphäre innerhalb des Volumenraums ermöglicht und so kann im Bedarfsfall eine Nachförderung oder ein vorgeschaltetes Absaugen erfolgen. Ein maßgebliches Entscheidungskriterium ist hierbei die Dichte des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch nach einem Absaugen aus dem Volumenraum gefiltert. Hierdurch wird gewährleistet, daß nicht ungewollt Teilchen in die Umgebung gelangen. Abhängig vom jeweiligen Anwendungsfall eigenen sich bevorzugt ein Aktivkohlefilter.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Dichte des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches im Volumenraum erfaßt und zur Einstellung eines vorgebbaren Wertes im Bedarfsfall nachgeregelt. Das Aufrechthalten einer vorbestimmten Dichte ist insofern von mitentscheidender Wichtigkeit für die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbare Beschichtungsgüte, als daß die in einem abhängigen Funktionenverhältnis zur Verweilzeit des Werkstücks im Volumenraum stehende Gemischdichte entscheidenden Einfluß auf die sich pro Zeiteinheit ausbildende Schichtdicke hat. Durch zusätzliche Umwälzbewegungen des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches im Volumenraum kann diese Abhängigkeit zwar variiert werden, doch ist insbesondere die Dichte des Gemisches ein bevorzugtes Maß dafür, um festzustellen, wie viele Beschichtungsmittelteilchen pro Volumenteil im Gas enthalten sind. Vorzugsweise wird die Dichte des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches optisch erfaßt. Diese Art der Erfassung ist einfach durchzuführen und über dem zuverlässig.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das Beschichtungsmittel in flüssiger und/oder fester Form in den Gasstrom eingemischt. Wie bereits oben ausgeführt, liegt dann je nach Art der Entstehung des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches, entweder Rauch oder Staub vor; im Falle von flüssigen Beschichtungsmittelteilchen liegt Nebel vor.
Zur Bildung des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches wird gemäß einem weiteren vorteilhaften Vorschlag der Erfindung ein Inertgas, vorzugsweise Stickstoff, verwendet. Insbesondere die Empfindlichkeit mancher Beschichtungsmittel gegenüber beispielsweise in der Umgebungsluft enthaltende Feuchtigkeit kann somit berücksichtigt und unerwünschte Reaktion können so unterbunden werden. Auch können sich so keine explosiven Gemische ausbilden.
Neben den vorgenannten transparenten Lacksystemen können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch andere Beschichtungsmittel verarbeitet und auf die Oberfläche eines Werkstücks ausgetragen werden, entscheidend ist jedoch, daß sich das jeweilige Beschichtungsmittel derart feinstverteilen läßt, daß Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von 10-8 m bis 10-6 m vorliegen, so daß, wie zuvor beschrieben, ein Aerosol mit Nanokompositen ausgebildet werden kann.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird mit der Erfindung zur Lösung vorgeschlagen, eine Vorrichtung zur Durchführung des zuvor dargelegten Verfahrens, gekennzeichnet durch einen Volumenraum, eine Zuführungs- und eine Abführungsleitung für das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches sowie eine Umwälzeinrichtung.
Erfindungsgemäß wird innerhalb des Volumenraums eine Beschichtungsmittel-Gas-Atmosphäre geschaffenen. Das zu beschichtende Werkstück wird dann innerhalb des Volumenraums angeordnet, vorzugsweise in die Atmosphäre eingetaucht und dabei von dem die Beschichtungsmittelteilchen tragenden Gas umspült. Um dafür Sorge zu tragen, daß eine in jeder Hinsicht annähernd gleiche Beschichtung des Werkstücks erfolgt, ist das im Volumenraum befindliche Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch umzuwälzen, so daß sich eine gleichmäßige Verteilung der Beschichtungsmittelteilchen über den gesamten Volumenraum einstellt. Zum diesem Zweck verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung über eine entsprechende Umwälzeinrichtung. Für eine Zuführung bzw. Abführung des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung über entsprechende Zuführungs- und Abführungsleitungen.
Insgesamt wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine leicht zu handhabende, wirtschaftlich zu betreibende und auch industriellen Großanforderungen gerecht werdende Einrichtung zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens zur Verfügung gestellt.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die Umwälzeinrichtung einen Lüftungsventilator auf. Andere Arten der Umwälzung sind in gleichem Maße denkbar, doch stellt insbesondere der Lüftungsventilator eine leicht zu handhabende, wenig kostenintensive und im Reparaturfall eine einfach auszutauschende Komponente dar.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß zum Beispiel der Volumenraum in einen Beschichtungsraum, eine erste Kammer und eine zweite Kammer unterteil ist, wobei der Beschichtungsraum und die erste Kammer sowie die erste Kammer und die zweite Kammer jeweils strömungstechnisch miteinander in Verbindung stehen. Sinn und Zweck dieser Aufteilung besteht in einer optimierten Umwälzung. Durch den Ventilator, der zwischen der ersten und der zweiten Kammer angeordnet ist, entsteht in der zweiten Kammer ein Unterdruck. Dieser sorgt dafür, daß das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch von der einen Kammer in die andere Kammer und von da aus in den Beschichtungsraum umgewälzt wird. Vorzugsweise wird hierbei zudem eine Querumwälzung durch zusätzliche strömungstechnische Verbindungen sichergestellt.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung erfolgt die strömungstechnische Verbindung jeweils mittels schlitzartig ausgebildete Durchbrüche. Diese Art der strömungstechnischen Verbindung ist vergleichsweise einfach umzusetzen und ermöglicht je nach Ausrichtung der Durchbrüche eine nahezu vollständige Durchmischung, d.h. Umwälzung des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist wenigstens eine Zuführungsleitung am Volumenraum angebracht, aus der ein das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch im Volumenraum umwälzender Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl einleitbar ist.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind mehrere Zuführungsleitungen am Volumenraum angebracht, aus denen gegenläufig gerichtete Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahlen in den Volumenraum einleitbar sind.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind mehrere Zuführungsleitungen am Volumenraum angebracht, aus denen jeweils wenigstens ein Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl zur Horizontalen geneigt einleitbar ist.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind mehrere Zuführungsleitungen am Volumenraum angebracht, wobei ein Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl zur Horizontalen nach oben geneigt einleitbar ist und ein zweiter Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl zur Horizontalen nach unten geneigt einleitbar ist.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Zuführungsleitung in den Seitenwänden angebracht. Der Vorteil dieser Anordnung ist eine einfache Anbringung der Zuführungsleitungen. Im Deckel müßten beim Öffnen des Volumenraums die Zuführungsleitungen mit bewegt werden, was durch die erfindungsgemäße Vorrichtung vermeidbar ist. Der Boden ist wegen seiner erschwerten Zugänglichkeit ebenfalls für Zuführungsleitungen ungeeignet.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist im Volumenraum ein Gestell zur Aufnahme und Positionierung der Werkstücke befindlich.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung hat der Beschichtungsraum die Form eines Rotationskörpers. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß sich leicht ein den Volumenraum ausfüllender Wirbel bildet, da die Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahlen von den Wänden mit geringem Energieverlust umgelenkt werden.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein strömungstechnisch an die Zuführungsleitung angeschlossener Vorratsbehälter für das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch vorgesehen. Aus diesem Vorratsbehälter kann in vorteilhafter Weise je nach Bedarf die gewünschte Menge an Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch abgegeben werden. Ein weiterer Vorteil eines solchen Vorratsbehälters besteht darin, daß bereits innerhalb des Vorratsbehälters ein Druck- und Teilchenausgleich des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches mit der Folge eintritt, daß das den Vorratsbehälter über die Zuführungsleitung verlassende und in den Volumenraum einströmende Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch stets zumindest annähernd die gleiche Dichte aufweist.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist innerhalb der Abführungsleitung ein Filter, vorzugsweise ein Aktivkohlefilter, auswechselbar angeordnet. Auf diese Weise können Teilchen, die nicht in die Umgebung gelangen dürfen auf einfache und effiziente Weise aus dem System ausgefiltert und entsorgt bzw. wiedergewonnen werden.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine optische Meßeinrichtung zur Erfassung der Dichte des im Volumenraum befindlichen Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches vorgesehen. Zudem kann eine Regelungseinrichtung vorgesehen sein, die mit der Meßeinrichtung die Dichte des im Volumenraum befindlichen Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches mißt und ein der Dichte entsprechendes Signal abgibt, die mit einer Vergleichsschaltung dieses Signal mit einem vorgebbaren Dichtewert vergleicht und im Bedarfsfall eine Dichtänderung veranlaßt. Dies ermöglicht eine kontinuierliche Verfahrensdurchführung mit stets reproduzierbaren Beschichtungsergebnissen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung anhand der Figuren. Diese zeigen:
Fig. 1:
eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Umwälzeinrichtung,
Fig. 2:
eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit zwei Zuführungsleitungen, die ohne gesonderter Umwälzeinrichtung arbeitet.
Fig. 1 zeigt ein durch Seitenwände 2, einen Boden 3 und einen Deckel 4 begrenzten Volumenraum 1. Der Volumenraum 1 ist gegenüber der ihn umgebenden Atmosphäre dicht verschlossen.
Der Volumenraum ist unterteilt in einen Beschichtungsraum 5, eine erste Kammer 6 und eine zweite Kammer 7. Dabei stehen der Beschichtungsraum 5 und die erste Kammer 6 sowie die erste Kammer 6 und die zweite Kammer 7 jeweils strömungstechnisch miteinander in Verbindung. Die erste Kammer 6 ist ihrerseits in zwei äußere Bereiche 8 und 9 sowie einen mittleren Bereich 10 untergliedert. Der mittlere Bereich 10 der ersten Kammer 6 steht über einen Ventilator 11 mit der zweiten Kammer 7 in strömungstechnischer Verbindung. Zudem sind schlitzartig ausgebildete Durchbrüche 12 und 13 zwischen dem Bearbeitungsraum 5 und der ersten Kammer 6 sowie 19 und 20 zwischen der ersten und der zweiten Kammer 6 und 7 vorgesehen. Darüber hinaus liegen Durchbrüche 14 und 15 zwischen dem Beschichtungsraum 5 und dem mittleren Bereich 10 der ersten Kammer 6 vor.
Der Ventilator 11 bläst von der zweiten Kammer 7 in die erste Kammer 6 und zwar in den mittleren Bereich 10 der ersten Kammer 6. Dadurch entsteht ein Unterdruck in der zweiten Kammer 7. Als Folge hiervon wird durch die Durchbrüche 12, 13, 19 und 20 zwischen dem Bearbeitungsraum 5 und der zweiten Kammer 7 die im Bearbeitungsraum 5 befindliche Beschichtungsmittel-Atmosphäre angesaugt. Über den Ventilator 11 gelangt die angesaugte Atmosphäre sodann in den mittleren Bereich 10 der zweite Kammer 6. Die Durchbrüche 12 und 13 sind im Vergleich zu den Durchbrüchen 14 und 15 versetzt angeordnet, so daß nicht ein einfaches Durchblasen der angesaugten Atmosphäre stattfindet, sondern es vielmehr zu einer Quervermischung kommt.
Für die Zuführung bzw. Abführung eines Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches ist eine entsprechende Zuführungsleitung 16 sowie eine Abführungsleitung 17 vorgesehen. Ein strömungstechnisch an die Zuführungsleitung angeschlossener Vorratsbehälter für das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch ist mit 18 bezeichnet. Aus diesem Vorratsbehälter 18 kann je nach Bedarf die gewünschte Menge an Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch abgegeben werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden feinstverteilte Beschichtungsmittel bereitgestellt, die mittels eines Gasstromes in den Volumenraum 1 gefördert werden und im Beschichtungsraum 5 vorzugsweise ein in die dort herrschende Atmosphäre eingetauchtes Werkstück umspülen. Dabei wird auf dem Werkstück ein Schichtdicke ausgebildet, die in ihrer Dicke unterhalb der Wellenlänge des sichtbaren Lichts liegt. Somit sind etwaige strukturelle Veränderungen oder ungewünschte Oberflächeneffekte für das menschliche Auge unsichtbar und mithin nicht wahrnehmbar. Die Zuführungsleitung 16 und die Durchbrüche 14 und 15 so ausgerichtet, daß die Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahlen eine weitläufige Umwälzung im Beschichtungsraum 5 bevorzugen.
Das aufzutragende Beschichtungsmittel wird in Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von 10-8m bis 10-6m feinstverteilt. Die Teilchen werden sodann in einen Gasstrom eingemischt, so daß ein aus Trägergas und Beschichtungsmittelschwebeteilchen bestehendes Aerosol entsteht. Dieses wird in den gegenüber der umgebenden Atmophäre abgedichteten Volumenraum 1 geführt. Umher schwebende Teilchen des Beschichtungsmittels treffen auf die Oberfläche des innerhalb des Beschichtungsraums 5 angeordneten und in dieser Figur nicht dargestellten Werkstücks und benetzen diese, so daß in Abhängig der Dichte des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches sowie der Verweilzeit des Werkstücks innerhalb dieser Atmophäre eine geschlossene Oberflächenbeschichtung erzielt wird, deren Schichtdicke der Teilchendurchmesser des Beschichtungsmittels entsprechend im nm-Bereich liegen.
Fig. 2 zeigt ein durch eine Seitenwand 23, einen Boden 22 und einen Deckel 24 begrenzten Volumenraum 21. Der Volumenraum 21 ist gegenüber der ihn umgebenden Atmosphäre dicht verschlossen. In dieser Ausführungsform ist der gesamte Volumenraum 21 gleichzeitig der Beschichtungsraum.
In den Seitenwänden 23 sind zwei Zuführungsleitungen 25 und 26 angebracht, durch die Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch eingeströmt wird. Die Zuführungsleitungen 25 und 26 sind so angeordnet, daß sie sich auf der voneinander gegenüberliegenden Seite befinden. Die Zuführungsleitung 26 ist zur Horizontalen nach unten geneigt und weist auf den vorderen Teil der Seitenwand 23. Die Zuführungsleitung 25 ist zur Horizontalen nach oben geneigt und weist auf den hinteren Teil der Seitenwand 23. Die Zuführungsleitung 26 befindet sich etwas höher in der Seitenwand 23 als die Zuführungsleitung 25. Dadurch sind die Zuführungsleitungen 25 und 26 so ausgerichtet, daß die aus ihnen austretenden Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahlen gegenläufig orientiert sind und in dem Volumenraum wird eine weitläufige Umwälzung erzielt. Wegen der Ausrichtung der Zuführungsleitungen 25 und 26 auf die Seitenwand 23 ist gewährleistet, daß die austretenden Strahlen umgelenkt werden und einen weiträumigen Wirbel entlang der Seitenwand 23 um die senkrechte Mittelachse des Volumenraums 21 herum erzeugen.
Ein strömungstechnisch an die Zuführungsleitungen 25 und 26 angeschlossener Vorratsbehälter für das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch kann je nach Bedarf die gewünschte Menge an Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch abgeben. Das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch wird unter Druck in den Volumenraum 21 gepreßt, um die entsprechende Geschwindigkeit zu besitzen, die eine ausreichende Umwälzung des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches gewährleistet.
Der Deckel 24 des Volumenraums 21 ist als Glocke ausgestaltet, in der eine Abführungsleitung 27 angeschlossen ist, in der sich ein Ventil 28 zur Steuerung des austretenden Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches befindet. Innerhalb des Volumenraums 21 befinden sich Gestelle und Träger 29 für die Positionierung der zu beschichtenden Werkstücke. Die Gestelle und Träger 29 sind im Deckel 24 befestigt.
Bezugszeichenliste
1
Volumenraum
2
Seitenwand
3
Boden
4
Deckel
5
Beschichtungsraum
6
erste Kammer
7
zweite Kammer
8
äußere Bereich
9
äußere Bereich
10
mittlere Bereich
11
Ventilator
12
Durchbruch
13
Durchbruch
14
Durchbruch
15
Durchbruch
16
Zuführungsleitung
17
Abführungsleitung
18
Vorratsbehälter
19
Durchbruch
20
Durchbruch
21
Volumenraum
22
Boden
23
Seitenwand
24
Deckel
25
Zuführungsleitung
26
Zuführungsleitung
27
Abführungsleitung
28
Ventil
29
Gestell

Claims (34)

  1. Verfahren zum Auftragen eines Beschichtungsmittels auf die Oberfläche eines Werkstücks, bei dem das Beschichtungsmittel feinstverteilt in einen Gasstrom eingemischt wird, das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch in einen gegenüber der umgebenden Atmophäre abgedichteten Volumenraum geführt wird und ein innerhalb des Volumenraums angeordnetes Werkstück vom Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch umspült wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch in den Volumenraum eingeblasen wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch gleichmäßig im Volumenraum verteilt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch innerhalb des Volumenraums umgewälzt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch über wenigstens eine Zuführungsleitung unter Druck in den Volumenraum eingeleitet wird und der resultierende Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch innerhalb des Volumenraums umwälzt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl auf eine Innenfläche des Volumenraums gerichtet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahlen in gegenläufiger Richtung strömen.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl in einer zur Horizontalen geneigten Richtung in den Volumenraum eintritt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl in einer zur Horizontalen nach oben geneigten Richtung und ein zweiter Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl in einer zur Horizontalen nach unten geneigten Richtung eingeleitet wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke innerhalb des Volumenraums mittels eines Gestells positioniert werden.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch in Abhängigkeit eine vorgebbaren Funktion über eine Zuführungsleitung in den Volumenraum gefördert und nach Durchströmen des Volumenraums über eine Abgasleitung abgesogen wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch nach einem Absaugen aus dem Volumenraum gefiltert wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches im Volumenraum erfaßt und zur Einstellung eines vorgebbaren Wertes im Bedarfsfall nachgeregelt wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches optisch erfaßt wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel in flüssiger und/oder fester Form in den Gasstrom eingemischt wird.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel derart feinstverteilt wird, daß Teilchen mit einem Durchmesser 10-8 m bis 10-6 m ausgebildet werden.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches ein Inertgas verwendet wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches Stickstoff verwendet wird.
  20. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch einen Volumenraum, eine Zuführungs- und eine Abführungsleitung für das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch sowie eine Umwälzeinrichtung.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzeinrichtung einen Lüftungsventilator aufweist.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenraum in einen Beschichtungsraum, eine erste Kammer und eine zweite Kammer unterteil ist, wobei der Beschichtungsraum und die erste Kammer sowie die erste Kammer und die zweite Kammer jeweils strömungstechnisch miteinander in Verbindung stehen.
  23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die strömungstechnische Verbindung jeweils mittels schlitzartig ausgebildete Durchbrüche erfolgt.
  24. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Zuführungsleitung am Volumenraum angebracht ist , aus der ein das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch im Volumenraum umwälzender Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl einleitbar ist.
  25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20, 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zuführungsleitungen am Volumenraum angebracht sind, aus denen gegenläufig gerichtete Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahlen in den Volumenraum einleitbar sind.
  26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20, 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zuführungsleitungen am Volumenraum angebracht sind, aus denen jeweils wenigstens ein Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl zur Horizontalen geneigt einleitbar ist.
  27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20, 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zuführungsleitungen am Volumenraum angebracht sind, wobei ein Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl zur Horizontalen nach oben geneigt einleitbar ist und ein zweiter Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch-Strahl zur Horizontalen nach unten geneigt einleitbar ist.
  28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung in den Seitenwänden angebracht ist.
  29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Volumenraum ein Gestell zur Aufnahme und Positionierung der Werkstücke befindet.
  30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschichtungsraum die Form eines Rotationskörpers hat.
  31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 32, dadurch gekennzeichnet, ein strömungstechnisch an die Zuführungsleitung angeschlossener Vorratsbehälter für das Beschichtungsmittel-Gas-Gemisch vorgesehen ist.
  32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Abführungsleitung ein Filter, vorzugsweise ein Aktivkohlefilter, auswechselbar angeordnet ist.
  33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Meßeinrichtung zur Erfassung der Dichte des im Volumenraum befindlichen Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches vorgesehen ist.
  34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelungseinrichtung vorgesehen ist, die mit der Meßeinrichtung die Dichte des im Volumenraum befindlichen Beschichtungsmittel-Gas-Gemisches mißt und ein der Dichte entsprechendes Signal abgibt, die mit einer Vergleichsschaltung dieses Signal mit einem vorgebbaren Dichtewert vergleicht und im Bedarfsfall eine Dichtänderung veranlaßt.
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