DE10028705A1

DE10028705A1 - Verfahren zur Herstellung eines mit mindestens zwei unterschiedlichen Lacken beschichteten Karosserieelementes eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE10028705A1
Application number: DE2000128705
Authority: DE
Inventors: Johannes Dyckhoff; Stephan Meyer; Hans-Guenther Haldenwanger
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2000-06-09
Filing date: 2000-06-09
Publication date: 2001-12-20
Anticipated expiration: 2020-06-10
Also published as: DE10028705B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mit mindestens zwei unterschiedlichen Lacken beschichteten Karosserieelements eines Kraftfahrzeugs, wobei das Karosserieelement Karosseriebauteile aufweist, umfassend folgende Schritte: (a) Beschichten mindestens eines Bereichs eines ersten Karosseriebauteils mit einem ersten Lack, der auf Polyvinylidenfluorid (PVDF) basiert; (b) Verbinden des ersten Karosseriebauteils mit einem zweiten Karosseriebauteil an mindestens einer Verbindungsstelle zu einem Karosserieelement; (c) Auftragen einer Korrosionsschutzschicht auf mindestens einen Abschnitt des Karosserieelements, wobei der mindestens eine Abschnitt mindestens einen Bereich des zweiten Karosseriebauteils umfaßt; (d) Einbrennen der Korrosionsschutzschicht bei einer Korrosionsschutzschichteinbrenntemperatur, bei der der erste Lack wärmestabil ist; und (e) Beschichten mindestens eines Abschnitts, der eine in Schritt d) eingebrannte Korrosionsschutzschicht aufweist, mit einem zweiten Lack.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mit mindestens zwei unterschiedlichen Lacken beschichteten Karosserieelements eines Kraftfahrzeugs, wobei das Karos serieelement Karosseriebauteile aufweist.

Ein derartiges Verfahren, durch das eine Zweifarbenlackie rung erreicht wird, ist bereits bekannt. So wird bei spielsweise bei der Verwendung eines konventionellen Lack systems die gesamte Karosserie in einem ersten Lackie rungsschritt in einer Grundfarbe lackiert. Anschließend wird die lackierte Karosserie ausgesteuert und bis auf einen Bereich abgeklebt, der einem zweiten Lackierungs schritt mit einer Absetzfarbe unterworfen werden soll. Die gewünschte Absetzfarbe wird daraufhin beispielsweise unter Verwendung eines matten Klarlackes im Zweischichtaufbau auf die Karosserie aufgetragen. Bei Fehllackierungen in diesem zweiten Lackierungsschritt, die insbesondere durch Staubeinschlüsse verursacht werden, muß der entsprechende Abschnitt angeschliffen und der gesamte mit der Absetzfar be zu lackierende Bereich erneut beschichtet werden. Ins besondere matte Oberflächen können nicht auf eine andere Art und Weise nachbehandelt werden, da jegliches Polieren oder Nach-lackieren erkennbar wäre. Bei wiederholter Fehl lackierung muss die gesamte Karosserie ausgesondert werden, da die zulässige Lackschichtdicke bei erneuter La ckierung überschritten werden würde.

Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren be reitzustellen, das eine Zweifarbenlackierung einer Karos serie ermöglicht, durch das wesentlich weniger Ausschuss produziert wird und das daher sehr viel kostengünstiger ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein gattungsgemä ßes Verfahren mit folgenden Schritten gelöst:

a) Beschichten mindestens eines Bereichs eines ersten Karosseriebauteils mit einem ersten Lack, der auf Polyvinylidenfluorid basiert;
b) Verbinden des ersten Karosseriebauteils mit einem zweiten Karosseriebauteil an mindestens einer Ver bindungsstelle zu einem Karosserieelement;
c) Auftragen einer Korrosionsschutzschicht auf mindes tens einen Abschnitt des Karosserieelementes, wobei der mindestens eine Abschnitt mindestens einen Be reich des Karosseriebauteils umfasst;
d) Einbrennen der Korrosionsschutzschicht bei einer Korrosionsschutzschichteinbrenntemperatur, bei der der erste Lack wärmestabil ist; und
e) Beschichten mindestens eines Abschnitts, der eine in Schritt d) eingebrannte Korrosionsschutzschicht auf weist, mit einem zweiten Lack.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein mit einem ersten Lack beschichtetes Karosseriebauteil nach Verbindung mit einem anderen Karosseriebauteil die stan dardisierten Fertigungsschritte (Rohbau) eines Karosserie elements durchlaufen kann, wenn der erste Lack bei diesen standardisierten Fertigungsschritten beständig ist. Dazu gehört auch das Einbrennen der Korrosionsschutzschicht bei einer Korrosionsschutzschichteinbrenntemperatur von häufig bis zu 220°C. Da bisher kein für die Karosserielackierung geeigneter Lack bekannt war, der diese hohen Anforderungen erfüllte, schien das hier beschriebene Verfahren technisch nicht realisierbar.

Überraschenderweise bietet der bisher nur in völlig ande ren Bereichen verwendete Lack auf der Basis von Polyvinyl idenfluorid (kurz: PVDF-Lack) neben seiner überaus günsti gen Temperaturstabilität bei 150°C bis 260°C auch noch ei ne hervorragende UV- und Witterungsbeständigkeit, einen überaus hohen Chemikalienwiderstand und eine geeignete Korrosionsbeständigkeit. Durch den Einsatz des PVDF-Lacks ist es erstmals möglich, ein bereits mit diesem Lack be schichtetes Karosseriebauteil im Rohbau einzusetzen.

In einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann zwischen Schritt a) und Schritt c) eine Schutzfolie auf den gemäß Schritt a) beschichteten mindestens einen Bereich des ersten Karosseriebauteils aufgebracht werden. Diese Schutzfolie kann auf einem Thermoplast, insbesondere auf Polyethylen, basieren. Durch diese Schutzfolie wird verhindert, daß die Korrosionsschutzschicht und der zweite Lack auf den bereits mit dem ersten Lack beschichteten mindestens einen Bereich des ersten Karosseriebauteils gelangt oder der bereits mit dem ersten Lack beschichtete mindestens eine Bereich in irgendeiner Weise in den nach folgenden Verfahrensschritten beschädigt wird.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfin dung wird die Schutzfolie in einem Bereich der mindestens einen Verbindungsstelle des ersten Karosseriebauteils vor Schritt b) entfernt. Um bei der anschließenden Weiterbe handlung glatte Übergänge zu erhalten, können die Randbe reiche der Schutzfolie auch mit einem Klebeband abgeklebt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfin dung wird zwischen Schritt c) und Schritt d) die Korrosi onsschutzschicht von dem bereits in Schritt a) beschichte ten mindestens einen Bereich des ersten Karosseriebauteils durch Abwaschen und/oder Abreiben entfernt und der in Schritt a) mit dem ersten Lack beschichtete mindestens eine Bereich des ersten Karosseriebauteils vor Schritt e) abgedeckt. Aufgrund der äußerst vorteilhaften Eigenschaf ten des PVDF-Lackes läßt sich die Korrosionsschutzschicht von dem bereits in Schritt a) mit dem PVDF-Lack beschich teten mindestens einen Bereich des ersten Karosseriebau teils leicht entfernen, ohne daß der PVDF-Lack dadurch beschädigt wird. Um jedoch eine Doppellackierung zu ver hindern, muß der in Schritt a) mit dem ersten Lack be schichtete mindestens eine Bereich des ersten Karosse riebauteils vor Schritt e) schützend abgedeckt werden. Auch zu diesem Zweck kann selbstverständlich die bereits erwähnte Schutzfolie verwendet werden.

Der erste Lack kann in einem Bereich der mindestens einen Verbindungsstelle des ersten Karosseriebauteils vor Schritt b) entfernt werden, um zu vermeiden, daß beim Ver binden des ersten Karosseriebauteils mit dem zweiten Ka rosseriebauteil insbesondere durch Schweißen PVDF-Lack- Dämpfe entstehen.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der erste Lack einen Glanzgrad von 5 bis 60, insbesondere von 10 aufweist. Besonders bei Lackierun gen mit derartig matten Lacken können nachträglich keine Ausbesserungsarbeiten vorgenommen werden, da jegliches Polieren oder Nachlackieren einer mit einem solchen Lack beschichteten Oberfläche erkennbar wäre, so daß das erfin dungsgemäße Verfahren für derartige Lackierungen besonders geeignet ist.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der nach Schritt a) mit einem ersten Lack beschichtete mindestens eine Bereich des ersten Ka rosseriebauteils vor Schritt a) mit Primern auf Epoxidba sis beschichtet wird, um eine geeignete Grundierung zu erhalten und eine Haftungsverbesserung zu erzielen.

Der erste Lack kann zwischen Schritt a) und Schritt b) bei einer Lackeinbrenntemperatur von 200°C bis 350°C, insbe sondere bei 300°C eingebrannt werden.

Vorteilhafterweise kann zwischen Schritt a) und Schritt b) eine Formgebung des ersten Karosseriebauteils erfolgen. Bei einer solchen Weiterbildung der Erfindung kann Schritt a) durch ein sogenanntes Coil-Coating-Verfahren erfolgen, bei dem Materialbänder, vorzugsweise aus oberflächenbehan deltem Stahl oder Aluminium, mehrere Bearbeitungsstufen durchlaufen und so einseitig oder auch beidseitig entfet tet, chromatiert, geprimert und lackiert werden. Auf eine so lackierte Oberfläche kann gegebenenfalls unmittelbar die Schutzfolie aufgezogen werden.

Die Formgebung kann anschließend durch Ausschneiden und Umformen des ersten Karosseriebauteils erfolgen. Der PVDF- Lack weist eine für das Tiefziehen ausreichende Flexibili tät auf. Dies gilt selbstverständlich auch für die vorher möglicherweise aufgezogene Schutzfolie.

Das Verbinden in Schritt b) kann durch mechanisches und/oder thermisches Fügen, insbesondere durch Schmelz schweißen erfolgen. Besonders bevorzugte Fügeverfahren sind Kleben und/oder Nieten und/oder Widerstandspunkt- und/oder Laserstrahlschweißen.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Abschnitte, die nach Schritt d) eine eingebrannte Korrosionsschutzschicht aufweisen, vor Schritt c) mit Hilfe eines Phosphatierungsbads phospha tiert werden.

Das Auftragen der Korrosionsschutzschicht in Schritt c) kann durch eine Kataphorese-Tauchlackierung erfolgen. Da der PVDF-Lack gute elektrische Isoliereigenschaften be sitzt und die Korrosionsschutzschicht sich nur auf elekt risch leitfähigen Bereichen abscheidet, kann die Korrosi onsschutzschicht selektiv nur auf die Abschnitte aufgetra gen werden, die nicht mit dem PVDF-Lack beschichtet wur den.

Das erste und/oder das zweite Karosseriebauteil kann min destens zwei Einzelkarosseriebauteile umfassen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsformen des erfindungs gemäßen Verfahrens.

In einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver fahrens wird zunächst ein verzinktes Aluminiumband mit Primern auf Epoxidbasis einseitig durch Coil-Coating be schichtet. Anschließend wird durch das gleiche Verfahren ein PVDF-Lack mit einem Glanzgrad von 10 auf das Alumini umband aufgetragen und bei etwa 200°C eingebrannt. Danach wird eine Schutzfolie aus Polyethylen auf das nunmehr be schichtete Aluminiumband aufgezogen. Dieses Ausgangsmate rial wird nun wie ein normales unbeschichtetes Material band im Produktionsprozeß eingesetzt. Dies bedeutet, dass eine Tafelung des Materialbands erfolgt und die erhaltenen Tafeln in einer Presse beispielsweise zu Dächern verformt und anschließend im Rohbau konventionell mit den angren zenden Karosseriebauteilen durch herkömmliche mechanische und/oder thermische Verbindungstechniken wie Widerstands punkt- oder Laserstrahlschweißung verbunden werden. Vor dem Schweißen kann die Schutzfolie und eventuell auch der PVDF-Lack entfernt und der Randbereich durch Klebeband abgeklebt werden. Ein auf diese Weise erhaltenes Karosse rieelement durchläuft nun die standardisierten Fertigungs schritte wie Vorbehandlung, Auftragen einer Korrosions schutzschicht durch eine Kataphorese-Tauchlackierung mit anschließender Trocknung bei 170°C bis 205°C und Beschich ten mit einem Decklack. Abschließend wird die Schutzfolie und das Klebeband entfernt.

In einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Materialband aus oberflächenbehandel tem Stahl beidseitig mittels Coil-Coating zunächst mit Epoxidprimern und, anschließend mit einem PVDF-Lack mit einem Glanzgrad von 40 bis 50 beschichtet, der bei 300°C eingebrannt wird. Es folgt ein Umformen der erhaltenen Platinen zu Karosseriebauteilen. Eines dieser Karosserie bauteile wird anschließend mit mehreren weiteren Karosse riebauteilen durch Schweißen verbunden. Das erhaltene Ka rosserieelement durchläuft eine Phosphatierung und eine Kataphorese-Tauchlackierung, wobei die Korrosionsschicht von dem bereits mit einem PVDF-Lack beschichteten Bereich des Karosserieelements durch Spülen mit Wasser und/oder durch mechanische Reinigung entfernt wird. Nach der an schließenden Trocknung bei 190°C bis 220°C wird der be reits mit dem PVDF-Lack beschichtete Bereich lokal abge klebt, bevor ein Decklack auf die übrigen Bereiche des Karosserieelements aufgetragen wird.

Wie für den Fachmann offensichtlich können einzelne Merk male bzw. Verfahrenschritte der ersten und der zweiten Ausführungsform miteinander kombiniert werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines mit mindestens zwei unterschiedlichen Lacken beschichteten Karosserie elements eines Kraftfahrzeugs, wobei das Karosserie element Karosseriebauteile aufweist, umfassend fol gende Schritte:

a) Beschichten mindestens eines Bereichs eines ers ten Karosseriebauteils mit einem ersten Lack, der auf Polyvinylidenfluorid (PVDF) basiert;
b) Verbinden des ersten Karosseriebauteils mit einem zweiten Karosseriebauteil an mindestens einer Ver bindungsstelle zu einem Karosserieelement;
c) Auftragen einer Korrosionsschutzschicht auf min destens einen Abschnitt des Karosserieelementes, wo bei der mindestens eine Abschnitt mindestens einen Bereich des zweiten Karosseriebauteils umfasst;
d) Einbrennen der Korrosionsschutzschicht bei einer Korrosionsschutzschichteinbrenntemperatur, bei der der erste Lack wärmestabil ist; und
e) Beschichten mindestens eines Abschnitts, der eine in Schritt d) eingebrannte Korrosionsschutzschicht aufweist, mit einem zweiten Lack.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schritt a) und Schritt c) eine Schutz folie auf den gemäß Schritt a) beschichteten mindes tens einen Bereich des ersten Karosseriebauteils aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzfolie auf einem Thermoplast, ins besondere auf Polyethylen, basiert.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzfolie in einem Bereich der mindestens einen Verbindungsstelle des ersten Karosseriebau teils vor Schritt b) entfernt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen Schritt c) und Schritt d) die Korrosi onsschutzschicht von dem bereits in Schritt a) be schichteten mindestens einen Bereich des ersten Ka rosseriebauteils durch mechanische Reinigung ent fernt wird,
und daß der in Schritt a) mit dem ersten Lack be schichtete mindestens eine Bereich des ersten Karos seriebauteils vor Schritt e) abgedeckt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Lack in einem Bereich der mindestens einen Verbindungsstelle des ersten Karosseriebau teils vor Schritt b) entfernt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrosionsschutzschichteinbrenntemperatur mindestens 190°C und/oder maximal 220°C beträgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Lack einen Glanzgrad von 5 bis 60, insbesondere von 10, aufweist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der nach Schritt a) mit einem ersten Lack be schichtete mindestens eine Bereich des ersten Karos seriebauteils vor Schritt a) mit Primern auf Epoxid basis beschichtet wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Lack zwischen Schritt a) und Schritt b) bei einer Lackeinbrenntemperatur von 200°C bis 350°C insbesondere bei 300°C, eingebrannt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schritt a) und Schritt b), eine Formge bung des ersten Karosseriebauteils erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet daß die Formgebung ein Ausschneiden des ersten Ka rosseriebauteils aus einem Karosseriematerialband umfaßt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgebung ein Umformen des ersten Karosse riebauteils umfaßt, wobei der erste Lack eine für das Umformen ausreichende Flexibilität aufweist.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbinden in Schritt b) durch mechanisches und/oder thermisches Fügen, insbesondere durch Schmelzschweißen, erfolgt.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte, die nach Schritt d) eine einge brannte Korrosionsschutzschicht aufweisen, vor Schritt c) phosphatiert werden.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftragen der Korrosionsschutzschicht in Schritt c) durch eine Kataphorese-Tauchlackierung erfolgt.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und/oder das zweite Karosseriebauteil mindestens zwei Einzelkarosseriebauteile umfassen o der umfaßt.