DE10131290A1

DE10131290A1 - Verfahren zur Einbrenn-Lackierung einer Karosserie und Abschirmelement zur Verwendung in diesem Verfahren

Info

Publication number: DE10131290A1
Application number: DE2001131290
Authority: DE
Inventors: Berthold Schulz; Martina Jankowski
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2003-01-09
Anticipated expiration: 2021-06-29
Also published as: DE10131290B4

Abstract

Bei einem Verfahren zur Einbrenn-Lackierung für eine Karosserie, insbesondere für Kraftfahrzeuge oder dergleichen, mit einem Anbauteil, vorzugsweise aus Kunststoff mit relativ geringer Wärmebeständigkeit, erfolgt eine Aufbringung von Lackmaterial auf die Karosserie-Oberfläche und eine darauffolgende Erwärmung der Karosserie durch Zuführung von Wärme von außen, beispielsweise mittels verwirbelter Heißluft. Erfindungsgemäß wird ein dem Anbauteil zugeordnetes Abschirmelement in einem vorgegebenen Abstand von der äußeren Oberfläche des Anbauteils angeordnet und es erfolgt Zuführung von Wärme für ein vorgegebenes Zeitintervall, um die Karosserie unter Erreichung einer lokalen Temperaturabsenkung im Bereich des Anbauteils auf eine vorgegebene Temperatur zu bringen. DOLLAR A Bei einem Abschirmelement für einen Anbauteil für eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen, zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Abschirmkörper, ist der Abschirmkörper dem Anbauteil zur lokalen Temperaturabsenkung bei Zuführung von äußerer Wärme zuordenbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einbrenn-Lackierung einer Karosserie, insbesondere für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Abschirmelement zur Verwendung in diesem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.

Stand der Technik

In der Automobilindustrie ist heute die kathodische Tauchlackierung das gebräuchlichste Verfahren, um einen hochqualitativen Korrosionsschutz zu erreichen. Zu lackierende Werkstücke werden dabei in ein Tauchbecken mit einem wasserverdünnbaren Lack gebracht und an die Kathode einer elektrischen Gleichspannungsquelle angeschlossen. Die Farbpigmente des Lacks wandern unter dem Einfluss des elektrischen Feldes in der Lösung zum Werkstück und lagern sich an dessen Oberfläche ab. Dieses Verfahren führt zu einer Farbbeschichtung mit einer gleichmäßigen Schichtdicke auch an sonst nur schwer zugänglichen Stellen oder komplizierten Oberflächen wie Ecken, Kanten und Hohlräumen. Die damit erreichte Farbschicht besitzt eine größere Oberflächenhärte und Haftkraft an dem Werkstück als konventionelle Grundierungen. Die Beständigkeit gegenüber mechanischen, chemischen und Temperatureinflüssen ist daher außerordentlich hoch. Darüber hinaus sind bei dem genannten Verfahren Tropfbildung und Läufer auf der behandelten Oberfläche der Werkstücke weitgehend vermeidbar. Nach der Aufbringung des Lacks auf das Werkstück im Tauchbecken muss in einem späteren Verarbeitungsschritt in einem Einbrennofen bei einer zwischen 160 und 190 Grad C liegenden durchschnittlichen Objekttemperatur eine Trocknung des Werkstücks erfolgen. Üblich ist dabei der Einsatz von verwirbelter Heißluft oder von Infrarot- Strahlung. Während für konventionelle Karosserien aus Metall die Erwärmung der Karosserie ohne weitere Probleme erfolgen kann, ergeben sich bei der Verwendung von Anbauteilen aus Kunststoff mit geringerer Wärmebeständigkeit Schwierigkeiten. Die bisherige Vorgehensweise zur Lösung dieses Problems besteht darin, derartige Anbauteile erst nach Durchlaufen des Trocknungsprozesses an die Karosserie zu montieren. Dies wird allerdings dann damit erkauft, dass zum Erreichen einer gleichmäßigen Lackschicht auf der Oberfläche der gesamten Karosserie weitere aufwendige Maßnahmen wie eine separate Lackierung der Anbauteile und eine entsprechende Anpassung an den metallischen Teil der Karosserie erforderlich sind. Gleiche Probleme treten auch bei anderen Elektrotauchlackierungs-Verfahren, beispielsweise der anodischen Tauchlackierung auf, soweit eine Wärmebehandlung des zu lackierenden Werkstücks bei höheren Objekttemperaturen dabei erforderlich ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Ausgehend von dem angegebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Erwärmung der Karosserie zu ermöglichen, ohne dass es zu einer unzulässigen Erwärmung der Anbauteile kommt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Abschirmelement zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
Die Erfindung geht von der Idee aus, in einem vorgegebenen Abstand von dem Anbauteil ein ihm zugeordnetes Abschirmelement anzuordnen und dass eine Zuführung von Wärme für ein vorgegebenes Zeitintervall erfolgt, um die Karosserie unter Erreichung einer lokalen Temperaturabsenkung im Bereich des Anbauteils auf eine vorgegebene Temperatur zu bringen. Damit kann die Karosserie auf die gewünschte Temperatur gebracht werden und gleichzeitig, da im Bereich der Anbauteile lokal die Temperatur relativ zur Temperatur der übrigen Karosserie abgesenkt ist, der Anbauteil vor übermäßiger Erhitzung geschützt werden. Die Karosserie braucht dabei nur einmal eingerichtet zu werden und kann als ganze durch den Prozess der Lackaufbringung und Trocknung gehen. Damit wird eine Prozessvereinfachung bei gleichzeitiger hoher Lackqualität erreicht.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, bei der die Aufbringung des Lackmaterials elektrostatisch erfolgt. Besonders bevorzugt ist dabei ein Elektrotauch-Lackierverfahren.
Zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren ist ein Abschirmelement mit einem Abschirmkörper vorgesehen, welcher dem Anbauteil zur lokalen Temperaturabsenkung bei Zuführung von äußerer Wärme zuordenbar ist. Das Abschirmelement Wenn, wie bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen ist, das Abschirmelement einen Abschirmkörper aufweist mit im wesentlichen identischer oder kongruenter Formgebung wie sie das Anbauteil aufweist, lässt sich eine besonders gleichmäßige Temperaturreduktion des Anbauteils erreichen. Durch diese Formgebung kann nämlich erreicht werden, dass der Abstand zwischen dem Anbauteil und dem Abschirmkörper des zugeordneten Abschirmelementes im wesentlichen über den gesamten Oberflächenbereich des Anbauteils einen im wesentlichen gleichen Wert annimmt.
Aus den abhängigen Ansprüchen ergeben sich ebenso wie aus der nachfolgenden Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele und den zugehörigen Zeichnungen weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.
Es zeigen:
Fig. 1 Teilabschnitte einer Lackierstraße für Karosserien in einer perspektivischen Darstellung,
Fig. 2 einen Trockner für Karosserien in einer Querschnittsansicht,
Fig. 3 einen Kunststoffkotflügel mit einem Wärmeabschirmelement.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt in einem Fließschema Teilabschnitte A-E einer Lackierstraße für Karosserien 1 für Kraftfahrzeuge. In Abschnitt A erfolgt in einem Kathodentauchbecken die Aufbringung eines Lackmaterials auf die Karosserie 1. Dieser Maßnahme sind in einer Vorbehandlungsanlage Schritte wie Entfetten, Spülen, Phosphatieren, Entwässern oder dergleichen vorangegangen. In einer Ultrafiltrationsspülzone B, einem Wasserbad C sowie einer Wipp-Einrichtung D wird überschüssiger Lack entfernt. Anschließend wird in einem Trockner 2 die Karosserie für ein vorgegebenes Zeitintervall erwärmt und damit das Lackmaterial in die Karosserieoberfläche eingebrannt. Wenngleich im folgenden die Erfindung anhand dieses Ausführungsbeispiels, also am Beispiel einer Karosserie für ein Kraftfahrzeug erläutert wird, so versteht es sich von selbst, dass auch andere Werkstücke außerhalb des Automobilbereichs gemäß den erfindungsgemäßen Verfahren erwärmt bzw. getrocknet werden können. Ebenso sind auch andere Lackierverfahren von der Erfindung mit umfasst, soweit eine Erwärmung zur Trocknung des Lacks erforderlich ist.
Fig. 2 zeigt eine in einem Trockner 2 positionierte Karosserie 1. Die Karosserie 1 besteht aus einer Außenhaut und einem Tragkörper und ist als Metall-Kunststoff-Mix ausgebildet. Hierbei weist die Karosserie, insbesondere ihre Außenhaut, Anbauteile auf, vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial mit relativ geringerer Wärmebeständigkeit als die übrige Karosserie. Als solche Anbauteile können insbesondere Kotflügel, Spoiler, Dach, Türen, Motorhauben oder Kofferraum-Deckel in Frage kommen. Da beim Kathodentauchlackier-Verfahren wässrige oder wasserlösliche Lacke auf ein elektrisch leitfähiges Werkstück aufgebracht werden, welches als Kathode wirkt, ist es erforderlich, dass die Anbauteile eine ausreichend hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Bei Verwendung von an sich elektrisch nicht leitenden Kunststoffen kann beispielsweise daher auch die Oberfläche des Anbauteils mit einer elektrisch leitfähigen Schicht versehen sein oder in den Anbauteil eine metallische Armierung eingebracht sein.
Zum Transport und zur Positionierung der Karosserie dient ein schlittenartiger Scit 3, der die Karosserie von unten her unterstützt. Der Trockner 2 weist innere Wände, d. h. Seitenwände 4, Deckenwände 5 und Bodenwände 6 auf, die eine kabinenartige Struktur zur Verfügung stellen. Weiter sind wärmeerzeugende Aggregate 10 vorgesehen, beispielsweise Heizlufterzeuger oder Infrarotstrahler oder dergleichen. Einzelheiten des Energieversorgungs- und Steuerungssystems sind der Einfachheit halber in Fig. 2 nicht dargestellt.
Seitwärts der Karosserie 1 sind im Trockner 2 Abschirmelemente 7 angeordnet, die jeweils aus einem Abschirmkörper 13 und Befestigungsmitteln 11 bzw. 12 bestehen. Bei den Befestigungsmitteln 11 handelt es sich vorzugsweise um Adapter, die eine Wirkverbindung zwischen dem Abschirmelement 7 und der Karosserie 11 herstellen. Es ist dabei zweckmäßig, dass karosserieseitig ein Adapter derart angebracht ist, dass die Aufbringung eines Lackmaterials auf die Karosserieoberfläche nicht beeinträchtigt wird. Bei einer Kraftfahrzeugkarosserie ist es vorteilhaft, den Adapter im Radhaus oder an Längsträgern des Tragkörpers anzubringen, wenn das Abschirmelement beispielsweise einem Kotflügel aus Kunststoff zugeordnet ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Abschirmelements 7 sind Befestigungsmittel 12 mit dem Scit 3 und nicht mit der Karosserie 1 verbunden. Um den Aufbau der Karosserie 1 auf den Scit zu erleichtern, kann es zweckmäßig sein, den Abschirmkörper 13 des Abschirmelements 7 gegenüber dem Scit 3 bzw. der Karosserie 1 bewegbar anzuordnen. Zu diesem Zweck ist ein motorisch bewegbares Drehgelenk 14 am Befestigungsmittel 12 vorgesehen, durch das eine Schwenkbewegung des Abschirmkörpers 13 bewirkt werden kann. Bei einer weiteren Ausführungsform des Abschirmelements 7 ist ein beispielsweise teleskopartiges Befestigungsmittel 15 an einer Seitenwand 4 des Trockners 2 befestigt. Die teleskopartige Ausführung des Befestigungsmittels 15 erlaubt es, den Abschirmkörper 13 erst dann an die Karosserie 1 heranzuführen, wenn diese im Trockner 2 zur Erwärmung positioniert ist. Nach Ende der Erwärmung kann das teleskopartige Befestigungsmittel 15 wieder zurückgezogen und damit eine problemlose Bewegung der Karosserie 1 im Trockner 2 gewährleistet werden.
Fig. 3 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Kunststoffkotflügel 8 mit einem zugeordneten Wärmeabschirmelement 7. Der Abschirmkörper 13 weist dabei eine im wesentlichen identische Formgebung mit der des Kotflügels 8 auf. Um dies zu erreichen, kann beispielsweise ein Duplikat des Kotflügels 8 aus einem Metallblech verwendet werden. Durch diese Art der identischen Formgebung von Anbauteil und Abschirmelement ist es möglich, auch bei Anbauteilen mit gekrümmter Oberfläche eine räumlich weitgehend homogene Temperaturverteilung zu erreichen, da der Abschirmkörper des Abschirmelements sich der Oberfläche des Anbauteils gleichsam anschmiegt. Wie in dem Vergrößerungsausschnitt der Fig. 3 dargestellt, ist daher zu dem Abschirmkörper 13 und dem Kotflügel 8 ein Spalt 9 mit im wesentlichen konstanter Breite verwirklicht.
Ganz generell und unabhängig von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist es vorteilhaft, den Abstand zwischen dem Abschirmelement und dem Anbauteil möglichst gering zu halten, insbesondere deshalb, weil damit den begrenzten Platzverhältnissen in den üblichen Trocknern Rechnung getragen werden kann. Darüber hinaus ist bei einem geringen Abstand zwischen Abschirmkörper und Anbauteil die Gefahr von Inhomogenitäten in der Temperaturverteilung geringer. Einer Verringerung des Abstandes steht bei einem mit der Karosserie verbundenen Abschirmelement jedoch entgegen, dass der Spalt zwischen Abschirmkörper und Anbauteil genügend weit sein muss, um noch eine sichere Aufbringung des Lackmaterials auf die Oberfläche des Anbauteils zu ermöglichen. Voraussetzung hierfür ist, dass in der für den Aufenthalt der Karosserie im Tauchbecken vorgesehenen Zeit eine ausreichende Benetzung der Oberfläche des Anbauteils auch dann erfolgt, wenn ein zugeordnetes Abschirmelement an der Karosserie angeordnet ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Wärmeabschirmelements wird auf eine im wesentlichen identische Formgebung mit einem zugeordneten Kunststoffanbauelement verzichtet, jedoch besitzt in diesem Fall der Wärmeabschirmkörper eine im wesentlichen kongruente Form oder eine im wesentlichen gleiche Kontur wie das Anbauteil. Hiermit wird erreicht, dass in den Randbereichen des Anbauteils, wo andere Teile der Karosserie angrenzen, eine Wärmeabschirmung erreicht wird, die sich im wesentlichen nicht auf die weiteren Karosserieteile erstreckt und somit eine ausreichend hohe Temperatur für die Trocknung der Karosserie in diesen Bereichen gewährleistet ist.
Das Abschirmelement, insbesondere der Abschirmkörper, wird vorteilhaft aus einem Metallblech, einem temperaturbeständigen Kunststoff oder aus wärmeisolierendem Verbundmaterial hergestellt. Zur verbesserten Wärmeabschirmung kann auch eine Wärmestrahlung reflektierende Oberfläche vorgesehen sein.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Lackieren erfolgt die Anordnung von Abschirmelementen vor Zuführung der Wärme. Wie aus der vorhergehenden Darstellung ersichtlich, können Abschirmelemente bereits vor dem Schritt A der Tauchlackierung oder aber zu einem späteren Zeitpunkt bis unmittelbar vor Positionierung der Karosserie 1 in dem Trockner 2 in dem vorgegebenen Abstand angeordnet werden. Die Demontage der Abschirmelemente erfolgt zweckmäßigerweise spätestens zu einem Zeitpunkt, zu dem ohnehin im späteren Lackierprozess eine manuelle Bearbeitung erfolgt oder unmittelbar, nachdem die Karosserie den Trockner verlassen hat.
Es versteht sich von selbst, dass die Werte verschiedener Parameter des Verfahrens bzw. des Abschirmelements in Abhängigkeit von den konkreten Prozessbedingungen gewählt werden. Ausgangspunkt dabei ist zunächst die Temperatur, auf welche die temperaturbeständigen Teile der Karosserie, vornehmlich Metallteile, während des Trocknens im Trockner erhitzt werden sollen. Eine übliche Temperatur ist hierbei 190 Grad C. Ein zweiter Wert ist die Grenztemperatur der verwendeten Anbauteile, die üblicherweise 10 bis 30 Grad niedriger liegen. Hieraus ergeben sich die Werte von Parametern wie der Schichtdicke des Abschirmkörpers, des verwendeten Materials sowie des Abstandes zwischen Abschirmkörper und Anbauteil. Bei der Wahl des Abstandes ist, wie bereits erwähnt wurde, darauf zu achten, dass nicht durch einen zu geringen Wert die Aufbringung des Lackiermaterials auf die Oberfläche des Anbauteils behindert wird, falls das Abschirmelement während der Aufbringung des Lackmaterials in dem vorgegebenem Abstand angeordnet ist.

Claims

1. Verfahren zur Einbrenn-Lackierung für eine Karosserie, insbesondere für Kraftfahrzeuge oder dergleichen, mit einem Anbauteil, vorzugsweise aus Kunststoff mit relativ geringer Wärmebeständigkeit, wobei eine Aufbringung von Lackmaterial auf die Karosserie-Oberfläche und eine darauffolgende Erwärmung der Karosserie durch Zuführung von Wärme von außen erfolgt, beispielsweise mittels verwirbelter Heißluft, dadurch gekennzeichnet, dass
ein dem Anbauteil zugeordnetes Abschirmelement in einem vorgegebenen Abstand von der äußeren Oberfläche des Anbauteils angeordnet wird und
Zuführung von Wärme für ein vorgegebenes Zeitintervall erfolgt, um die Karosserie unter Erreichung einer lokalen Temperaturabsenkung im Bereich des Anbauteils auf eine vorgegebene Temperatur zu bringen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufbringung des Lackmaterials auf die gesamte Oberfläche der Karosserie einschließlich der des Anbauteils erfolgt.

3. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbringung des Lackmaterials auf die Karosserie- Oberfläche vermittels eines elektrostatischen Verfahrens, vorzugsweise eines Elektrotauchlackier-Verfahrens, erfolgt.

4. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement nach Aufbringung des Lackmaterials und vor der Zuführung von Wärme in dem vorgegebenen Abstand angeordnet wird.

5. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgebung von Anbauteil und Abschirmkörper im wesentlichen identisch oder kongruent ist oder dass beide zumindest eine im wesentlichen identische oder kongruente Kontur aufweisen.

6. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbauteil ein Außenhautteil der Karosserie, beispielsweise ein Kotflügel, eine Tür oder dergleichen ist.

7. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Abschirmkörper, vorzugsweise an seiner Innenseite, Befestigungsmittel vorgesehen sind, um den Abschirmkörper im Gebrauchszustand in einem vorgegebenen Abstand von dem Anbauteil zu beabstanden.

8. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel im Gebrauchszustand in Wirkverbindung mit der Karosserie und/oder einem die Karosserie unterstützenden Tragekörper stehen.

9. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel im Gebrauchszustand in Wirkverbindung mit einem Halteelement stehen, gegenüber welchem die Karosserie bewegbar ist.

10. Abschirmelement für einen Anbauteil für eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen, zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Abschirmkörper, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschirmkörper dem Anbauteil zur lokalen Temperaturabsenkung bei Zuführung von äußerer Wärme zuordenbar ist.

11. Abschirmelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschirmkörper aus einem Metallblech, einem Verbundmaterial oder einem temperaturbeständigen Kunststoff besteht.

12. Abschirmelement nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschirmkörper auf einer dem Anbauteil abgewandten äußeren Seite eine Wärmestrahlung reflektierende Oberfläche aufweist.