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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.
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Stand der Technik
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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.
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Aus
der
DE 43 18 735 A1 ist
eine Vorrichtung zur Bestrahlung von Artikeln mittels UV-Licht bekannt, bei
der zur Vermeidung einer zu langen UV- oder IR-Strahlungsexposition
Blenden vorgesehen sind. Diese Blenden sind um die Strahlungsquelle
herum schwenkbar angeordnet und ermöglichen ein Verschließen der
Strahlungsquelle. Hierdurch wird erreicht, dass die auf einem Förderband
vorbeigeführten
Produkte nach genügender
Bestrahlung von der Strahlungsquelle durch Verschwenken der Blenden
abgeschirmt werden können,
wodurch sich der Vorteil ergibt, dass die Strahlungsquelle weiterhin
in Betrieb gehalten werden kann. Diese Vorrichtung ist geeignet
zur Reduzierung der Strahlungseinwirkung auf empfindliche Produkte,
wobei die gesamten Produkte von der Strahlungsquelle getrennt werden.
Für Lackierprozesse
bei Kraftfahrzeugen ist eine solche Vorrichtung weniger geeignet,
da hier Temperaturen zwischen 160 und 190°C erforderlich sind, die auch bei
einem kurzzeitigen Abschatten der Strahlungsquelle erhalten bleiben.
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Zusammenfassung der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 besteht vorzugsweise aus einem Metallblech, einem
Verbundmaterial oder einem temperaturbeständigen Kunststoff.
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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.
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Aus
den abhängigen
Ansprüchen
ergeben sich ebenso wie aus der nachfolgenden Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele
und den zugehörigen
Zeichnungen weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.
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Es
zeigen:
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1 Teilabschnitte
einer Lackierstraße
für Karosserien
in einer perspektivischen Darstellung,
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2 einen
Trockner für
Karosserien in einer Querschnittsansicht,
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3 einen
Kunststoffkotflügel
mit einem Wärmeabschirmelement.
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Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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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.
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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.
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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 2 nicht
dargestellt.
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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 1 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.
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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.
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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 3 dargestellt,
ist daher zu dem Abschirmkörper 13 und
dem Kotflügel 8 ein
Spalt 9 mit im wesentlichen konstanter Breite verwirklicht.
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Ganz
generell und unabhängig
von dem Ausführungsbeispiel
gemäß 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.
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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.
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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.
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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.
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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.