DE102014009945A1

DE102014009945A1 - Lackierverfahren und Lackieranlage zur Dekorlackierung

Info

Publication number: DE102014009945A1
Application number: DE102014009945.8A
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg Fritz; Benjamin Wöhr; Marcus Kleiner; Timo Beyl; Moritz Bubek; Jens Eichhorn; Udo Wolf
Original assignee: Duerr Systems AG
Current assignee: Duerr Systems AG
Priority date: 2014-07-04
Filing date: 2014-07-04
Publication date: 2016-01-07
Also published as: EP3164227A2; KR20170029420A; MX2016016175A; WO2016000826A2; RU2017103639A3; RU2669636C2; CA2948930C; RU2017103639A; BR112016029222A2; CN106470770A; EP3164227B1; KR102585740B1; US20170182516A1; ES2805537T3; US10933443B2; WO2016000826A3; JP2017521247A; CN106470770B; CA2948930A1; BR112016029222B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lackierverfahren zum Lackieren eines Bauteils mit einem Dekor, insbesondere zum Lackieren eines Kraftfahrzeugkarosseriebauteils, mit den folgenden Schritten (BC, ZTR, DC, PTR, CC): – Aufbringen einer Lackschicht auf das Bauteil, insbesondere einer Basislackschicht, – Aufbringen eines flächenmäßig begrenzten Dekors auf das Bauteil, insbesondere eines Zierstreifens, einer Grafik, einer Kontrastfläche oder eines Musters, wobei das Dekor einen flächenmäßig begrenzten Dekorbereich auf dem Bauteil umfasst, und – Trocknen des Bauteils zum Reduzieren des Gehalts an flüchtigen Bestandteilen, wobei das Bauteil nur flächenmäßig begrenzt innerhalb eines Trocknungsbereichs getrocknet wird, der den Dekorbereich mindestens teilweise umfasst. Weiterhin umfasst die Erfindung eine entsprechende Lackieranlage.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lackierverfahren und eine Lackieranlage zum Lackieren eines Bauteils mit einem Dekor, insbesondere zum Lackieren eines Kraftfahrzeugkarosseriebauteils.
Bei der Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen besteht teilweise der Wunsch nach einer mehrfarbigen Lackierung, wobei das Kraftfahrzeugkarosseriebauteil mit einem Dekor (z. B. Zierstreifen, Designerstreifen, Muster, Grafik oder Kontrastfläche) versehen wird.
Eine Möglichkeit für eine solche Dekorlackierung besteht darin, dass entsprechende Folien auf den Basislack oder auf den Klarlack aufgeklebt werden, wobei derartige Folien auch mit einem Klarlack überlackiert werden können.
Eine andere Möglichkeit zur Realisierung einer solchen Dekorlackierung besteht darin, dass nach dem Auftragen und Einbrennen des Klarlacks das gewünschte Dekor mittels Abkleben gestaltet wird, wobei die freie Fläche dann automatisch oder von Hand auslackiert wird. Nach diesem Aufbringen des Dekors kann dann eine weitere Klarlackschicht auf das Dekor aufgebracht werden.
In wenigen Ausnahmefällen (z. B. bei Luxuslimousinen) werden Zierstreifen von Hand mit einem Pinsel aufgetragen, was sich jedoch nicht für die Massenproduktion eignet.
Falls das Dekor aus einer Kontrastfläche mit einer abweichenden Farbe besteht, so kann die Kraftfahrzeugkarosserie nacheinander zweimal durch dieselbe Lackierlinie gefahren werden oder zwei separate Linien nacheinander durchfahren, wobei jeweils Basislack und Klarlack aufgetragen wird. Hierbei werden jeweils die nicht zu lackierenden Teilbereiche der Kraftfahrzeugkarosserie abgeklebt.
Bei bekannten Lackierverfahren für eine Dekorlackierung könnte man die als Untergrund für das Dekor dienende Basislack- und Klarlackschicht zwischentrocknen und einbrennen, wobei sich das Zwischentrocknen und das Einbrennen über die gesamte Bauteiloberfläche erstrecken würde, was mit einem entsprechend großen Energie- und Zeitaufwand verbunden wäre.
Die Entwicklung eines Lackierverfahrens, welches ohne weitere Hilfsmittel randscharf und oversprayfrei Beschichtungsmittel oder Lacke aufträgt ( DE 10 2013 002 413.7 , DE 10 2013 002 412.9 , DE 10 2013 002 411.0 , DE 10 2013 002 433.1 ) ermöglicht die Herstellung von Dekoren, Mustern oder Kontrastflächen ohne Abkleben. Mit einem solchen Verfahren kann das Dekor, das Muster oder die Kontrastfarbe zum Beispiel direkt auf einen Basislack aufgebracht werden. Dazu ist allerdings (zumindest bei wasserbasierten Basislacken) die Vortrocknung desselben erforderlich. Nach dem Stand der Technik würde hierfür das Beschichtungsobjekt komplett durch einen Konvektionstrockner gefördert. Vor dem Auftrag der Klarlackschicht muss erneut der Gehalt der flüchtigen Bestandteile in der Dekor-, Muster- oder Kontrastschicht soweit erniedrigt werden, dass es zu keinen Störungen in der Klarlackschicht kommt. Nach dem Stand der Technik bedeutet dies einen erneuten Durchlauf des kompletten Bauteils durch einen Trockner mit daran anschließender Abkühlung. Dieser Vorgang erfordert einen hohen Energieeinsatz. Nach dem Stand der Technik würde das oversprayfreie Lackierverfahren damit nur Einsparungen durch den Entfall der Abklebematerialien ermöglichen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein entsprechend verbessertes Lackierverfahren und eine verbesserte Lackieranlage zum Lackieren eines Bauteils mit einem Dekor zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Lackierverfahren bzw. durch eine erfindungsgemäße Lackieranlage gemäß den Nebenansprüchen gelöst.
Das erfindungsgemäße Lackierverfahren sieht zunächst vor, dass mindestens eine Lackschicht auf das Bauteil aufgebracht wird, die dann als Grundlage für das Dekor dienen kann.
Vorzugsweise handelt es sich bei dieser Lackschicht um eine Basislackschicht, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und deshalb nicht näher beschrieben werden muss. Hierbei ist zu erwähnen, dass die im Rahmen der Erfindung erwähnte Lackschicht in der Regel nicht die unterste Lackschicht ist, die auf das Bauteil aufgebracht wird. Bei einem typischen Mehrschichtlack zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen befinden sich unter dieser Lackschicht vorzugsweise noch weitere Lackschichten, wie beispielsweise eine kathodische Tauchlackierung (KTL) oder eine Füllerschicht. Ferner ist zu erwähnen, dass die Erfindung hinsichtlich der Lackschicht nicht beschränkt ist auf einen Nasslack. Vielmehr kann die Lackschicht im Rahmen der Erfindung auch aus Pulverlack bestehen.
Weiterhin sieht das erfindungsgemäße Lackierverfahren in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik vor, dass ein flächenmäßig begrenztes Dekor (z. B. Zierstreifen, Grafik, Kontrastfläche oder Muster) auf das Bauteil aufgebracht wird. Das Dekor wird hierbei auf die Lackschicht aufgebracht. Eine Möglichkeit hierzu besteht darin, dass das Dekor direkt auf die Lackschicht aufgebracht wird, d. h. ohne eine dazwischenliegende weitere Schicht. Eine andere Möglichkeit sieht dagegen vor, dass das Dekor mittelbar auf die Lackschicht aufgebracht wird, d. h. mit einer dazwischenliegenden weiteren Schicht.
Hinsichtlich der Aufbringung des Dekors wird auch auf die oben schon erwähnte Patentanmeldung DE 10 2013 002 433.1 verwiesen, so dass der Inhalt dieser Patentanmeldung der vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen ist.
Vorteilhafterweise erfolgt die Applikation des Dekors mit einem geeigneten Verfahren, welches in der Lage ist ein Beschichtungsmittel randscharf und oversprayfrei aufzutragen, wie es z. B. in der oben ebenfalls erwähnten Patentanmeldung DE 10 2013 002 412.9 beschrieben ist.
Bei dem erfindgungsgemäß zur Lackaufbringung verwendeten Applikator könnte es sich um an sich bekannte Geräte einschließlich Zerstäubern, Druckköpfen, Düsenanordnungen oder dergleichen handeln. Insbesondere kann es sich aber um ein Gerät handeln, das sich für das oben erwähnte Lackierverfahren eignet, welches ohne weitere Hilfsmittel randscharf und oversprayfrei Lack- oder andere Beschichtungsmittel aufträgt.
Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff eines Dekors ist nicht auf die vorstehend erwähnten Zier-, Design- oder Dekorstreifen beschränkt. Vielmehr umfasst der Begriff eines Dekors im Rahmen der Erfindung auch Grafiken, Bilder und Ähnliches. Ein weiteres Beispiel eines Dekors ist die Lackierung einer Teilfläche (z. B. eines Dachholms oder einer Dachfläche einer Kraftfahrzeugkarosserie), die in einer anderen Farbe lackiert werden soll als die sonstige Kraftfahrzeugkarosserie. Allgemein umfasst der Begriff eines Dekors also im Rahmen der Erfindung jegliche Teilflächen einer Bauteiloberfläche, die mit einem anderen Beschichtungsmittel (z. B. in einem anderen Farbton oder in einem anderen Glanzgrad) beschichtet werden sollen als der Rest der Bauteiloberfläche. Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff eines Dekors bedeutet vorzugsweise, dass das Dekor nur eine Teilfläche der Bauteiloberfläche abdeckt, d. h. nicht die gesamte Bauteiloberfläche. Weiterhin impliziert der Begriff eines Dekors vorzugsweise, dass das Dekor nicht flächig durchgehend ist, sondern die Bauteiloberfläche lediglich bei den jeweiligen Dekordetails (z. B. Linien) abdeckt.
Darüber hinaus sieht das erfindungsgemäße Lackierverfahren vor, dass das Bauteil getrocknet wird, um den Gehalt an flüchtigen Bestandteilen in der Lackschicht bzw. in dem Dekor zu reduzieren und unter die für den weiteren Lackierprozess notwendige Restfeuchte zu bringen. Beispielsweise liegt die Restfeuchte bei wässrigen Lacksystemen in üblichen Lackierprozessen nach der Zwischentrocknung zwischen 5–20%, im Wesentlichen zwischen 8–15%. Die Restfeuchte bei Lacksystemen auf Basis organischer Lösemittel kann sich hiervon deutlich unterscheiden, spielt dabei aber eine eher untergeordnete Rolle, da aufgrund der organischen Lösemittel die Verdunstung so schnell ist, dass keine Prozeßprobleme (beispielsweise Kocher oder Nadelstiche bzw. Vermattungen) durch im Film verbliebenes Lösemittel auftreten.
Das erfindungsgemäße Lackierverfahren unterscheidet sich nun vom Stand der Technik dadurch, dass das Bauteil nur flächenmäßig begrenzt innerhalb eines bestimmten Trocknungsbereichs getrocknet wird, der nicht die gesamte Bauteiloberfläche umfasst, wobei der Trocknungsbereich den Dekorbereich mindestens teilweise umfasst. Der erfindungsgemäß vorgesehene Trocknungsschritt hat also einen wesentlich geringeren Zeit- und Energieverbrauch, da nicht die gesamte Bauteiloberfläche getrocknet wird, sondern nur der flächenmäßig begrenzte Trocknungsbereich.
Das erfindungsgemäße Lackierverfahren ist dabei nicht auf einen bestimmten Lacktyp (zum Beispiel wässrig, lösemittelhaltig, UV-trocknend) beschränkt.
In einer Variante des erfindungsgemäßen Lackierverfahrens wird die Lackschicht vor dem Aufbringen des Dekors auf ihrer gesamten Bauteiloberfläche getrocknet. Anschließend wird dann das flächenmäßig begrenzte Dekor auf die getrocknete Lackschicht aufgebracht. Schließlich wird das Dekor dann getrocknet, wobei diese Trocknung des Dekors flächenmäßig begrenzt innerhalb des Trocknungsbereiches erfolgt und nicht die gesamte Bauteiloberfläche umfasst. Bei dieser Erfindungsvariante tritt die Einsparung an Zeit und Energie also bei der flächenmäßig begrenzten Trocknung des Dekors auf.
In einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Lackierverfahrens wird dagegen die Lackschicht vor dem Aufbringen des Dekors nur flächenmäßig begrenzt innerhalb des Trocknungsbereiches getrocknet, wobei der flächenmäßig begrenzte Trocknungsbereich den späteren Dekorbereich mindestens teilweise umfasst. Nach dieser flächenmäßig begrenzten Trocknung der Lackschicht wird dann das Dekor in dem Dekorbereich auf die Lackschicht aufgebracht. Bei dieser Erfindungsvariante tritt die Einsparung an Zeit und Energie also bei der flächenmäßig begrenzten Trocknung der Lackschicht auf, da die Lackschicht nicht auf der gesamten Bauteiloberfläche getrocknet wird, sondern nur innerhalb des Trocknungsbereichs.
In einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lackierverfahrens stimmen der Trocknungsbereich und der Dekorbereich flächenmäßig überein, d. h. jeder Punkt des Trocknungsbereichs liegt auch innerhalb des Dekorbereichs und umgekehrt.
Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass der Trocknungsbereich den Dekorbereich vollständig einschließt und größer ist als der Dekorbereich.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass der Dekorbereich größer ist als der Trocknungsbereich und den Trocknungsbereich vollständig einschließt, wobei der Trocknungsbereich lediglich den Umfangsrand des Dekorbereichs abdeckt. Die Trocknung am Umfangsrand des Dekorbereichs ist wichtig, damit der Umfangsrand des Dekorbereichs nicht verläuft, was optisch inakzeptabel wäre.
Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass der Dekorbereich größer ist als der Trocknungsbereich, wobei der Trocknungsbereich den Umfangsrand des Dekorbereichs abdeckt und nach außen über den Umfangsrand des Dekorbereichs hinausragt.
Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Trocknungsarten zu unterscheiden, nämlich zum einen die aus dem Stand der Technik bekannte, flächenmäßig unbegrenzte Trocknung des Bauteils auf seiner gesamten Bauteiloberfläche einerseits und die erfindungsgemäß vorgesehene flächenmäßig begrenzte Trocknung des Bauteils innerhalb des Trocknungsbereichs andererseits. Diese beiden verschiedenen Trocknungsarten führen in der Regel zu einem bestimmten Restfeuchtegrad nach der Trocknung.
In einer Variante der Erfindung ist der bei der flächenmäßig begrenzten Trocknung erreichte Restfeuchtegrad im Wesentlichen gleich dem bei der flächenmäßig unbegrenzten, herkömmlichen Trocknung erreichten Restfeuchtegrad.
Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass der bei der flächenmäßig begrenzten Trocknung erreichte Restfeuchtegrad kleiner ist als der bei der flächenmäßig unbegrenzten Trocknung erreichte Restfeuchtegrad.
Schließlich besteht auch noch die Möglichkeit, dass der bei der flächenmäßig begrenzten Trocknung erreichte Restfeuchtegrad größer ist als der bei der flächenmäßig unbegrenzten Trocknung erreichte Restfeuchtegrad.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Lackschicht bei der flächenmäßig begrenzten Trocknung nur so weit getrocknet, wie es zum Aufbringen des Dekors erforderlich ist (gekennzeichnet z. B. durch gleichmäßige Ausprägung des Dekors, guten Verlauf des Dekors, kein Vermischen des Dekorlacks mit dem Untergrundlack, kein Absinken des Dekorlacks in den Untergrundlack). Hierbei erfolgt die Trocknung bei der flächenmäßig begrenzten Trocknung dagegen nicht so weitgehend, dass der Restfeuchtegrad ausreichend ist, um eine Klarlackschicht einwandfrei auf die Lackschicht aufbringen zu können.
Im Rahmen der Erfindung können verschiedene Trocknungsverfahren eingesetzt werden, die teilweise an sich aus dem Stand der Technik bekannt sind und deshalb nicht näher beschrieben werden müssen.
Beispielsweise kann die Trocknung durch Bestrahlen des zu trocknenden Bauteils mit einer Strahlung erfolgen. Bei der Strahlung kann es sich beispielsweise um elektromagnetische Strahlung handeln, z. B. Mikrowellenstrahlung, Infrarot-Strahlung oder Ultraviolett-Strahlung, oder aber auch um Beschuss mit Elektronen. Die elektromagnetische Strahlung kann beispielsweise durch Leuchtdioden (LEDs: Light-emitting diodes), organische Leuchtdioden (OLEDs: Organic light-emitting diodes), Halogen-Glühlampen oder Carbon-Infrarot-Strahler erzeugt werden.
Beispielsweise kann die elektromagnetische Strahlung kurzwellig sein mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,8 μm–1,2 μm. Die Strahlung kann jedoch auch mittelwellig sein mit einer Wellenlänge im Bereich von 1,2 μm–4 μm. Ferner besteht auch die Möglichkeit, dass die Strahlung langwellig ist mit einer Wellenlänge im Bereich von 4 μm–10 μm. Schließlich besteht auch noch die Möglichkeit, dass es sich bei der Strahlung um Mikrowellenstrahlung handelt, die beispielsweise eine Wellenlänge in der Größenordnung von einigen cm (1–100 cm) aufweisen kann. Ebenso besteht die Möglichkeit, mit UV-Strahlung zu trocknen, wenn die Lacke dafür geeignet sind.
Die Strahlungsquelle an sich kann aber auch scharf begrenzt und/oder gerichtet sein (zum Beispiel vom Typ eines Lasers), um zumindest einen Teil der zu trocknenden Fläche zu bestrahlen und zu trocknen.
Alternativ oder zusätzlich kann das Bauteil durch Lufttrocknung getrocknet werden, beispielsweise mit kalter Luft (Lufttemperatur von 0°C bis +40°C), warmer Luft (Lufttemperatur von +40°C bis +300°C) und/oder mit trockener Luft mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von weniger als 20%, 10%, 5% oder 1%.
Schließlich besteht auch noch die Möglichkeit einer Unterdrucktrocknung, wobei das zu trocknende Bauteil einem lokalen Unterdruck ausgesetzt wird.
Die vorstehend erwähnte Unterdrucktrocknung kann beispielsweise mittels einer Saugglocke erfolgen, die über die zu trocknende Bauteilteiloberfläche geführt wird und einen örtlich begrenzten Unterdruck erzeugt.
Bei der vorstehend beschriebenen Trocknung durch Strahlung oder Luft kann der flächenmäßig begrenzte Trocknungsbereich durch eine Blende maskiert werden, so dass die Strahlung oder ein Luftstrom im Wesentlichen nur auf den Trocknungsbereich trifft.
Zu der vorstehend erwähnten Lufttrocknung ist zu erwähnen, dass ein Luftstrom durch einen Diffusor auf die zu trocknende Bauteiloberfläche gerichtet werden kann, so dass der Luftstrom diffus auf die zu trocknende Bauteiloberfläche auftrifft. Beispielsweise kann der Diffusor ein Drahtgeflecht, porös gesintertes Metall oder porös gesinterte Keramik aufweisen oder aus porös gesintertem Kunststoff bestehen.
Vorteilhafterweise kann die Strahlungstrocknung mit Lufttrocknung (kalt, warm, trocken) und/oder Unterdrucktrocknung kombiniert werden.
Darüber hinaus kann der Luftstrom zum Trocknen des Bauteils durch mindestens eine Düse auf die zu trocknende Bauteiloberfläche gerichtet werden. In einer Variante der Erfindung sind mehrere Düsen parallel zueinander und vorzugsweise rechtwinklig zu der zu trocknenden Bauteiloberfläche ausgerichtet. Es besteht jedoch alternativ die Möglichkeit, dass die Düsen parallel zueinander und schräg zu der zu trocknenden Bauteiloberfläche ausgerichtet sind. Ferner besteht alternativ die Möglichkeit, dass die Düsen am Umfangsrand des Trocknungsbereiches schräg nach innen und in der Mitte des Trocknungsbereichs im Wesentlichen rechtwinklig zu der zu trocknenden Bauteiloberfläche ausgerichtet sind.
Die Kombination von schräg und rechtwinklig ausgerichteten Düsen ist aber nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten möglich, bei denen beide Düsenarten in unterschiedlichster Art und Weise auf der Trocknungseinheit angeordnet werden. Der Düsenaustritt kann rund, oval oder auch schlitzförmig sein.
Die Düsen können auch diffus, d. h. in vielen voneinander verschiedenen Winkeln angeordnet sein und hierbei keiner Symmetrie unterliegen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Bauteil mittels einer Trocknungseinheit getrocknet, die beispielsweise Luft oder Strahlung abgeben kann, um das Bauteil zu trocknen. Hierbei ist vorteilhaft, wenn die Trocknungseinheit eine Form aufweist, die an die Form des zu trocknenden Bauteils angepasst ist. Beispielsweise kann die Trocknungseinheit deshalb eine ebene, konvexe oder konkave Form aufweisen.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Trocknungseinheit gemeinsam mit dem Applikator entlang einer Lackierbahn über das Bauteil bewegt, insbesondere durch einen mehrachsigen Lackierroboter. Hierbei besteht die Möglichkeit, dass auf einer gemeinsamen Lackierbahn sowohl die Trocknungseinheit das Bauteil trocknet als auch der Applikator das Dekor aufträgt.
Eine Möglichkeit besteht hierbei darin, dass die Trocknungseinheit in Bahnrichtung vor dem Applikator angeordnet ist, so dass die Lackschicht zunächst von der Trocknungseinheit getrocknet wird, woraufhin der nachfolgende Applikator dann das Dekor auf die zwischengetrocknete Lackschicht aufträgt.
Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass die Trocknungseinheit in Bahnrichtung hinter dem Applikator angeordnet ist, so dass bei einer Bewegung zunächst der Applikator das Dekor aufträgt und dann die nachfolgende Trocknungseinheit das zuvor aufgebrachte Dekor flächenmäßig begrenzt trocknet.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass das Trocknen und Auftragen des Dekors auf getrennten Bewegungsbahnen zeitlich nacheinander erfolgt. Beispielsweise kann zunächst eine Bewegungsbahn der Trocknungseinheit erfolgen, wobei die Trocknungseinheit dann die Lackschicht flächenmäßig begrenzt trocknet. Anschließend erfolgt dann eine zweite Bewegungsbahn, bei welcher der Applikator das Dekor aufträgt. Es ist jedoch auch umgekehrt möglich, dass auf der ersten Bewegungsbahn zunächst das Dekor aufgetragen wird und bei der folgenden zweiten Bewegungsbahn dann die Trocknungseinheit das Dekor trocknet.
Die Erfindung umfasst verschiedene bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Lackierverfahrens mit einer unterschiedlichen Abfolge der einzelnen Verfahrensschritte.
In einer Erfindungsvariante wird zunächst eine Basislackschicht auf das Bauteil aufgebracht. Die Basislackschicht wird dann auf der gesamten Bauteiloberfläche zwischengetrocknet, beispielsweise durch Lufttrocknung mit einer Lufttemperatur von +60°C bis +80°C. Nach dieser Zwischentrocknung und folgender Abkühlung der Basislackschicht wird dann das Dekor auf die zwischengetrocknete Basislackschicht aufgebracht. Anschließend erfolgt dann eine flächenmäßig begrenzte Trocknung des Dekors innerhalb des Trocknungsbereichs, wobei der Trocknungsbereich den Dekorbereich mindestens teilweise einschließt. Schließlich wird dann noch eine Klarlackschicht auf die Basislackschicht und das Dekor aufgebracht.
In einer anderen Erfindungsvariante wird zunächst eine Basislackschicht auf das Bauteil aufgebracht. Anschließend erfolgt dann eine flächenmäßig begrenzte Trocknung der Basislackschicht innerhalb des Trocknungsbereichs, wobei der Trocknungsbereich den späteren Dekorbereich einschließt. Daraufhin wird dann das Dekor auf die flächenmäßig begrenzt zwischengetrocknete Basislackschicht innerhalb des Dekorbereichs aufgebracht. In einem nächsten Schritt erfolgt dann eine Zwischentrocknung der Basislackschicht und des Dekors auf der gesamten Bauteiloberfläche, beispielsweise durch Lufttrocknung mit einer Lufttemperatur von +60°C bis +80°C. Schließlich wird dann eine Klarlackschicht auf die Basislackschicht und das Dekor aufgetragen.
In einer weiteren möglichen Erfindungsvariante wird zunächst eine Basislackschicht auf das Bauteil aufgebracht. Anschließend erfolgt dann eine flächenmäßig begrenzte Trocknung der Basislackschicht innerhalb des Trocknungsbereichs, wobei der Trocknungsbereich den späteren Dekorbereich einschließt. Danach wird dann das Dekor auf die zwischengetrocknete Basislackschicht innerhalb des Dekorbereichs aufgebracht. In einem weiteren Schritt erfolgt dann eine flächenmäßig begrenzte Trocknung der Basislackschicht und des Dekors innerhalb des Trocknungsbereichs, wobei der Trocknungsbereich den Dekorbereich einschließt. Schließlich wird dann wie bei anderen Erfindungsvarianten eine Klarlackschicht auf die Basislackschicht und das Dekor aufgebracht.
Noch eine weitere Erfindungsvariante sieht dagegen vor, dass zunächst eine Basislackschicht auf das Bauteil aufgebracht wird. Anschließend erfolgt dann eine flächenmäßig begrenzte Trocknung der Basislackschicht innerhalb des Trocknungsbereichs, wobei der Trocknungsbereich den späteren Dekorbereich einschließt. In einem weiteren Schritt erfolgt dann ein Aufbringen des Dekors auf die flächenmäßig begrenzt zwischengetrocknete Basislackschicht innerhalb des Dekorbereichs. Schließlich wird dann eine Klarlackschicht auf die Basislackschicht und das Dekor aufgebracht.
Gemäß einer anderen Erfindungsvariante ist dagegen vorgesehen, dass zunächst eine Basislackschicht auf das Bauteil aufgebracht wird, wobei die Basislackschicht dann einer Zwischentrocknung auf der gesamten Bauteiloberfläche ausgesetzt wird, beispielsweise durch Lufttrocknung mit einer Lufttemperatur von +60°C bis +80°C. Anschließend wird dann eine Klarlackschicht auf die zwischengetrocknete Basislackschicht aufgebracht. In einem weiteren Schritt ist dann vorgesehen, dass die Klarlackschicht flächenmäßig begrenzt innerhalb des Trocknungsbereichs getrocknet wird, wobei der Trocknungsbereich den späteren Dekorbereich einschließt. Anschließend wird dann das Dekor innerhalb des Dekorbereichs aufgebracht. Schließlich erfolgt dann ein Trocknen der Klarlackschicht und des Dekors auf dem gesamten Bauteil, insbesondere durch Lufttrocknung, beispielsweise mit einer Lufttemperatur von +130°C bis +150°C. Diese Trocknung der Klarlackschicht und des Dekors ist also von der vorstehend beschriebenen Zwischentrocknung bei den anderen Erfindungsvarianten zu unterscheiden, da die Zwischentrocknung mit einer geringeren Lufttemperatur von +60°C bis +80°C erfolgt.
Noch eine weitere Erfindungsvariante sieht vor, dass zunächst eine Basislackschicht auf das Bauteil aufgebracht wird. Anschließend erfolgt dann eine Zwischentrocknung der Basislackschicht auf der gesamten Bauteiloberfläche, beispielsweise durch Lufttrocknung mit einer Lufttemperatur von +60°C bis +80°C. In einem weiteren Schritt wird dann eine Klarlackschicht auf die zwischengetrocknete Basislackschicht aufgebracht. Die Klarlackschicht wird dann in einem nächsten Schritt getrocknet und zwar auf der gesamten Bauteiloberfläche, insbesondere durch Lufttrocknung mit einer Lufttemperatur von +130°C bis +150°C. Anschließend wird dann das Dekor innerhalb des Dekorbereichs auf die Klarlackschicht aufgebracht. Schließlich erfolgt dann eine flächenmäßig begrenzte Trocknung des Dekors innerhalb des Trocknungsbereichs, wobei der Trocknungsbereich den Dekorbereich einschließt.
Ferner ist eine Erfindungsvariante denkbar, bei der wieder zunächst eine Basislackschicht auf das Bauteil aufgebracht wird. Anschließend wird dann eine Klarlackschicht auf die Basislackschicht aufgebracht, wobei die Klarlackschicht ohne eine zwischenzeitliche Trocknung nass-in-nass auf die Basislackschicht aufgetragen wird. Die Klarlackschicht und die Basislackschicht werden dann auf dem gesamten Bauteil getrocknet, insbesondere durch Lufttrocknung, beispielsweise bei einer Lufttemperatur von +130°C bis +150°C. Anschließend wird dann das Dekor innerhalb des Dekorbereichs aufgebracht. Schließlich kann dann noch eine flächenmäßig begrenzte Trocknung des Dekors innerhalb des Trocknungsbereichs erfolgen, wobei der Trocknungsbereich den Dekorbereich einschließt.
Eine weitere Erfindungsvariante sieht dagegen vor, dass zunächst eine Basislackschicht auf das Bauteil aufgebracht wird. In einem weiteren Schritt erfolgt dann ein Aufbringen des Dekors. Anschließend erfolgt dann eine flächenmäßig begrenzte Trocknung der Dekorlackschicht. Schließlich wird dann eine Klarlackschicht auf die Basislackschicht und das Dekor aufgebracht.
Die vorstehend beschriebenen verschiedenen Erfindungsvarianten können auch mit zusätzlichen weiteren Verfahrensschritten kombiniert werden, die vorgeordnet, nachgeordnet oder zwischen die vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte eingeschoben sind.
Ferner ist zu bemerken, dass die oben und in den Ansprüchen erwähnten Temperaturbereiche nicht einschränkend zu verstehen sind, sondern in manchen Fällen auch über- oder unterschritten werden können.
Schließlich beansprucht die Erfindung auch Schutz für eine erfindungsgemäße Lackieranlage zum Aufbringen einer Dekorlackierung. Die erfindungsgemäße Lackieranlage weist in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik eine Applikationseinrichtung zum Aufbringen einer Lackschicht auf. Bei dieser Applikationseinrichtung kann es sich beispielsweise um einen herkömmlichen Lackierroboter mit einem Rotationszerstäuber handeln.
Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Lackieranlage in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik eine Applikationseinrichtung auf, um das flächenmäßig begrenzte Dekor auf das Bauteil aufzubringen. Bei dieser Applikationseinrichtung kann es sich beispielsweise um einen herkömmlichen Rotationszerstäuber handeln, insbesondere aber um einen Applikator, wie er beispielsweise in DE 10 2013 002 413.7 , DE 10 2013 002 412.9 und DE 10 2013 002 411.0 beschrieben ist, so dass der Inhalt dieser Patentanmeldungen der vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen ist.
Darüber hinaus umfasst die Erfindung auch eine Trocknungseinheit zum Trocknen des Bauteils zum Reduzieren des Gehalts an flüchtigen Bestandteilen. Die erfindungsgemäße Lackieranlage zeichnet sich nun dadurch aus, dass die Trocknungseinrichtung so ausgebildet ist und betrieben wird, dass das Bauteil nur flächenmäßig begrenzt innerhalb eines bestimmten Trocknungsbereiches getrocknet wird, wobei der Trocknungsbereich den Dekorbereich mindestens teilweise umfasst.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Trocknungseinheit und die Applikationseinrichtung zum Aufbringen des Dekors gemeinsam von einem mehrachsigen Roboter geführt werden.
Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass die Trocknungseinheit einerseits und die Applikationseinrichtung zum Aufbringen der Lackschicht bzw. die Applikationseinrichtung zum Aufbringen des Dekors andererseits von getrennten Robotern geführt werden.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1–7 verschiedene Varianten eines erfindungsgemäßen Lackierverfahrens in Form eines Flussdiagramms,
8A–8E verschiedene Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Trocknungseinheit zum Trocknen des Bauteils,
9A–9E verschiedene Querschnittsansichten durch ein beschichtetes Bauteil mit dem Trocknungsbereich und dem Dekorbereich,
10 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Trocknungseinheit zur Strahlungstrocknung mit einer Blende zur Maskierung des Trocknungsbereichs,
11 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der Bedeutung des Abstands der Trocknungseinheit,
12A–12E schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsformen von Trocknungseinheiten,
13 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Trocknungseinheit,
14A–14E verschiedene Diagramme zur Verdeutlichung der Verringerung des Restfeuchtegrads durch die Trocknung,
15A–15D verschiedene schematische Darstellungen zur Lufttrocknung mit einem Diffuser bzw. mit Düsen,
16 eine schematische Darstellung eines Roboters mit einer Trocknungseinheit und einem Applikator, sowie
17 eine schematische Darstellung von einem Roboter zum Auftragen des Dekors und einem weiteren Roboter zum Trocknen der Bauteiloberfläche.
Die 1–7 zeigen verschiedene Erfindungsvarianten eines Lackierverfahrens zur Dekorlackierung jeweils in Form eines Flussdiagramms. Die verschiedenen Erfindungsvarianten unterscheiden sich im Wesentlichen in der Reihenfolge ihrer Verfahrensschritte. Im Folgenden werden deshalb zunächst die einzelnen Verfahrensschritte der Erfindungsvarianten gemäß den 1–7 beschrieben.
In einem Verfahrensschritt BC (BC: Base Coat) wird eine Basislackschicht auf die Bauteiloberfläche des zu lackierenden Bauteils (z. B. Kraftfahrzeugkarosseriebauteil) aufgebracht. Die Basislackschicht kann einschichtig sein oder aus zwei Basislackschichten (BC1 + BC2) bestehen. Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Basislackschicht wahlweise aus Nasslack oder Pulverlack bestehen kann. Die Basislackschicht wird vorzugsweise in herkömmlicher Weise mit einem Rotationszerstäuber oder einem Luftzerstäuber aufgebracht, der von einem mehrachsigen Lackierroboter geführt wird.
In einem Verfahrensschritt ZTR (ZTR: Zwischentrocknen) wird dann die gesamte Bauteiloberfläche zwischengetrocknet. Beispielsweise kann dieses Zwischentrocknen durch Lufttrocknen erfolgen, beispielsweise mit einer Lufttemperatur von +60°C bis +80°C. Jeweils ist zu erwähnen, dass im Rahmen der Zwischentrocknung die gesamte Bauteiloberfläche getrocknet wird, wozu das zu trocknende Bauteil beispielsweise in eine Trocknungskammer eingeführt werden kann, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist.
In einem Schritt DC (DC: Decor Coat) wird dann ein Dekor (z. B. Zierstreifen, Grafik, Kontrastfläche oder Muster) auf das Bauteil aufgebracht, wobei das Dekor flächenmäßig auf einen bestimmten Dekorbereich begrenzt ist und sich nicht über die gesamte Bauteiloberfläche erstreckt.
In einem Schritt PTR (PTR: Partielles Trocknen) erfolgt dann ein flächenmäßig begrenztes (partielles) Trocknen innerhalb eines Trocknungsbereichs, der das Dekor mindestens teilweise umfasst. Dieses flächenmäßig begrenzte Trocknen kann beispielsweise durch Lufttrocknen oder durch Bestrahlung der Bauteiloberfläche erfolgen, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und im Übrigen auch später noch detailliert beschrieben wird.
In einem Schritt CC (CC: Clear Coat) wird dann eine Klarlackschicht aufgetragen. Hierbei ist zu erwähnen, dass die Klarlackschicht einschichtig oder mehrschichtig sein kann. Weiterhin ist zu erwähnen, dass es sich bei dem Klarlack um einen Einkomponenten-Klarlack oder um einen Zweikomponenten-Klarlack handeln kann.
Grundsätzlich gilt, dass im Bereich der Automobilserienlackierung das Bauteil zumindest nach dem letzten Lackierschritt durch eine geeignete Einrichtung getrocknet bzw. eingebrannt wird. Wenn nachfolgend als letzter Schritt das Aufbringen einer Klarlackschicht beschrieben wird, so beinhaltet dies auch die Trocknung dieser letzten Klarlackschicht, sofern nicht lufttrocknende Lacke (z. B. Zweikomponenten-Lacke) verwendet werden.
Schließlich umfassen einige der Erfindungsvarianten noch einen weiteren Verfahrensschritt TR (TR: Trocknung), in dem die gesamte Bauteiloberfläche vollständig getrocknet wird. Diese Trocknung erfolgt beispielsweise durch Lufttrocknung mit einer höheren Lufttemperatur von beispielsweise +130°C bis +150°C. Bei der Trocknung im Schritt TR ist die Lufttemperatur also wesentlich höher als bei der Zwischentrocknung in dem Schritt ZTR.
Die in den 1–7 dargestellten Erfindungsvarianten unterscheiden sich durch die Reihenfolge der vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte wie folgt:
1: BC → ZTR → DC → PTR → CC.
2: BC → PTR → DC → ZTR → CC.
3: BC → PTR → DC → PTR → CC.
4: BC → PTR → DC → CC.
5: BC → ZTR → CC → PTR → DC → TR.
6: BC → ZTR → CC → TR → DC → PTR.
7: BC → CC → ZTR → DC → PT.
Die 8A–8E zeigen verschiedene Ausführungsformen einer Trocknungseinheit 1 zur Trocknung einer Beschichtung auf einem Bauteil 2, wobei die Trocknungseinheit 1 beispielsweise einen Luftstrom auf die Bauteiloberfläche des Bauteils 2 abgeben kann.
Die einzelnen Figuren unterscheiden sich hier durch die Formgebung des Bauteils und die entsprechend angepasste Formgebung der Trocknungseinheit. Die Trocknungseinheit 1 einerseits und das Bauteil 2 andererseits haben also komplementär angepasste Formen.
So ist das Bauteil 2 in 8A eben, so dass auch die Trocknungseinheit 1 im Wesentlichen eben ist.
Bei der Erfindungsvariante gemäß 8B ist das Bauteil 2 konvex, so dass die Trocknungseinheit 1 entsprechend konkav geformt ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 8C ist das Bauteil 2 dagegen konkav, so dass die Trocknungseinheit 1 entsprechend angepasst konvex ist.
Bei der Erfindungsvariante gemäß 8D weist das Bauteil 2 eine in der Zeichnung nach oben hervorspringende Bauteilkante auf, so dass die Trocknungseinheit 1 entsprechend angepasst ist.
Schließlich weist die Trocknungseinheit 1 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 8E eine hervorspringende Kante auf, die rechtwinklig zur Zeichnungsebene verläuft.
Die 9A–9E zeigen verschiedene Querschnittsansichten eines Bauteils 2 mit einer Basislackschicht 3 und einem auf die Basislackschicht 3 aufgebrachten Dekor 4 innerhalb eines Dekorbereichs. Weiterhin zeigen die Zeichnungen schematisch einen Trocknungsbereich 5, wobei die Basislackschicht 3 innerhalb des Trocknungsbereichs 5 flächenmäßig begrenzt getrocknet wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 9A stimmen der Dekorbereich des Dekors 4 und der Trocknungsbereich 5 exakt deckungsgleich überein.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 9B ist der Trocknungsbereich 5 größer als der Dekorbereich des Dekors 4 und schließt den Dekorbereich vollständig mit ein.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 9C zeigt dagegen, dass der Trocknungsbereich 5 nur einen Teil des Dekorbereichs des Dekors 5 abdeckt und zwar den Umfangsrand des Dekors 4.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 9D stimmt teilweise mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 9A überein. Allerdings ist die Trocknungstiefe des Trocknungsbereichs 5 hierbei geringer als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 9A.
Auch das Ausführungsbeispiel gemäß 9E stimmt teilweise mit dem vorstehend gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß 9A überein. Allerdings ist die Trocknungstiefe des Trocknungsbereichs 5 hierbei größer und reicht durch die Basislackschicht 3 hindurch bis an das Bauteil 2 heran.
10 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Trocknungseinheit 1, welche das Dekor 4 durch Bestrahlung trocknet, beispielsweise mittels Infrarotstrahlung.
Hierbei ist auch eine Blende 6 dargestellt, welche die Bauteiloberfläche maskiert und die zu Trocknungszwecken dienende Strahlung nur im Bereich des Dekors 4 durchlässt, so dass die Trocknungseinheit 1 die Bauteiloberfläche flächenmäßig begrenzt innerhalb des Dekorbereichs trocknet.
11 zeigt eine weitere Abwandlung mit einer Angabe eines Abstands a zwischen der Trocknungseinheit 1 und der Bauteiloberfläche. Dadurch soll verdeutlicht werden, dass der Abstand a eine wesentliche Bedeutung für die korrekte Trocknung hat.
Die 12A bis 12E zeigen verschiedene Arten von Trocknungseinheiten 1.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 12A gibt die Trocknungseinheit 1 ausschließlich elektromagnetische Strahlung (z. B. Infrarot-Strahlung) zur Trocknung der Bauteiloberfläche ab.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 12B gibt die Trocknungseinheit 1 ausschließlich einen Luftstrom zur Lufttrocknung der Bauteiloberfläche ab.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 12C kombiniert eine Trocknung durch einen Luftstrom und durch elektromagnetische Strahlung (z. B. Infrarot-Strahlung).
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 12D weist die Trocknungseinheit 1 zusätzlich eine Unterdruckglocke 7 auf, die über die Bauteiloberfläche geführt wird, um die Bauteiloberfläche durch Unterdruck zu trocknen. Darüber hinaus gibt die Trocknungseinheit 1 hierbei auch elektromagnetische Strahlung (z. B. Infrarot-Strahlung) auf die Bauteiloberfläche ab. Dieses Ausführungsbeispiel kombiniert also eine Unterdrucktrocknung mit einer Strahlungstrocknung.
Schließlich zeigt 12E eine reine Unterdrucktrocknung.
13 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Trocknungseinheit 1 zur flächenmäßig begrenzten Trocknung eines Bauteils 2, wobei die Trocknungseinheit 1 in Pfeilrichtung transportiert wird (in anderen Fällen könnte auch das Bauteil 2 transportiert werden). Die Trocknungseinheit 1 befindet sich hierbei über dem zu trocknenden Bauteil 2, so dass ein in der Breite begrenzter getrockneter Bereich 8 hinter der Trocknungseinheit 1 getrocknet wird.
Die 14A–14E zeigen verschiedene Verläufe eines Restfeuchtegrads F in der Basislackschicht 3 entlang der Breite b in 13. Die Werte b = b1 und b = b2 markieren hierbei die Ränder des Trocknungsbereichs 8 in 13. Der Wert F1 kennzeichnet den Restfeuchtegrad, der bei der erfindungsgemäßen, flächenmäßig begrenzten Trocknung erreicht wird. Der Wert F2 kennzeichnet dagegen den Restfeuchtegrad, der bei einer herkömmlichen Bauteiltrocknung erreicht wird, beispielsweise in einer Trocknungskammer.
14A zeigt eine Erfindungsvariante, bei welcher der Restfeuchtegrad F1 bei der flächenmäßig begrenzten Trocknung wesentlich größer ist als der Restfeuchtegrad F2, der bei der herkömmlichen, flächenmäßig unbegrenzten Trocknung erreicht wird. Der Restfeuchtegrad F1 ist in der Regel zu groß für eine einwandfreie Applikation einer Klarlackschicht, jedoch ist der Restfeuchtegrad F1 hinreichend kleiner für die Applikation des Dekors.
14B zeigt eine Erfindungsvariante, bei welcher der Restfeuchtegrad F1 bei der flächenmäßig begrenzten Trocknung gleich dem Restfeuchtegrad F2 ist, der bei der herkömmlichen, flächenmäßig unbegrenzten Trocknung erreicht wird.
Die 14C und 14D zeigen Abwandlungen der 14A bzw. 14B mit einem weniger randscharfen Übergang des Restfeuchtegrads F an den Rändern b = b1 und b = b2.
Schließlich zeigt 14E eine Variante, bei der sich die Randschärfe des Restfeuchtegrads variieren lässt.
Die 15A–15D zeigen verschiedene Varianten von Trocknungseinheiten 1 zur Lufttrocknung.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 15A gibt die Trocknungseinheit 1 einen Luftstrom 9 über einen Diffusor 10 ab. Der Diffusor 10 sorgt also dafür, dass der Luftstrom 9 diffus ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 15B wird der Luftstrom 9 dagegen über zahlreiche Luftdüsen 11 abgegeben, wobei die Luftdüsen 11 parallel zueinander und rechtwinklig zur Oberfläche des Bauteils 2 ausgerichtet sind.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 15C sind die Luftdüsen 11 dagegen leicht schräg zur Oberfläche des Bauteils 2 ausgerichtet.
Schließlich sind die Luftdüsen 11 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 15D unterschiedlich ausgerichtet. Am Rand des Trocknungsbereichs sind die Luftdüsen 11 schräg nach innen ausgerichtet. In der Mitte des Trocknungsbereichs sind die Luftdüsen dagegen rechtwinklig zur Bauteiloberfläche ausgerichtet.
16 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lackierroboters 12 mit mehreren Roboterarmen und einer hochbeweglichen Roboterhandachse, wobei der Lackierroboter 12 sowohl einen Applikator 13, vorzugsweise der eingangs erläuterten Art, als auch eine Trocknungseinheit 1 trägt. Der Applikator 13 dient hierbei zum Aufbringen des Dekors und kann auch zum Aufbringen der Basislackschicht verwendet werden, wenn hierfür kein anderer Applikator wie z. B. ein Rotationszerstäuber verwendet werden soll. Die Trocknungseinheit 1 dient dagegen zur flächenmäßig begrenzten Trocknung der Basislackschicht oder des Dekors.
17 zeigt eine Abwandlung, wobei der Lackierroboter 12 nur den Applikator 13 trägt, während die Trocknungseinheit 1 von einem zusätzlich mehrachsigen Roboter 14 geführt wird.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen und insbesondere auch ohne die Merkmale des Hauptanspruchs.
Bezugszeichenliste

BC: Auftrag Basislack
CC: Auftrag Klarlack
DC: Auftrag Dekor
F: Restfeuchtegrad
F1: Restfeuchtegrad nach der flächenmäßig begrenzten Trocknung
F2: Restfeuchtegrad nach der flächenmäßig unbegrenzten Trocknung
PTR: Flächenmäßig begrenzte Trocknung
TR: Trocknung
ZTR: Zwischentrocknung
1: Trocknungseinheit
2: Bauteil
3: Basislackschicht
4: Dekor
5: Trocknungsbereich
6: Blende
7: Unterdruckglocke
8: Trocknungsbereich
9: Luftstrom
10: Diffusor
11: Luftdüsen
12: Lackierroboter
13: Applikator
14: Roboter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013002413 [0008, 0062]
DE 102013002412 [0008, 0015, 0062]
DE 102013002411 [0008, 0062]
DE 102013002433 [0008, 0014]

Claims

Lackierverfahren zum Lackieren eines Bauteils (2) mit einem Dekor (4), insbesondere zum Lackieren eines Kraftfahrzeugkarosseriebauteils, mit den folgenden Schritten: a) Aufbringen einer Lackschicht (3) auf das Bauteil (2), insbesondere einer Basislackschicht (3), insbesondere mittels eines Applikators (13), b) Aufbringen eines flächenmäßig begrenzten Dekors (4) auf das Bauteil (2), insbesondere eines Zierstreifens, einer Grafik, einer Kontrastfläche oder eines Musters, wobei das Dekor (4) einen flächenmäßig begrenzten Dekorbereich auf dem Bauteil (2) umfasst, und c) Trocknen des Bauteils (2) zum Reduzieren des Gehalts an flüchtigen Bestandteilen, dadurch gekennzeichnet, d) dass das Bauteil (2) nur flächenmäßig begrenzt innerhalb eines Trocknungsbereichs (5; 8) getrocknet wird, wobei der Trocknungsbereich (5; 8) den Dekorbereich mindestens teilweise umfasst.
Lackierverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Lackschicht (3) vor dem Aufbringen des Dekors (4) auf ihrer gesamten Bauteiloberfläche getrocknet wird, und b) dass das Dekor (4) nur flächenmäßig begrenzt innerhalb des Trocknungsbereichs (5; 8) getrocknet wird.
Lackierverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Lackschicht (3) vor dem Aufbringen des Dekors (4) nur flächenmäßig begrenzt innerhalb des Trocknungsbereichs (5; 8) getrocknet wird, und b) dass das Dekor (4) nach der flächenmäßig begrenzten Trocknung der Lackschicht (3) in dem Dekorbereich aufgebracht wird.
Lackierverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Trocknungsbereich (5; 8) und der Dekorbereich flächenmäßig übereinstimmen, oder b) dass der Trocknungsbereich (5; 8) den Dekorbereich vollständig einschließt und größer ist als der Dekorbereich, oder c) dass der Dekorbereich größer ist als der Trocknungsbereich (5; 8) und den Trocknungsbereich (5; 8) vollständig einschließt, wobei der Trocknungsbereich (5; 8) lediglich den Umfangsrand des Dekorbereichs abdeckt, oder d) dass der Dekorbereich größer ist als der Trocknungsbereich (5; 8), wobei der Trocknungsbereich (5; 8) den Umfangsrand des Dekorbereichs abdeckt und nach außen über den Umfangsrand des Dekorbereichs hinausragt.
Lackierverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass bei der flächenmäßig begrenzten Trocknung des Bauteils (2) ein erster Restfeuchtegrad (F1) erreicht wird, b) dass bei einer flächenmäßig unbegrenzten Trocknung des Bauteils (2) ein zweiter Restfeuchtegrad (F2) erreicht wird, und c) dass der bei der flächenmäßig begrenzten Trocknung erreichte erste Restfeuchtegrad (F1) im Wesentlichen gleich dem bei der flächenmäßig unbegrenzten Trocknung erreichten zweiten Restfeuchtegrad (F2) ist, oder d) dass der bei der flächenmäßig begrenzten Trocknung erreichte erste Restfeuchtegrad (F1) größer ist als der bei der flächenmäßig unbegrenzten Trocknung erreichte zweite Restfeuchtegrad (F2) oder e) dass der bei der flächenmäßig begrenzten Trocknung erreichte erste Restfeuchtegrad (F1) kleiner ist als der bei der flächenmäßig unbegrenzten Trocknung erreichte zweite Restfeuchtegrad (F2).
Lackierverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei flächenmäßig unbegrenzter Trocknung und/oder bei flächenmäßig begrenzter Trocknung eine Restfeuchte erreicht wird, die geeignet ist, um bei dem nachfolgenden Lackauftrag eine störungsfreie Oberfläche zu erzielen.
Lackierverfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, a) dass der erste Restfeuchtegrad (F1) der Lackschicht (3) nach der flächenmäßig begrenzten Trocknung zu groß ist, um eine Klarlackschicht einwandfrei auf die Lackschicht (3) aufbringen zu können, und b) dass der erste Restfeuchtegrad (F1) der Lackschicht (3) nach der flächenmäßig begrenzten Trocknung ausreichend klein ist, um das Dekor (4) einwandfrei auf die Lackschicht (3) aufbringen zu können.
Lackierverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flächenmäßig unbegrenzte Trocknung und/oder die flächenmäßig begrenzte Trocknung durch mindestens eines der folgenden Trocknungsverfahren erfolgt: a) Bestrahlen des zu trocknenden Bauteils (2) mit Strahlung, insbesondere mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit Mikrowellen-Strahlung, Infrarot-Strahlung oder Ultraviolett-Strahlung, insbesondere durch LEDs, OLEDs, Halogenlampen oder Carbon-Infrarot-Strahler, insbesondere mit einer Wellenlänge von a1) 0,8 μm–1,2 μm, a2) 1,2 μm–4 μm, a3) 4 μm–10 μm, oder a4) 1–100 cm, b) Bestrahlen des zu trocknenden Bauteils (2) durch Elektronenbeschuss c) Lufttrocknung, insbesondere c1) mit kalter Luft im Temperaturbereich von 0°C bis +40°C, insbesondere im Temperaturbereich von +10°C bis +25°C, und/oder c2) mit warmer Luft im Temperaturbereich von +40°C bis +300°C, insbesondere im Temperaturbereich von +60°C bis +220°C, insbesondere im Temperaturbereich von +80°C bis +160°C, und/oder c3) mit trockener Luft mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von weniger als 20%, 10%, 5% oder 1%, und/oder d) Unterdrucktrocknung, wobei das zu trocknende Bauteil (2) einem Unterdruck ausgesetzt wird.
Lackierverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der flächenmäßig begrenzte Trocknungsbereich (5; 8) durch eine Blende (6) maskiert wird, so dass die Strahlung oder ein Luftstrom im Wesentlichen nur auf den Trocknungsbereich (5; 8) trifft, und/oder b) dass die Unterdrucktrocknung mittels einer Unterdruckglocke (7) erfolgt, die über die zu trocknende Bauteil-Oberfläche geführt wird und einen örtlich begrenzten Unterdruck erzeugt, und/oder c) dass bei der Lufttrocknung ein Luftstrom (9) durch einen Diffusor (10) auf die zu trocknende Bauteiloberfläche gerichtet wird, so dass der Luftstrom (9) diffus auf die zu trocknende Bauteiloberfläche auftrifft, und/oder d) dass der Diffusor (10) ein Drahtgeflecht, porös gesintertes Metall oder porös gesinterte Keramik oder porös gesinterter Kunststoff aufweist, und/oder e) dass bei der Lufttrocknung ein Luftstrom (9) durch mindestens eine Düse (11) auf die zu trocknende Bauteiloberfläche gerichtet wird, und/oder f) dass die mindestens eine Düse (11) rechtwinklig zu der zu trocknenden Bauteiloberfläche ausgerichtet ist, oder g) dass die mindestens eine Düse (11) schräg zu der zu trocknenden Bauteiloberfläche ausgerichtet ist, oder h) dass mindestens eine Düse (11) am Umfangsrand des Trocknungsbereichs (5; 8) schräg nach innen und mindestens eine Düse in der Mitte des Trocknungsbereichs (5; 8) im Wesentlichen rechtwinklig zu der zu trocknenden Bauteiloberfläche ausgerichtet ist, und/oder i) dass die Düsen ohne Symmetrie in einer Mehrzahl voneinander verschiedener Winkel (diffus) angeordnet sind.
Lackierverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Bauteil (2) mittels einer Trocknungseinheit (1) getrocknet wird, b) dass die Trocknungseinheit (1) Luft oder Strahlung abgibt, c) dass die Trocknungseinheit (1) eine Form aufweist, die an die Form des Bauteils (2) angepasst ist, insbesondere mit c1) einer ebenen Form der Trocknungseinheit (1), und/oder c2) einer konvexen Form der Trocknungseinheit (1), und/oder c3) einer konkaven Form der Trocknungseinheit (1) und/oder C4) einer Form entsprechend der inversen Form des Bauteils.
Lackierverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Trocknungseinheit (1) gemeinsam mit dem Applikator (13) entlang einer Lackierbahn über das Bauteil (2) bewegt wird, insbesondere durch einen mehrachsigen Lackierroboter (12), b) dass auf einer gemeinsamen Lackierbahn sowohl die Trocknungseinheit (1) das Bauteil (2) trocknet als auch der Applikator (13) das Dekor (4) aufträgt, oder c) dass zunächst auf einer ersten Bewegungsbahn die Trocknungseinheit (1) das Bauteil (2) trocknet und dann auf einer zweiten Bewegungsbahn der Applikator (13) das Dekor (4) aufträgt, oder d) dass zunächst auf einer ersten Bewegungsbahn der Applikator (13) das Dekor (4) aufträgt und dann auf einer zweiten Bewegungsbahn die Trocknungseinheit (1) das Bauteil (2) trocknet.
Lackierverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte (BC, ZTR, DC, PTR, CC) in dieser Reihenfolge: a) Aufbringen einer Basislackschicht (3) auf das Bauteil (2), b) Zwischentrocknung der Basislackschicht (3) auf dem gesamten Bauteil (2), insbesondere durch Lufttrocknung, beispielsweise mit einer Lufttemperatur von +60°C bis +80°C, c) Aufbringen des Dekors (4) auf die zwischengetrocknete Basislackschicht (3), d) Flächenmäßig begrenzte Trocknung des Dekors (4) innerhalb des Trocknungsbereichs (5; 8), wobei der Trocknungsbereich (5; 8) den Dekorbereich einschließt, e) Aufbringen einer Klarlackschicht auf die Basislackschicht (3) und das Dekor (4).
Lackierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch folgende Schritte (BC, PTR, DC, ZTR, CC) in dieser Reihenfolge: a) Aufbringen einer Basislackschicht (3) auf das Bauteil (2), b) Flächenmäßig begrenzte Trocknung der Basislackschicht (3) innerhalb des Trocknungsbereichs (5; 8), wobei der Trocknungsbereich (5; 8) den späteren Dekorbereich einschließt, c) Aufbringen des Dekors (4) auf die zwischengetrocknete Basislackschicht (3) innerhalb des Dekorbereichs, d) Zwischentrocknung der Basislackschicht (3) und des Dekors (4) auf dem gesamten Bauteil (2), insbesondere durch Lufttrocknung, beispielsweise mit einer Lufttemperatur von +60°C bis +80°C, Bestrahlung, Beschuss mit Elektronen und/oder Unterdrucktrocknung e) Aufbringen einer Klarlackschicht auf die Basislackschicht (3) und das Dekor (4).
Lackierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch folgende Schritte (BC, PTR, DC, PTR, CC) in dieser Reihenfolge: a) Aufbringen einer Basislackschicht (3) auf das Bauteil (2), b) Flächenmäßig begrenzte Trocknung der Basislackschicht (3) innerhalb des Trocknungsbereichs (5; 8), wobei der Trocknungsbereich (5; 8) den späteren Dekorbereich einschließt, c) Aufbringen des Dekors (4) auf die zwischengetrocknete Basislackschicht (3) innerhalb des Dekorbereichs, d) Flächenmäßig begrenzte Trocknung der Basislackschicht (3) und des Dekors (4) innerhalb des Trocknungsbereichs (5; 8), wobei der Trocknungsbereich (5; 8) den Dekorbereich einschließt, e) Aufbringen einer Klarlackschicht auf die Basislackschicht (3) und das Dekor (4).
Lackierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch folgende Schritte (BC, PTR, DC, CC) in dieser Reihenfolge: a) Aufbringen einer Basislackschicht (3) auf das Bauteil (2), b) Flächenmäßig begrenzte Trocknung der Basislackschicht (3) innerhalb des Trocknungsbereichs (5; 8), wobei der Trocknungsbereich (5; 8) den späteren Dekorbereich einschließt, c) Aufbringen des Dekors (4) auf die zwischengetrocknete Basislackschicht (3) innerhalb des Dekorbereichs, d) Aufbringen einer Klarlackschicht auf die Basislackschicht (3) und das Dekor (4).
Lackierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch folgende Schritte (BC, ZTR, CC, PTR, DC, TR) in dieser Reihenfolge: a) Aufbringen einer Basislackschicht (3) auf das Bauteil (2), b) Zwischentrocknung der Basislackschicht (3) auf dem gesamten Bauteil (2), beispielsweise durch Lufttrocknung mit einer Lufttemperatur von +60°C bis +80°C, c) Aufbringen einer Klarlackschicht auf die zwischengetrocknete Basislackschicht (3), d) Flächenmäßig begrenzte Trocknung der Klarlackschicht innerhalb des Trocknungsbereichs (5; 8), wobei der Trocknungsbereich (5; 8) den späteren Dekorbereich einschließt, e) Aufbringen des Dekors (4) innerhalb des Dekorbereichs, f) Trocknen der Klarlackschicht und des Dekors (4) auf dem gesamten Bauteil (2), beispielsweise durch Lufttrocknung mit einer Lufttemperatur von +130°C bis +150°C.
Lackierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch folgende Schritte (BC, ZTR, CC, TR, DC, PTR) in dieser Reihenfolge: a) Aufbringen einer Basislackschicht (3) auf das Bauteil (2), b) Zwischentrocknung der Basislackschicht (3) auf dem gesamten Bauteil (2), beispielsweise durch Lufttrocknung mit einer Lufttemperatur von +60°C bis +80°C, c) Aufbringen einer Klarlackschicht auf die zwischengetrocknete Basislackschicht (3), d) Trocknen der Klarlackschicht auf dem gesamten Bauteil (2), insbesondere durch Lufttrocknung, beispielsweise mit einer Lufttemperatur von +130°C bis +150°C, e) Aufbringen des Dekors (4) innerhalb des Dekorbereichs, f) Flächenmäßig begrenzte Trocknung des Dekors (4) innerhalb des Trocknungsbereichs (5; 8), wobei der Trocknungsbereich (5; 8) den Dekorbereich einschließt.
Lackierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch folgende Schritte (BC, CC, TR, DC, PTR) in dieser Reihenfolge: a) Aufbringen einer Basislackschicht (3) auf das Bauteil (2), b) Aufbringen einer Klarlackschicht auf die Basislackschicht (3), wobei die Klarlackschicht ohne eine zwischenzeitliche Trocknung nass-in-nass auf die Basislackschicht (3) aufgetragen wird, c) Trocknen der Klarlackschicht und der Basislackschicht (3) auf dem gesamten Bauteil (2), beispielsweise durch Lufttrocknung, insbesondere mit einer Lufttemperatur von +130°C bis +150°C, d) Aufbringen des Dekors (4) innerhalb des Dekorbereichs, e) Flächenmäßig begrenzte Trocknung des Dekors (4) innerhalb des Trocknungsbereichs (5; 8), wobei der Trocknungsbereich (5; 8) den Dekorbereich einschließt.
Lackierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch folgende Schritte (BC, DC, PTR, CC) in dieser Reihenfolge: a) Aufbringen einer Basislackschicht (3) auf das Bauteil (2), b) Aufbringen des Dekors (4), c) Flächenmäßig begrenzte Trocknung der Basislackschicht (3) und des Dekors (4) innerhalb des Trocknungsbereichs (5; 8), wobei der Trocknungsbereich (5; 8) den Dekorbereich einschließt, e) Aufbringen einer Klarlackschicht auf die Basislackschicht (3) und das Dekor (4).
Lackieranlage zum Lackieren eines Bauteils (2) mit einem Dekor (4), insbesondere zum Lackieren eines Kraftfahrzeugkarosseriebauteils, mit a) einer Applikationseinrichtung (13) a1) zum Aufbringen einer Lackschicht (3) auf das Bauteil (2), insbesondere einer Basislackschicht (3), und a2) zum Aufbringen des flächenmäßig begrenzten Dekors (4) auf das Bauteil (2), insbesondere eines Zierstreifens, einer Grafik, einer Kontrastfläche oder eines Musters, wobei das Dekor (4) einen flächenmäßig begrenzten Dekorbereich auf dem Bauteil (2) umfasst, b) einer Trocknungseinheit (1) zum Trocknen des Bauteils (2) zum Reduzieren des Gehalts an flüchtigen Bestandteilen, dadurch gekennzeichnet, c) dass die Trocknungseinheit (1) das Bauteil (2) nur flächenmäßig begrenzt innerhalb eines Trocknungsbereichs (5; 8) trocknet, wobei der Trocknungsbereich (5; 8) den Dekorbereich mindestens teilweise umfasst.
Lackieranlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Applikationseinrichtung (13) zum Aufbringen der Lackschicht (3) und/oder die Applikationseinrichtung (13) zum Aufbringen des Dekors (4) von einem mehrachsigen Lackierroboter (12) beweglich geführt wird, und b) dass die Trocknungseinheit (1) von einem mehrachsigen Trocknungsroboter beweglich geführt wird.
Lackieranlage nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Applikationseinrichtung zum Aufbringen der Lackschicht (3) und/oder die Applikationseinrichtung zum Aufbringen des Dekors (4) von einem mehrachsigen Lackierroboter (12) beweglich geführt wird, und/oder b) dass die Trocknungseinheit (1) ebenfalls an dem Lackierroboter (12) angebracht ist und von dem Lackierroboter (12) beweglich geführt wird, und/oder c) dass die Trocknungseinheit (1) an dem Lackierroboter (12) in Bewegungsrichtung c1) vor der Applikationseinrichtung (13), c2) hinter der Applikationseinrichtung (13), oder c3) vor der Applikationseinrichtung (13) und hinter der Applikationseinrichtung (13) angebracht ist, und/oder d) dass die Trocknungseinheit (1) einerseits und die Applikationseinrichtung zum Aufbringen der Lackschicht (3) und/oder die Applikationseinrichtung (13) zum Aufbringen des Dekors (4) andererseits gleichzeitig betrieben werden können, und/oder e) dass die Trocknungseinheit (1) und die Applikationseinrichtung (13) zum Aufbringen des Dekors (4) so an dem Lackierroboter (12) angebracht sind, dass bei einer Bahnbewegung des Lackierroboters (12) das Dekor (4) aufgebracht und das Bauteil (2) getrocknet werden kann.
Lackieranlage nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungseinheit (1) zur Trocknung Strahlung und/oder Luft und/oder Unterdruck verwendet.
Lackieranlage nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungseinheit (1) so dimensioniert und eingerichtet ist, dass eine partielle oder flächenmäßig begrenzte Trocknung erzielbar ist.
Lackieranlage nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungseinheit (1) a) eine Blende (6) enthält, durch die Strahlung oder ein Luftstrom im Wesentlichen nur auf den Trocknungsbereich (5; 8) trifft, und/oder b) eine Lasereinrichtung oder andere scharf begrenzte, gerichtete Strahlungsquelle (1) enthält, so dass die Strahlung im Wesentlichen nur auf den Trocknungsbereich (5; 8) trifft, und/oder c) eine Unterdruckglocke (7) enthält, die über die zu trocknende Bauteiloberfläche geführt wird und einen örtlich begrenzten Unterdruck erzeugt, und/oder d) einen Diffusor (10) beinhaltet, der insbesondere ein Drahtgeflecht, porös gesintertes Metall oder porös gesinterte Keramik oder porös gesinterten Kunststoff aufweist, und/oder e) eine oder mehrere Düsen (11) zur Lenkung eines Luftstroms (9) auf die zu trocknende Bauteiloberfläche beinhaltet.
Lackieranlage nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass in der Trocknungseinheit (1) e1) die zumindest eine Düse (11) rechtwinklig zu der zu trocknenden Bauteiloberfläche ausgerichtet ist, oder e2) die zumindest eine Düse (11) schräg zu der zu trocknenden Bauteiloberfläche ausgerichtet ist, oder e3) zumindest eine Düse (11) am Umfangsrand des Trocknungsbereichs (5; 8) schräg nach innen und zumindest eine Düse (11) in der Mitte des Trocknungsbereichs (5; 8) im Wesentlichen rechtwinklig zu der zu trocknenden Bauteiloberfläche ausgerichtet ist, oder e4) mindestens einige Düsen (11) ohne Symmetrie in einer Mehrzahl voneinander verschiedener Winkel angeordnet sind.
Trocknungseinheit der Lackieranlage nach einem der Ansprüche 20 bis 26.