DE19623931C1 - Verfahren zum Polieren und/oder Schleifen von Lackoberflächen und Kaltgasbearbeitungsgerät zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein kontinuierlich arbeitendes Verfahren zum Polieren und/oder Schleifen von Lackoberflächen, bei dem die Lackoberfläche mittels eines kalten Gases gekühlt wird und ein Kaltgasbearbeitungsgerät, insbesondere zum Polieren und/oder Schleifen, mit einem eine Relativbewegung gegenüber dem Werkstück ausführenden Bearbeitungswerkzeug, das eine Zuführung für einen Kaltgasstrom aufweist.

Bei der Herstellung von mit hochwertigen Lackierungen, insbesondere Mehrschichtlackierungen versehenen Substraten, wie z. B. Kraftfahrzeugen und deren Teilen, werden Schleif- und Polierarbeiten durchgeführt, in deren Verlauf Oberflächenfehler insbesondere in der äußeren Klar- oder Decklackschicht beseitigt werden.

Problematisch ist das Polieren von beispielsweise zuvor geschliffenen Stellen einer Lackoberfläche, die aus elastisch eingestellten Lackmaterialien erstellt worden ist. Dies ist beispielsweise insbesondere in der Kunststofflackierung üblich. Da elastisch eingestellte Decklacke bzw. Klarlacke sich durch eine verringerte Verkratzungsanfälligkeit beispielsweise gegen Waschverkratzung auszeichnen, besteht der Wunsch, derartige Überzugsmittel auch vermehrt bei der Lackierung von metallischen Substraten einzusetzen. Solche Lacke sind jedoch nicht ohne weiteres polierfähig, d. h. auch durch längeres Polieren einer geschliffenen Stelle ist der gewünschte Glanz nicht zu erzielen, oder Markierungen an der Oberfläche lassen sich nicht beseitigen.

In der Vergangenheit ist beispielsweise versucht worden, durch Aufgießen von verflüssigten Gasen wie Flüssigstickstoff oder durch kontinuierliches Anblasen mit Preßluft eine Kühlung der zu polierenden Stelle zu erreichen. Diese Versuche hatten jedoch keinen Erfolg.

Die EP-A-0 346 754 beschreibt ein diskontinuierlich arbeitendes Verfahren zum Ausbessern von Lackierfehlern, bei dem nach dem Schleifen die Fehlstelle von einem Schaumstoffring umgeben und die vom Ring begrenzte Fläche mittels gasförmigen Stickstoffs von ca. -160°C auf ca. -40°C abgekühlt wird. Nach Erreichen dieser Temperatur wird mit dem Polieren begonnen. Sobald sich die gekühlte Stelle auf eine Temperatur von ca. -10°C erwärmt hat, wird der Poliervorgang unterbrochen und der Abkühlvorgang wiederholt.

Aus der DE-A-38 04 588 ist ein kontinuierlich arbeitendes Kaltgaspolierverfahren bekannt, das es gestattet, an sich nicht polierfähige Lackoberflächen mit Erfolg zu polieren. Dabei wird beispielsweise verdampfender Flüssigstickstoff als Kaltgas während des Polierens auf die zu polierende Stelle geleitet (vgl. auch H.-J. Höfer, W. Henning und J.L. Williams in I-Lack 57, 10/89, Seite 376-379). Geeignete Ausführungsformen von Kaltgasbearbeitungsgeräten zur Durchführung dieses Verfahrens sind beispielsweise in der DE-A-39 10 590 offenbart.

Der Umgang mit verflüssigten Gasen verbietet sich jedoch für den handwerklichen Bereich, beispielsweise in Autolackierwerkstätten, da die technischen Einrichtungen für den Umgang und die Bevorratung von Flüssigluft bzw. Flüssigstickstoff dort nicht zur Verfügung stehen bzw. mit unverhältnismäßig hohem Aufwand verbunden wären. Aber auch für den industriellen Anwender stellen die Bevorratung und der Umgang mit verflüssigten Gasen einen unerwünschten Aufwand dar.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Polierverfahrens für Lackoberflächen und eines Geräts zur Durchführung dieses Verfahrens, die die vorstehend erläuterten Nachteile vermeiden.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das kalte Gas durch Zerlegung eines Gasstromes in einen kalten und einen warmen Teilstrom mittels eines Wirbelrohrs erzeugt wird und der kalte Teilstrom zur Kühlung der Lackoberfläche verwendet wird.

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Kaltgasbearbeitungsgerät der eingangs genannten Art, bei dem die Zuführung für einen Kaltgasstrom mit dem Kaltgasaustritt eines Wirbelrohres verbunden ist.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird komprimiertes Gas in ein Wirbelrohr (nach Ranque und Hilsch, vgl. Ullmann, 4. Auflage, Band 2, Seite 638 sowie Hermann Franke, Lexikon der Physik, Franckh′sche Verlagshandlung Stuttgart, 1969) eingespeist und dabei in einen Teilstrom höherer und einen Teilstrom niedrigerer Temperatur aufgeteilt, wobei der Teilstrom niedrigerer Temperatur im erfindungsgemäßen Verfahren weitere Verwendung findet. Die Dimensionen der im erfindungsgemäßen Verfahren mit Erfolg einsetzbaren Wirbelrohre sind gering. So reichen schon Wirbelrohre von 15 bis 20 cm Länge aus.

Als komprimierte Gase dienen im erfindungsgemäßen Verfahren solche einer Temperatur von 15 bis 25°C, beispielsweise bevorzugt Raumtemperatur, und eines Drucks von beispielsweise 5 bis 8 bar, bevorzugt 6 bis 8 bar. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird als komprimiertes Gas bevorzugt Druckluft verwendet. Die Druckluft ist bevorzugt getrocknet und von Verunreinigungen wie Öl oder Staub befreit. Eine derartige Druckluftversorgung steht in üblichen Lackieranlagen im industriellen und im handwerklichen Bereich im allgemeinen zur Verfügung, beispielsweise zum Abblasen staubförmiger Verunreinigungen sowie zum Betrieb pneumatischer Spritzpistolen.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein ausgezeichnetes Polierergebnis erzielt werden kann, wenn das Wirbelrohr mit einem Gasdurchsatz von mehr als 4, bevorzugt mehr als 6, im allgemeinen aber unter 20 l/min Gas (der hiergenannte Gasdurchsatz bezieht sich auf entspanntes Gas unter Normalbedingungen) pro Quadratzentimeter Bearbeitungsfläche des Polier- oder Schleifgeräts betrieben wird. Das Gas wird dabei in komprimierter Form mit einem Druck von 5 bis 8 bar und einer Temperatur von 15 bis 25°C in das Wirbelrohr eingespeist. Unter diesen Betriebsbedingungen ist eine für die Erzielung eines ausgezeichneten Polierergebnisses ausreichende Kühlung gewährleistet, d. h. nicht nur die zu polierende Stelle bzw. das Polierwerkzeug an sich werden ausreichend abgekühlt, sondern es gelingt auch die während des Poliervorgangs entstehende Reibungswärme zu kompensieren. Bevorzugt wird dabei im erfindungsgemäßen Verfahren am Wirbelrohr ein Verhältnis von Kalt- zu Warmgasanteil von 60 : 40 bis 85 : 15, bevorzugt zwischen 70 : 30 bis 80 : 20 eingestellt.

Der Kaltgasanteil wird während des erfindungsgemäßen Polierverfahrens in Richtung auf die zu polierende Stelle geleitet. Bevorzugt wird der Kaltgasanteil dazu in ein Kaltgaspoliergerät geleitet, beispielsweise indem der Kaltgasausgang des Wirbelrohrs mit dem Kaltgaseingang eines üblichen Kaltgaspoliergeräts verbunden wird. Insofern betrifft die vorliegende Erfindung auch derartige geeignete Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bevorzugt wird die Verbindung zwischen Kaltgasausgang des Wirbelrohrs mit dem Kaltgaseingang des Kaltgaspoliergeräts über eine wärmeisolierte Leitung, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Schalldämpfers, vorgenommen. Kaltgaspoliergeräte sind an sich übliche Poliergeräte mit einem beispielsweise mit Filz oder Lammfell versehenen Polierteller, der durch Schwing- oder bevorzugt Rotationsbewegungen den Poliervorgang vollzieht. Zusätzlich weisen die Kaltgaspoliergeräte geeignete Zuführungen für Kaltgas zum Arbeitsbereich, d. h. in den Bereich der zu polierenden Stelle auf. Zwei grundsätzliche Konstruktionsprinzipien sind dabei bekannt. Entweder wird das Kaltgas auf die Rückseite des Poliertellers geleitet und kühlt diesen ab und/oder durchströmt diesen sowie den Filz oder die Lammfellhaube in Richtung auf die zu polierende Lackoberfläche, oder das Kaltgas wird direkt durch geeignete Zuführungen innerhalb des Kaltgaspoliergeräts in den Arbeitsbereich des Kaltgaspoliergeräts geleitet. Ein derartiges Kaltgaspoliergerät ist beispielsweise aus der DE-A-39 10 590 bekannt.

Der eigentliche Poliervorgang kann im erfindungsgemäßen Verfahren kontinuierlich in an sich üblicher Weise problemlos durchgeführt werden. Beispielsweise wird - im allgemeinen unter Zuhilfenahme für diesen Zweck üblicher Poliermittel - mit Kaltgaspoliergeräten gearbeitet, deren Polierteller einen Durchmesser von im allgemeinen zwischen 5 und 20 cm, bevorzugt unter 15 cm hat. Die Drehzahl des rotierenden Poliertellers liegt beim erfindungsgemäßen Verfahren im allgemeinen zwischen 500 und 5000, bevorzugt zwischen 1000 und 3000 Umdrehungen pro Minute.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine wesentlich vereinfachte Durchführung des kontinuierlichen Kaltgaspolierverfahrens für Lackoberflächen sowohl im handwerklichen als auch im industriellen Bereich. Bevorratung von und Umgang mit verflüssigten Gasen erübrigen sich. Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt beispielsweise bevorzugt beim Polieren von Klar- oder Unidecklackschichten, insbesondere im Gefolge von Schleifarbeiten.

Beispiel

Elastische Lackierungen analog Beispielteil DE-A-38 04 588, Tabelle 1, Formulierungsnummer 3 und 4 wurden hergestellt und wie dort beschrieben geschliffen. Anschließend wurde poliert unter Verwendung einer Kaltgaspoliermaschine, deren Kaltgaseingang über eine wärmeisolierte Leitung mit dem Kaltgasausgang eines Wirbelrohrs verbunden worden war. Die Drehzahl des Poliertellers betrug 2000 U/min. Während des 15 Sekunden andauernden Poliervorgangs wurde gereinigte und getrocknete Druckluft von 7 bar und 20°C in das Wirbelrohr eingespeist bei einem Durchsatz von 600 Liter pro Minute, bezogen auf Luft von Normalbedingungen. Das Verhältnis von Kaltluft- zu Warmluftanteil betrug 70 : 30. Die Polierergebnisse entsprachen den Kaltgaspolierergebnissen im Beispielteil von DE-A-38 04 588.

Claims (7)

1. Verfahren zum Polieren und/oder Schleifen von Lackoberflächen, bei dem die Lackoberfläche mittels eines kalten Gases gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das kalte Gas durch Zerlegung eines Gasstromes in einer kalten und einen warmen Teilstrom mittels eines Wirbelrohrs erzeugt wird und der kalte Teilstrom zur Kühlung der Lackoberfläche verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom vor der Zerlegung eine Temperatur von 15 bis 25°C und einen Druck von 5 bis 8 bar aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß pro cm² Bearbeitungsfläche des Polier- oder Schleifgeräts ein Gasstrom von 4 bis 20 l/min., bezogen auf entspanntes Gas unter Normalbedingungen, zerlegt wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumenverhältnis des kalten und des warmen Teilstroms 60 : 40 bis 85 : 15 beträgt.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas Druckluft verwendet wird.

6. Kaltgasbearbeitungsgerät, insbesondere zum Polieren und/oder Schleifen mit einem eine Relativbewegung gegenüber dem Werkstück ausführenden Bearbeitungswerkzeug, das eine Zuführung für einen Kaltgasstrom aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung für einen Kaltgasstrom mit dem Kaltgasaustritt eines Wirbelrohres verbunden ist.

7. Kaltgasbearbeitungsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirbelrohr eine Länge von 15 bis 20 cm aufweist.