DE2034180B2

DE2034180B2 - Verfahren zum maskieren von gegenstaenden fuer oberflaechen behandlungen

Info

Publication number: DE2034180B2
Application number: DE19702034180
Authority: DE
Inventors: Seinosuke Nagoya Horiki (Japan)
Original assignee: Nagoya Yukagaku-Kogyo K.K., Tokai, Aichi (Japan)
Priority date: 1969-07-09
Filing date: 1970-07-09
Publication date: 1972-01-05
Also published as: DE2034180A1; US3667988A

Description

Die Erfindung bezieht ; ich ai;' ein Verfahren zum Maskieren von Gegenständen für Oberflächenbehandlungen, insbesondere Oberflächer. Behandlungen mit einem Wärmebehandliingsarbeitsgang. bei dem eine bestimmte, von einem Überzug bzw. einer Beschichtung oder Plattierung freizuhaltende Teilfläche eines Gegenstandes mit einem Abdeckelemenl aus Kiinstharzscliaum maskiert wird.

Um eine oder mehren; Teilfläehen bei Oberflächenbehandlungen wie Überziehen bzw. Beschichten oder Galvanisieren der Oberflächen von Gegenständen von dem Überzug bzw. der Plattierung freizuhalten, wurden bisher Scluitzabdeckiingcn aus Papierstreifen. Kunsthar/heschiclitimgcn u. dgl. verwendet. Wie die zu maskierenden Teilfläehen jedoch in Bohrungen oder Ausnehmungen liegen, befriedigen solche gebräuchliche Abdeckungen aus Papier u. dgl. nicht, da ihre Anbringung schwierig sowie kompliziert und eine wirksame Maskierung kaum erzielbar ist.

Daher wurden bisher für solche Zwecke zum Verstopfen der Bohrungen oder Ausnehmungen geeignete geformte Gummistopfen verwendet. Beispielsweise w union beim clcktrophoretischen Lackieren eines unteren Lenkers der vorderen Radaufhängung eines Kraftwagens die Innenflächen der zur Aufnahme der Lagerbüchsen bestimmten Öffnungen, an denen der Auftrag von Lack nicht erwünscht ist. mittels in die Öffnung getriebener üummistopfen abgedeckt. Wenn bei diesem Verfahren der lackierte oder plattierte Gegenstand jedoch nach der Oberflächenbehandlung erhitzt wird, stellt sich bei dem Gummistopfen schnell Alterung und Zerfall auf Grund der Wärmeeinwirkung ein. so daß sich die Passung zwischen Stopfen und Öffnung verschlechtert und entweder die Stopfen während der Behandlung abfallen oder das Überzugsmaterial auf die Innenflächen der Öffiuing(en) gelangt. S,>mil sind auf diese Weise befriedigende Ergebnisse nicht erzielbar. Darüber hinaus sind derartige Guinmislopfennach höchstens zehn maliger Verwendung bereits '■erbraucht, wodurch sich die Kosten eines solchen Veriiil 'ens beträchtlich erhöhen. Schließlich müssen die Gummisiopfen nach Beendigung der Behandlung ein/ein von Hand entfernt werden, so daß diese:, Verfahren auch in dieser Hinsicht aufwendig ist.

Aus der USA.-Patentschrift 2 363 842 sind Schahl.-S neu bekannt, welche als Verbundkörper mit einer relativ dünnen plattenförmigen Maskenplatte und einer darunter vorgesehenen dickeren Schicht versehen sind, die beispielsweise aus synthetischem Gummischwamm hestehenkann. Diese dicke untere Schicht kannentw eder

ίο einen Großleil der unteren Fläche der Maskenplatte bedecken, oder sie kann in Form xon Streifen angeordnet sein, welche entlang der Ränder an der Unterseite der Maskenplatte entlanglaufen. Die Schablonenelemenie gemäß der USA.-Patentschrift 2 363 842 weisen weiter-

hin Saugnäpfe auf. welche zur Anbringung des Schablonenelements an der Oberfläche eines Gegenstandes dienen. Die eigentliche Maskenplatte weist Ausnehmungen auf, deren Konturen den Mustern entsprechen, die mit Hilfe der Maskenplatte auf einen

Gegenstand mittels Farbe aufgebracht werden sollen, indem die Farbe auf die durch die Ausnehmungen in der Maskenplatte unbedeckte Oberfläche des Gegenstands aufgetragen wird. Die aus der USA.-Patentschrift 2 363 842 bekannten Schablonenelemente sind für eine wiederholte Benutzung ausgelegt. Die untere dickere, aus Gummi oder Gummischwamm bestehende Schicht dient bei diesem bekannten Schablonenelement als eine Anpassungsschicht, welche Ungleichmäßig·· keiten auf den Oberflächen, auf welchen die Schablo-

jo nenclemente anzubringen sind, ausgleicht. Als Material für die untere Gummischicht kommt entsprechend der USA.-Patentschrift 2 363 842 natürlicher oder synthetischer Gummi oder Gummischwamm in Frage. Synthetischer Gummi ist jedoch mit Kunstharz nicht gleichzusetzen. Das Verhalten von natürlichem und synthetischem Gummi oder Gummischwamm ist grundsätzlich sehr ähnlich und unterscheidet sich hinsichtlich Struktur und Temperaturverhalten und Schrumpfungsvcrhaltcn ebenso grundsätzlich von den sogenannten Kunstharzen. Die aus der USA.-Patentschrift 2 363 842 bekannten Schablonenclemente können verwendet werden, um bestimmte Muster auf Oberflächen von Gegenständen mit Farbe anzubringen. Diese Schablonenclemente müssen jedoch nach dem

•15 Aufbringen der Farbe abgenommen werden und sind /u einer Verwendung in Übcrzugsvcrfahrcn. wo eine Wärmebehandlung des Übcrzugsmaterials nach dem Auftragen erforderlich ist. nicht geeignet. Ein Abdecken von Bohrungen oder anderen Ausnehmungen

in Gegenständen vor dem Auftragen eines Überzugs ist mil diesen bekannten Schablonenelcincnlcn ebenfalls nicht möglich. Die Verwendung der bekannten Schabloncnelcmente ist auf clic Verwendung als einfache »Malcrschanlonc« zum raschen Aufbringen von Mustern auf Oberflächen beschränkt. Für eine Verwendung zum Abdecken von Flächen von Gegenständen in der Massenproduktion sind die bekannten Schablonenelemente ebenfalls nicht geeignet, da ihr Aufsetzen und ihr Wiederabnehmen sehr viel Mühe und Zeit erfordern. Insgesamt gesehen sind die bekannten Schablonenelemcnte in ihrem Anwendungsgebiet sehr beschränkt und zum Abdecken von Ausnehmungen und Bohrungen und anderen Oberflächen, insbesondere in Überzugsverfaliren. bei denen dem

Aufbringen des Überzugs eine Wärmebehandlung nachfolgt, vollständig ungeeignet.

Aus der USA.-Patentschrift 2 388 835 sind Maskenelemente bekannt, welche zum Abdecken von Bohrun-

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.■en und Ausnehmungen in Gegenständen, weiche an hier Außenseite mn einem Überzug \ersehen werden ,Ilen, verwendet werden sollen. Diese Masken-. lenk'hte werden wie Sti'psel in die abzudeckenden '■.iisnehmungen eingeführt. Als Material für diese 5 ■-,-kannten siopfenariii?en Maskeneleincue ist Gummi ,lei" Gumini/u'-ammensei/ungep angegeben. Diese ekannien Guinmistopfen hahen Nachteile, die im jmMick auf einen ähnlichen Stand der Technik \or-■ ehend bereits dargelegt wurden. Selbst wenn die Mas- io ,nelemenie gemäß der USA.· Patentschrift 2 3XNS35 :h während des Auftragens des Überzugs, heispielseise während eines elektrophoietischen Auftragens, icht lockern, verbleibt das Problem, diese Gummi- -.opfen nach dem Auftragen des Überzugs zu ent- i; .erneu. Dies muß in mühsamer Weise von Hand geschehen. Diese bekannten Gummistopfen sind daher f.ir eine Verwendung in einer Massenproduktion nicht ..-•.■eignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein 20 '■.lackierverfahren der eingangs erläuterten Art zu -.-haffen. welches einfach und wirtschaftlich ist und eine zuverlässige Abdeckung der vom Überzug freizuhaltenden Flächen während der Oberflächenbehand- ^;.:iig gewährleistet und ein rasches und selbsttätiges : ntfer;.en der Abdeckung nach der Obertlächenbehand-'..ing ermöglicht.

Diese Aufgabe wird eriindungsgemäß dadurch gelöst, daß der mit einem bei Wärmebehandlung schrumpfenden Kunstharzschaumabdeckclemeat versjhene Gegenstand nach dem Beschichten bis zum Schrumpfen des Abdeckelements erwärmt wird.

Das crlindungsgemäße Verfahren hat gegenüber lern Stand der Technik wesentliche Vorteile. Durch die

-I- Λ U,l„,.l ,it,rrc_ eine schnelle Volumeinerkleinerung erführt. Geeignete Kunsthar/schaunistoffe sind Polysiyrolsehaum. PoIyäthylenschaiini. Polypropylenschaum, PolyacrylIiar/-schaLiin sowie Schaumstoffe aus Vinylpolymeren einschließlich Vinylhomopolymere oder -mischpolymere

u. dgl.

In der nachstehenden Tabelle sind einige in Versuchen ermittelte Daten des Schrimipfverhaliens verschiedener polyi.ierer Schaumstoffe angeführt.

Rezeichrmng
dos l'nlvmeis

Polystyrol . . .
Polyä'hylen ..
Polypropylen
Methacrylharz

Gnid der

Aufschlämmimg

40 bis 60
20 bis 40
20 bis 40
20 bis 40

Schrumpflempenilur C

95 bis 120 105 bis 130 ILO bis 140 UO bis 1 Τ»

Verformung*· temperatur

fi5 bis 00 40 bis 50 60 bis 75 70 bis 90

dein >uinu uei ianinMvui.,iuiu.v .v..^ „..._._

Verwendung von Kunstharzscnaum als Abdeckungsmaterial ist es möglich, die Abdeckung in großen Mengen rasch und mit sehr geringen Kosten herzustellen. Die Kunstharzschaumabdeckungen lassen sieh auch leicht handhaben und rasch in den abzudeckenden Ausnehmungen an Gegenständen oder auf abzu-.!eckende Flächen von Gegenständen anbringen. Die Xbdeckungen können auf einfache Weise mit dem jeweils erforderlichen Unter- oder Übermaß hergestellt werden und gewährleisten eine zuverlässige und exakte \bdeckuug der zu schüt/epdcu Flächen während des Ί.'¹ jeweiligen Oberflächen behandln ngsvcrf ahrens. Nach Beendigung der Oberflächenbehandlung müssen die Abdeckungen nicht in mühsamer Weise einzeln \on Hand \on den Gegenständen abgenommen werden. Mindern schrumpfen hei einer nachfolgenden Wärmebehandlung auf einen Bruchteil ihres ursprünglichen Volumens zusammen und fallen dabei selbsttätig von Jen Gegenständen, an denen sie bestimmte Flächen abgedeckt hatten, ab. Das erlindungsgemähc Verfahren ist insbesondere zur Verwendung in der Massenferti- Il gung. vvo eine Vielzahl von Teilen oberfläehenbehandelt werden solle, geeignet. Die Abdeckungen müssen nur einmal verwendet werden, so daß sich zeitraubende und unwirtschaftliche Warnings- und Abnahmearbeit erübrigt. Insgesamt gesehen ist das ertinclungsgcmäße Verfahren zuverlässig und wirtschaftlich.

Der erfmdungsgemäß verwendbare Kunstharzschaum für die Abdeckelcmenle kann irgendein thermoplastischer Kimstharzschaum sein, soweit dieser bei Normaltemperatur genügende Elastizität und keineilei Schrumpfung aufweist, daiür jedoch bei Erwärmung über eine bestimmte Temperatur, beispielsweise 90 C.

Der Ausdruck »Schrumpftemperatur« bezeichnet die Temperatur, bei der das Schrumpfen einsetzt. Diese liegt gewöhnlich beträchtlich über der Verformungstemperatur des Polymers, jedoch unter der Einbrenntemperatur gebräuchlicher Beschichtungsmittel. Je stärker ein Material aufgeschäumt ist, um so niedriger liegt seine Schrumpftemperatur. Beispielsweise setzt bei einem Polystyrolschaum mit einem Aufschäumungsgrad bzw. Vergrößerungsfaktor von SO das Schrumpfen sehr viel früher ein, beispielsweise bei einer Temperatur von etwa 90 "^J C.

Bei der Auswahl des Materials für die erfindungsgemäßen Abdeckelemente ist zu beachten, daß dieses nicht durch irgendwelche Bestandteile des zu verwendenden Auftragsmaterials oder galvanischen Bades ί angegriffen wird, da die Abdeckelemente jr. während der Oberflächenbehandlung an Ort und Stelle bleiben sollen. Somit ist die Art des zu verwendenden Kunstharzschaumstoffes in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des anzuwendenden Auftragsmaterials oder galvanischen Bades auszuwählen. Beim clektropho;retischen Auftragen von Mclaminhar?. Alkydharz oder Akrylharz ist beispielsweise Polystyrolschaum ungeeignet, da er durch die Ester. Ketone oder aromatische Kohlenwasserstoffe enthaltenden Lösungsmittel dieser Stoffe gelöst würde. Dagegen ist bei dieser Behandlungsart Polyäthylenschaum am besten für die Abdeckelemente geeignet. Für das clektrophoretische Auftragen von wasserlöslichen Alkydhar/.-Übi.Tzu,"s\erbindungen eignet sich andererseits Polystyrolschaum hervorragend; er ergibt ausgezeichnete Ergebnisse.

Die erfindungsgemäßen Abdeckelcmente sind voider Oberflächenbehandlung von Gegenständen, beispielsweise vor dem Lackieren oder Galvanisieren, 1 durch einfaches Eintreiben in Ausnehmungen und Bohrungen oder durch Aufziehen auf bestimmte Teilflächen des Gegenstandes mühelos aufbringbar.

Die angestellten Versuche ergaben, di'ß die in der vorstehenden Tabelle angeführten Schaumstoffe für das erfindungsgemä^e Verfahren besonders geeignet

sind.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können nicht nur Ausnehmungen oder Bohrungen in Gegenständen beim Lackieren oder Galvanisieren geschützt werden, sondern auch solch·: Teilflächen wie Gewindeteile von Schrauben oder Abschnitte der Oberfläche vcm Stangen oder Rohren.

Zum, Maskieren von Ausnehmungen oder Bohrungen

werden vorzugsweise aus Kunststoff schaum bestehende Abdeckelemente in Form von Walzen. Ringwülsten. Kugeln. Zylindern. Prismen. Würfeln u.dgl. in Abhängigkeit von der Form oder Umrißgestalt der zu maskierenden Ausnehmungen oder Bohrungen verwendet. Diese Abdeckelemente sind zweckmäßig so bemessen, daß ihre Querschnittsfläche etwas größer ist als die der Ausnehmungen oder Bohrungen, so daß sie nur unter gewisser Gewaltanwendung in diese cinführbar sind und während des Lackieren^ oder CiaKanisierens dicht und passend an der Innenfläche der Ausnehmungen bzw. Bohrungen anliegen.

Für das Maskieren von Gewinde-Endstücken von Schrauben oder Abschnitten der Mantelflächen von Stangen oder Rohren eignen sich Abdeckelemente in Form von Nippeln oder Muffen mit wenigstens einem sich zumindest über drei Viertel der Dicke des Materials von der Außenseite einwärts erstreckenden Einschnitt.

Solche Schaumstoff-Abdeckelemente in Form von Nippeln oder Muffen sollten zweckmäßig einen Innendurchmesser aufweisen, der etwas kleiner ist als der Außendurchmesser der Stange oder des Rohrs, um einen dichten Sitz zwischen der Stange bzw. dem Rohr und dem Abdeckelement zu gewährleisten.

In der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zunächst die gegen einen Auftrag oder Galvanisieren zu maskierenden Ausnehmungen. Bohrungen oder Teilflächen eines Gegenstandes mittels der vorstehend beschriebenen Abdeckelemente verstopft oder abgedeckt. Darauf wird der Gegenstand mit einem gebräuchlichen Überzugsmaterial behandelt oder galvanisiert. Versuche haben ergeben, daß Flächen, an denen der Schaumstoff anlag, vollkommen vor dem Auftragsmaterial oder dem Galvanisieren geschützt waren. Beim anschließenden Erhitzen des Gegenstandes auf eine zu seiner Warmbehandlung erforderliche Temperatur schrumpften die Abdeckelemente ohne Festkleben an der Oberfläche des Gegenstandes auf etwa ein Zehntel ihres Ausgangsvolumens und ließen sich ohne die bei Gummistopfen auftretenden Schwierigkeiten entfernen.

Erfindungsgemäße Abdeckelemente in Nippel- oder Muffenform schrumpfen bei der Warmbehandlung des lackierten oder galvanisierten Gegenstandes schnell auf sehr kleine Abmessungen zusammen, wobei sie an den Einschnitten aufrissen, so daß sich das geschrumpfte Abdeckelement mühelos von dem betreffenden Gegenstand entfernen ließ.

Die vor dem Lackieren oder Galvanisieren zu schützende Fläche kann vorbereitend mit geeigneten, das Festkleben verhindernden Mitteln bestrichen werden, beispielsweise mit Maschinenöl. Silikone! od. dgl., die das Ablösen des geschrumpften Schaumteils von dem Gegenstand erleichtern.

Somit werden bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens dazu bestimmte Ausnehmungen oder Bohrungen eines einer Oberflächenbehandlung zu unterziehenden Gegenstandes durch formschlüssiges Einpassen von aus Kunstharzschaum bestehenden Abdeckelementen gegen eine Oberflächenbehandlung, beispielsweise Lackieren oder Galvanisieren, zuverlässia aeschützt. Bei der nachfolgenden Warmbehandlung" schrumpfen die Abdeckelemente sehr schnell zusammen und fallen dabei von selbst aus den Ausnehmuneen. oder Bohrungen heraus, so daß das bei den gebräuchlichen. Gummistopfen verwendenden MaskTenerfahren erforderliche Entfernen der Abdeckelemente von Hand entfällt. Ein weiterer wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das Maskieren mit sehr niedrigen Kosten erfolgen kann, da der erfindiingsgemäß verwendete Kunstharzschaum äußerst billig ist.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung. In dieser ist

Fig. 1 eine Schrägansicht des unteren Lenkers der Vorderradaufhängung eines Kraftwagens mit darin eingesetzten erfindungsgemäßen Schäumst off stopf en.

F i g. 2 eine Schnittansicht eines Teiles des nuteten Lenkers nach F i g. I nach einer Warmbehandlung sowie des geschrumpften und abgelösten Schaumstoffteils.

F i g. 3 eine Schrägansicht einer Stange mit einem erfindungsgemäßen muffenförmigen Abdeckelement.

F i g. 4 eine entsprechende Ansicht der gleichen Stange nach der Warmbehandlung sowie des geschrumpften Schautnteiis.

F i g. 5 eine Schrägansicht eines Teiles einer Schraube mit einem erfindungsgemäßen nippeiförmigen Abdec^lement und

F i g. 6 eine entsprechende Ansicht der gleichen Schraube nach der Warmbehandlung, mit dem geschrumpften Schaumteil.

Beispiel 1

Das Beispiel bezieht sich auf den nach dem erfinjj dungsgemäßen Verfahren behandelten unteren Lenker nach F i g. 1 und 2.

Der untere Lenker 4 besteht aus Stahlblech und weist drei kreisförmige Öffnungen 1. 2. 3 auf. mit Durchmessern zwischen 26 und 40 mm. In die drei kreisförmigen Öffnungen 1. 2. 3 sind aus Polystyrolschaum mit einem Aufschäumungsgrad von 50 bestehende, zylindrische Abdeck- oder Maskierungselemente 5. 6, 7. deren Durchmesser jeweils um etwa 0,5 bis 2 mm größer sind als die der Öffnungen, gewaltsam eingetrieben und dichtend darin gehalten.

Der so vorbereitete Lenker wurde in ein wasserlösliches Alkydharz-Auftragsmaterial enthaltendes Bad eingetaucht und zur Bildung einer Beschichtung 8 auf den nicht bedeckten Flächen einem gebräuchlichen elektrophoretischen Überzugsverfahren unterz |en. Der auf diese Weise beschichtete Gegenstand wurde anschließend in einen Heißluft-Trockenofen gebracht und zum Einbrennen der Beschichtung während 60 Minuten auf 190C erhitzt. Während des Erhitzen? schrumpfen die Abdeckelemente schnell ein und fielen von selbst aus den Öffnungen, deren Innenflächen, mit denen die Abdeckelemente während der Behandlung in Anlage waren, unbeschichtet blieben F i g. (2).

Beispiel 2

Eine Stahlstange 9 mit einem Durchmesser von 15 mm ist in eine aus Methacrylharzschaum mit einem Aufschäumungsgrad von 35 hergestellte Muffe 10 mit einem Innendurchmesser von 14 mm und einem Außendurchmesser von 30 mm eingeführt. Von der Außenseite der Muffe 10 her erstreckt sich ein Einschnitt 11 von 12 mm Tiefe radial einwärts (F i g. 3).

Die mit der Muffe 10 versehene Stahlstange 9 wird durch elektrostatischen Auftrag mit einem Lack 12 beschichtet und dann während 30 Minuten bei 180^:C eingebrannt. Während der Warmbehandlung riß die Muffe 10 am Einschnitt 11 auf, schrumpfte auf etwa

ein Zehntel des ursprünglichen Volumens und fiel von der Stange ab. Die durch die Schaumstoffmuffe maskierte Teilfläche blieb frei von jeglichem Überzugsmaterial (F i g. 4).

Beispiel 3

Das Gewindeende 13 einer Schraube 14 mit einem Durchmesser von 10 mm wurde mittels eines aus Polyäthylenschaum mit einem Aufscbäumungsgrad von 35 gefertigten Nippels 15 mit einem Innendurchmesser

von 9 mm und einem 7 mm tiefen Einschnitt 16 maskiert.

Die mittels des Nippels maskierte Schraube wurde galvanisch mit Chrom 17 überzogen. Die galvanisch verchromte Schraube wurde anschließend auf etwa 160"C erwärmt. Dabei riß der maskierende Nippel am Einschnitt auf, schrumpfte schnell zusammen und fiel von der Schraube ab. Dabei blieb das Gewindeende der Schraube frei von jeglicher galvanischer Beschichtung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

109 582/16!

Claims

Patentansprüche:

1. \ erfahren /um Maskieren von Gegenständen für Oberflächenbehandlungen, insbesondere Oberflächenbehandlungen mit einem Wärmebehandlungsarbeiisgang. bei dem eine bestimmte, von einem Überzug bzw. einer Beschichtung oder Plaitierung freizuhaltende Teilfläche eines Gegenstandes mit einem Abdeckelement aus Kunstharzsehaum maskiert wird, dadurch gekenn-ζ e i c h net. daß der mit einem bei Wärmebehandlung schrumpfenden Kunstharzschaumabdeckelemeni versehene Gegenstand nach dem Beschichten bis zum Schrumpfen des Abdeckelementes erwärmt wird.

2. 'v'erfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß ein Abdeckelement in Form eines Nippeis oder einer Muffe mit wenigstens einem radial verlaufenden Einschnitt verwendet und auf einen stabförmigen oder rohrförmigen Gegenstand aufgeschoben wird.