DE2657138A1

DE2657138A1 - Beschichtungsverfahren

Info

Publication number: DE2657138A1
Application number: DE19762657138
Authority: DE
Inventors: Roy Llewellyn Baylis; William Frederick James Dabbs
Original assignee: Rover Co Ltd; Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Rover Co Ltd; Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1975-12-18
Filing date: 1976-12-16
Publication date: 1977-06-23
Also published as: IT1065396B; ES454356A1; PL106433B1; AU508886B2; AU2062476A; FR2352072A1; SE7614211L; FR2352072B1; CA1059066A; JPS5290540A

Description

BRITISH LEYLAND UK LIMITED IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES

LIMITED

London, Großbritannien

" Beschichtungsverfahren "

beanspruchte Prioritäten:

Nr. 519 33/75, vom 18.12.19 75, Großbritannien Nr. 47841/76, vom 17.11.1976, Großbritannien

Die Erfindung bezieht sich auf ein Beschichtungsverfahren ■ für hohle Metallgegenstände, insbesondere zum Beschichten bzw. Überziehen bzw. Lackieren von Fahrzeugkörpern, beispielsweise Fahrzeugkarosserien.

Bisher wurden üblicherweise hohle Metallgegenstände auf den Außenseiten mit einer elektrisch isolierenden Schicht und dann auf den Innenseiten mit einer elektrophoretischen Schicht versehen; die Vorzüge eines solchen Beschichtungsverfahren bestehen darin, daß die isolierende Schicht eine optisch zufriedenstellende Schicht mit dem erforderlichen Korrosionsschutz auf den sichtbaren Außenseiten darstellt und daß der Verbrauch von elektrophoretischem Beschichtungsmatorial

709825/0936

begrenzt wird, während die elektrophoretische Schicht den normalerweise erforderlichen Korrosionsschutz innerhalb der Innenbereiche bietet, die sonst schwierig zu beschichten sind.

Obwohl ein derartiges Beschichtungsverfahren bezüglich .des beschichteten Gegenstandes vorteilhaft ist, bringt es doch Nachteile bei der Herstellung mit sich, da die Notwendigkeit, zwei verschiedene Schichten aufzubringen, zur. getrennten Aufbringung der Schichten und Behandlung in einem Ofen zusätzliche, Raum beanspruchende Anlagen erforderlich macht.

Außerdem bedeutet die Notwendigkeit getrennter Ofenstationen mit, daß in den verschiedenen Stationen der Ofenbehandlung beträchtliche Energie verbraucht wird, und dieser Nachteil wird durch die gegenwärtig bestehende, allgemeine Notwendigkeit verschärft, Anlagen zur Nachbehandlung, beispielsweise Verbrennung bzw. Veraschung, der während jeder Stufe der Ofenbehandlung entstandenen Dämpfe zur Verfügung zu stellen.

Die in der Produktion für ein solches Verfahren erforderliche Anlage würde daher nicht nur Raum beanspruchen und wäre teuer, sondern es würde auch ihr Betrieb Energie verbrauchen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art möglichst platz- und aufwandsparend

709825/0936

zu gestalten. . JÜ

Zur Lösung dieser Aufgabe weist das Verfahren zürn Beschichten hohler Metallgegenstände erfindungsgemäß die folgenden Schritte auf:

(a) Vorbereitung der Oberfläche des zu beschichtenden Gegenstandes ;

(b) Sprühen eines in Wasser dispergierten Grundiermittels (primer)/Füllers (surfacer) auf vorbestimmte Bereiche der Außenoberfläche des Gegenstandes;

(c) Trocknen des Gegenstandes ohne Härten, oder doch ohne vollständiges Härten, des Grundiermittel/Füller-Beschichtung smaterials ;

(d) Elektrophoretisches Beschichten der übrigen Oberflächen des Gegenstandes mit einem Grundiermittel (primer);

(e) Erhitzen des Gegenstandes, so daß sowohl die elektrophoretisch abgeschiedene Grundiermittelschicht als auch die Grundiermittel/Füller-Schicht zumindest teilweise gehärtet werden;

(f) Aufbringen einer Deckschicht bzw. obersten Schicht auf mindestens diejenigen Oberflächen des Gegenstandes/ die sichtbar sein werden; und

(g) Behandeln des Gegenstandes im Ofen, um die oberste Schicht zu härten und jede etwa vorher nicht vollständig gehärtete Schicht' vollständig zu härten.

Da die Grundiermittel/Füller-Schicht vor dem Schritt des elek-

709825/0936

- 4Τ -

trophoretischen Beschichtens nur teilweise gehärtet zu werden braucht, hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, daß das Trocknen bei relativ geringer Temperatur stattfinden kann, verbunden mit einer potentiellen Einsparung beim Energieverbrauch im Vergleich zu vollständigem Härten, und daß die auf dieser Stufe erzeugten Dämpfe normalerweise keine Nachbehandlung, beispielsweise Verbrennung bzw. Veraschung, erforderlich machen, was eine weitere potentielle Ersparnis beim Energieverbrauch bedeutet.

Zweckmäßigerweise schließt das Verfahren das Erhitzen des Gegenstandes ein, um die Grundiermittel/Füller-Schicht bei niedriger Temperatur teilweise zu härten und damit die Notwendigkeit einer -Nachbehandlung der während des Erhitzens erzeugten Dämpfe zu vermeiden.

Es wurde ferner die Erfahrung gemacht, daß erfindungsgemäß bestimmte Grundiermittel/Füller in zufriedenstellender Weise auf eine nicht vollständig trockene Oberfläche aufgebracht v/erden können. Somit wird durch die Erfindung auch ein Verfahren geschaffen., das selbständige erfinderische Bedeutung hat und die folgenden Schritte aufweist:

a) Mit einer Wasserberieselung abschließende Oberflächenvorbereitung;

b) Aufbringen einer Grundiermittel/Füller-Schicht auf die Oberfläche des Gegenstandes in "feuchttrockenem" Zustand.

709825/0936

Beim Stand der Technik und bei der vorliegenden Beschreibung bedeutet die Bezeichnung "feuchttrocken", daß die Oberfläche frei von Oberflächenwasser ist, ohne sich jedoch in einem vollständig trockenen Zustand zu befinden, wie er zum Beispiel durch Erhitzen erreicht wird. Ein derartiger feuchttrockener Zustand kann dadurch erreicht werden, daß nach einer Berieselung mit Wasser die Oberfläche mit Hochdruckluft oder mit warmer Niederdruckluft bestrichen wird.

Auf diese Weise wird der herkömmliche Schritt des Erhitzens ausgespart, der normal er v/eise nach einer Berieselung mit Wasser der Aufbringung von Lack vorangeht; dies bedeutet eine potentielle Einsparung von Raum und den Kosten der Fertigungsanlage sowie eine potentielle Einsparung an Energie.

Der letztgenannte Erfindungsgedanke kann mit anderen Merkmalen der Erfindung kombiniert werden, um ein Verfahren zum Beschichten hohler Metallgegenstände zu schaffen, das die folgenden Schritte aufweist:

a) Mit einer Wasserberieselung abschließende Oberflächenvorbereitung;

b) Sprühen eines in Wasser dispergierten Grundiermittels/Füllers auf vorbestimmte Außenoberflächen des Gegenstandes in "feuchttrockenem" Zustand mittels einer Sprühvorrichtung;

c) Trocknen des Gegenstandes ohne Härten, oder doch ohne

vollständiges Härten, des Grundiermittel/Füller- Beschichtungs-Materials;

70 98 25/0936

d) Elektrophoretisches Beschichten der übrigen Oberflächen des Gegenstandes mit einem Grundiermittel;

e) Erhitzen des Gegenstandes, so daß sowohl die elektrophoretisch abgeschiedene Grundiermittelschicht als auch die Grundiermittel/ Füller-Schicht zumindest teilweise gehärtet werden;

f) Aufbringen einer Deckschicht bzw. obersten Schicht auf mindestens diejenigen Oberflächen des Gegenstandes, die sichtbar sein werden; und

g) Behandeln des Gegenstandes im Ofen, um die oberste Schicht zu härten und jede etwa vorher nicht vollständig gehärtete Schicht vollständig zu härten.

Bisher wurde es als impraktikabel betrachtet, ein Grundiermittel/ Füller-Material durch eine vollautomatische Vorrichtung mit Spritzpistolen, die der Oberfläche des Gegenstandes folgen müssen, auf einen Gegenstand von komplizierter Form wie z.B. einen Fahrzeugkörper, aufzubringen. Im Fall von Fahrzeugkörpern beispielsweise wurde festgestellt, daß es bei Verwendung automatischer Spritzpistolen immer noch nötig ist, bestimmte Bereiche der automatisch gespritzten Schicht durch weiteres handgesteuertes Bemühen zu "verstärken".

Durch die Erfindung jedoch ist eine manuell aufgebrachte Verstärkung nicht mehr erforderlich, so daß die vollautomatische Aufbringung von Grundiermittel/Füller möglich ist. Dies beruht darauf, daß bei Verwendung eines Grundiermittel/Füller-Materials, das sich bezüglich des verlangten Aussehens und der Wirkung des Lacks des fertigen Gegenstandes mit der elektrophoretisch abge-

709825/0936

schiedenen Grundiermittelschicht verträgt, die elektrophoretisch abgeschiedene Grundiermittelschicht dazu dient, unzureichend mit automatisch gesprühtem Grundiermittel/Füller bedeckte Bereiche zu "verstärken".

überdies können durch Fehlleistungen der automatischen Sprühvorrichtung verursachte Fehler wie Laufspuren 'und "Nasen" in der aufgesprühten Grundiermittel/Füller-Schicht normalerweise nach einem teilweisen Härten des gesprühten Grundiermittels/Füllers durch Abwischen mit einem geeigneten Lösungsmittel und-einem geeigneten Wischer entfernt werden, da selbst Bereiche, die so gewischt werden, daß der bloße Untergrund oder nur eine sehr dünne Grundiermittel/Füller-Schicht bleibt, anschließend mit elektrophoretisch abgeschiedenem Grundiermittel beschichtet werden.

Ferner wurde bisher beim automatischen Sprühen von Füller anschließend an das elektrophoretische Aufbringen von Grundiermittel gefunden, daß eine nachfolgende oberste Schicht manchmal an den Randbereichen des von dem gesprühten Füller bedeckten Gebietes nicht zufriedenstellend haftet, da der Füller in diesen Bereichen dazu neigt, in Form einzelner Tröpfchen zu bleiben. Infolgedessen war es in manchen Fällen nötig, die Füllertröpfchen in diesen Randbereichen abzureiben, um die zufriedenstellende Haftung und das gute Aussehen einer nachfolgenden obersten Schicht zu gewährleisten. Bei dem Verfahren nach der Erfindung hingegen hat sich gezeigt, daß das elektrophoretisch abgeschiedene Grundiermittel sich um und in manchen Fällen auch über die Tröpfchen aufgesprühten Grundiermittels/Füllers legt und die

709825/0936

oberste Schicht normalerweise zufriedenstellend haftet, ohne daß die vorstehend beschriebene manuelle Bearbeitung nötig wäre.

Die anfängliche Oberflächenvorbehandlung kann normales Reinigen und Beschichtung zur chemischen Umwandlung einschließen, z.B. mit einem Zink- oder Eisenphosphat im Fall eines eisenhaltigen Untergrundes; vorzugsv/eise und insbesondere bei Fahrzeugkörpern, umfaßt sie auch eine Sprüh-Tauch-Sprüh-Folge, wobei jede Zone der chemischen Bearbeitungsanlage sowohl eine Sprüh- als auch eine Tauchstufe vorsieht, die zweckmäßigerweise in demselben Teil eines Behandlungstunnels angeordnet sein können. Bei Fahrzeugkörpern sollte die Eintauchtiefe gewöhnlich so groß sein, daß gewährleistet ist, daß alle größeren bzw. wichtigeren tragenden Kastenteile bzw. Hohlprof-ile des Fahrzeugkörpers, die korrosionsanfällig sind, eingetaucht sind, so daß die chemische Behandlung der Kastenteile besser gesteuert werden kann, als dies bei Besprühen der Fall ist. Zusätzliche Sprühdüsen sollten ebenfalls gewöhnlich am Ausgang jeder Zone angeordnet sein, um die Entfernung aller Rückstände und allen Schaums zu gev/ährleisten, wenn das Fahrzeug den Eintauchtank verläßt.

Bisher war die Oberflächenvorbehandlung von aus unterschiedlichen Metallen bestehenden Fahrzeugkörpern vor dem Beschichten durch Galvanisierung kritisch, und es waren besondere Arbeitsprozesse oder Phosphatierungslösungen erforderlich, um ein konsistentes fertiges Aussehen zu gewährleisten. Beispielsweise können solche Körper typischerweise einen Hauptteil aufweisen, der aus Stahl

709825/0936

besteht, und nicht beanspruchte bzw, nichttragende Teile wie Türen und Gepäckraumdeckel, die aus Aluminium bestehen. Herkömmlicherweise wurden derartige Aluminiumteile in geeigneter Weise vorbereitet, ehe sie an dem Hauptkörpex befestigt wurden, und die anschließend verwendeten Lösungen zur Oberflächenvorbereitung wurden so gewählt, daß sie auf die Stahlteile wirkten, nicht jedoch auf die Aluminiumteile; es wurden jedoch auch besondere Phosphate verwendet, die sowohl die Stahl- als auch die Aluminiumteile wirksam vorbehandelten.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden optisch wichtige Teile solcher aus unterschiedlichen Metallen bestehender Körper vor der elektrophoretischen Lackierung mit aufgesprühtem Grundiermittel/Füller beschichtet, so daß manchmal die Notwendigkeit entfällt, die verschiedenen Metalle verschieden vorzubehandeln oder besondere Phosphate anzuwenden.

Bei Nicht-Kraftfahrzeugteilen, insbesondere wenn die Anforderungen an die Leistung im Betrieb geringer sind, kann eine Reinigung allein ohne anschließende Ümwandlungsbeschichtung ausreichend sein.

Nach der mit einer Wasserberieselung abschließenden Oberflächenvorbehandlung kann durch Bestreichen mit Gebläseluft der "feuchttrockene" Zustand hergestellt werden; er kann jedoch auch durch Bestreichen der Oberfläche mit einem Warmluftstrom erreicht v/erden, insbesondere bei Fahrzeugkörpern, bei denen derartige -

709825/09 36

•Λ-

Luftströme in Innenteilen eingeschlossenes Wasser an die Oberfläche blasen könnten.

Das in Wasser dispergierte Grundiermittel/Füller-Material kann einen Epoxyharzlack aufweisen, der mit. Pigmenten versehen sein sollte, um die gewünschte Korrosionsbeständigkeit zu verleihen.

Bei Fahrzeugkörpern können alle optisch wichtigen Außenoberflächen mit Grundiermittel/Füller beschichtet v/erden.

Bei .einem derartigen Grundiermittel/Füller, der üblicherweise bei etwa 160°C etwa 20 Minuten lang im Ofen behandelt wird, hat sich gezeigt, daß das teilweise Härten durch Erhitzen auf 110 C für 10 Minuten bewirkt v/erden kann und daß die bei einem derartigen teilweisen Härten entstehenden Dämpfe keine Verbrennung bzw. Veraschung oder eine andere Nachbehandlung erfordern.

Das elektrophoretische Grundiermittel kann auch ein in Wasser dispergiertes Beschichtungsmittel auf Basis eines Epoxyesters aufweisen, das sich mit dem Füller verträgt und auf herkömmliche Weise aufgebracht, gespült und im Ofen behandelt wird. Die Abspülzone bzw. -zonen sind hierbei so angeordnet, daß eine maximale Innenspülung erfolgt.

Nach der Behandlung im Ofen können an fertiggestellten Gegenständen wie z.B. Fahrzeugkörpern vorhandene Fugen mit einem Fugendichtungsmittel geschlossen werden, das so beschaffen ist,

709825/0936

daß es unter den gleichen Bedingungen wie die oberste Schicht im Ofen aushärtet/ und zweckmäßigerweise ist das Fugendichtungsmittel so beschaffen, daß sich bei normalen Umgebungstemperaturen schnell eine oberste Haut bildet; dies soll verhindern, daß bei einem etwa sich anschließenden Wischen mit Lösungsmittel klebriges Dichtungsmittel über die Oberfläche des Gegenstandes verschmiert wird.

Die abschließende oberste Schicht kann einen herkömmlichen flüssigen Lack oder eine Pulverschicht aufweisen, der bzw. die zweckmäßigerweise in herkömmlicher Art elektrostatisch aufgebracht wird.

Die abschließende Behandlung im Ofen kann eine herkömmliche sein, bei einer Temperatur und füx eine Zeitdauer, die für die verwendete oberste Schicht zweckmäßig sind.

Im Fall von Fahrzeugkörpern sollte die elektrophoretische Ofenanlage üblicherweise vollständig mit "Vorrichtungen für die Nachbehandlung, beispielsweise Verbrennung bzw. Veraschung, der Dämpfe ausgerüstet sein, um die Dämpfe zu entfernen, die durch die Ofenbehandlungs-Abbauprodukte erzeugt werden, welche von dem Grundiermittel/Füller und dem elektrophoretischen Grundiermittel während irgendwelcher Befreiung von überschüssigem Material, z.B. durch Abquetschen oder Ab.tropfen (flash-off), abgegeben werden. Gewöhnlich kann die durch die Nachbehandlung der Dämpfe erzeugte Wärme wiedergewonnen und z.B. für die Vorbehandlung oder in der Grundiermittel/Füller-Trockenzone oder bei der Ofenbehandlung

709825/0 93 6

der obersten Schicht verwendet werden. Auf diese Weise bietet das erfindungsgemäße Verfahren noch eine weitere Möglichkeit, Energie einzusparen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand.mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.

Beispiel 1

Eine Flußstahl-Tür für ein Kraftfahrzeug wurde gereinigt, mit einer Lösung eines im Handel erhältlichen Zinkphosphats vorbehandelt und mit voll demineralisiertem Wasser abgespült, und überschüssiges Wasser wurde durch Luft aus Luftdüsen entfernt. Ein in Wasser dispergiertes Epoxy-Grundiermittel/Füllermaterial wurde auf das Außenblech der Tür aufgesprüht, und zwar in einer Schichtdicke von etwa 37 bis 40 Aim.

Nachdem die Tür bei Umgebungstemperaturen 10 Minuten lang von überschüssigem Material befreit und bei 11O°C 10 Minuten lang getrocknet worden war, so daß das Grundiermittel/Füller-Material nicht vollständig ausgehärtet war, wurde die Tür vollständig in ein Epoxy-Elektrogrundiermittel bzw. einen Epoxy-Elektroprimer eingetaucht und mit Elektroprimer überzogen, über die gesamte Grenzfläche zwischen Grundiermittel/Füller und Elektroprimer betrug die Schichtdicke mindestens 25 /um. Die mit dem Elektroprimer überzogene Tür wurde dann bei 160°C (effektive Metalltemperatur) 2O Minuten lang im Ofen behandelt, so daß das aufgesprühte Grundiermittel/Füller-Material und der Elektro-

709825/0936

primer vollständig ausgehärtet waren. Dann wurde die Tür mit einem Pigmente enthaltenden Alkyd-Melamin-Autolack besprüht, wobei' insgesamt eine Schichtdicke von 55 bis 70/um erreicht wurde, und bei 150°C (effektive Metalltemperatur) 20 Minuten lang im Ofen behandelt. Es wurde gefunden, daß die Tür ein befriedigendes Aussehen hatte und die Beschichtungswirkung nach der herkömmlichen Kurζzeitprüfung ebenfalls als zufriedenstellend eingestuft wurde.

Beispiel 2

Das Beschichtungsverfahren nach Beispiel 1 wurde wiederholt unter Verwendung einer Aluminiumtür,■ die in einem Bad mit im Handel erhältlichen Chromoxyd vorbehandelt worden war, Die beschichtete Tür war wiederum zufriedenstellend»

Beispiel 3

Eine Flußstahltür wurde wie in Beispiel 1 beschichtet, mit der Ausnahme, daß die oberste Schicht aus Pigmente enthaltendem Acry!polymerisatpulver bestand, das bei 180°C (effektive Metalltemperatur) 15 Minuten lang im Ofen behandelt wurde. Xtfiederum war die beschichtete Tür zufriedensteifend.

■/·

709 8 25/0936

Claims

Patentansprüche

(!.} Verfahren zur Beschichtung hohler Metallgegenstände mit folgenden Schritten:

(a) Sprühen eines in Wasser dispergierten Grundiermittels auf vorbestimmte Bereiche der Außenoberflächen des Gegenstandes;

'< (b) Elektrophoretisches Beschichten des übrigen Gegenstandes mit einer Grundiermittelschicht;
(c) Aufbringen einer Deckschicht bzw. obersten Schicht auf mindestens diejenigen Oberflächen des Gegenstandes, die sichtbar sein v/erden; und

(d) Behandlung des Gegenstandes im Ofen? um die oberste Schicht zu härten,

gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

(e) Durchführen des Schrittes der elektrophoretischen Beschichtung ohne Härten oder ohne vollständiges Härten der aufgesprühten Grundiermittelschicht;

(f) Erhitzen des Gegenstandes nach dem Schritt der elektrophoretischen Beschichtung, wodurch sowohl die elektrophoretisch abgeschiedene Grundiermittelschicht als auch die aufgesprühte Grundiermittelschicht zumindest teilweise gehärtet werden; und

(g) Behandeln des Gegenstandes im Ofen, wodurch nicht nur die oberste Schicht sondern auch jede etwa vorher nicht vollständig gehärtete Schicht vollständig gehärtet werden.

OoiriiMAL INSPECTED

709825/0936
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgesprühte Grundiermittelschicht vor dem Schritt des elektrophoretischen Beschichtens teilweise gehärtet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand nach dem Schritt des elektrophoretischen Beschichtens erhitzt wird, wodurch sowohl die elektrophoretisch abgeschiedene Grundiermittelschicht als auch die aufgesprühte Grundiermittelschicht vollständig gehärtet werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das aufzusprühende Grundiermittel auf die nicht vollständig trockene Oberfläche des Gegenstandes aufgebracht wird.

709025/0936