DE3822482A1 - Verwendung einer plasma-vorbehandlung - Google Patents
Verwendung einer plasma-vorbehandlungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Plasma-Vorbehandlung
zur Erhöhung der Haftfähigkeit einer nachfolgend aufzubringenden zweiten
Lackschicht.
Plasma-Behandlungen zur Erzeugung eines haftfähigen Untergrundes sind
bereits seit einiger Zeit bekannt. Sie werden angewandt, um insbesondere
auf Polyolefinbasis hergestellte Kunststoffe zu lackieren, zu bedrucken
oder einen Haftgrund für eine nachfolgende Verklebung zu schaffen. Ein
solches Verfahren ist beispielsweise in der DE-OS 36 38 719 beschrieben.
Die Plasma-Behandlung läßt sich beispielsweise im sogenannten Niederdruck-
Plasma durchführen. Gemäß diesem Verfahren werden die zu behandelnden Teile
in eine Vakuumkammer gebracht und dort einem Prozeßgas ausgesetzt. Dieses
Prozeßgas kann beispielsweise Stickstoff, Sauerstoff oder ein Edelgas sein.
Das Prozeßgas wird einem hochfrequenten Spannungsfeld ausgesetzt, wodurch
eine Ionisierung des Prozeßgases eintritt. In dem durch die Ionisation ent
standenen Plasma reagieren die Ionen und Radikale sowie ultraviolette
Strahlung mit der Oberfläche des zu behandelnden Teiles, wodurch - abhängig
von der verwendeten Art des Prozeßgases - ein Abtrag dünner Schichten oder
eine Vernetzung der Moleküle an der Oberfläche des Werkstückes erfolgt.
Diese Umwandlung verbessert die Benetzbarkeit der Oberfläche, so daß die
Haftungsfähigkeit einer darauf aufgebrachten Schicht verbessert wird.
Bekannt ist auch die sogenannte Corona-Vorbehandlung von Kunststoffen, ins
besondere von Folien und Formteilen aus Kunststoffen. Bei der Corona-
Behandlung wird ein hochgespanntes Feld erzeugt und mittels einer Elektrode
eine Corona-Funkenentladung zum Werkstück hin erzeugt. Das entstehende
Plasma wird auf die Oberfläche des zu behandelnden Werkstücks übertragen
und führt bei dieser zu einer Erhöhung der Benetzbarkeit.
Gegenüber der erstgenannten Plasma-Behandlung hat die Corona-Behandlung den
Vorteil, daß kein Vakuumbehälter notwendig ist. Es lassen sich deshalb
durch die Corona-Behandlung ohne aufwendige Einrichtungen auch große Werk
stücke oder nur Bereiche derselben behandeln. Bei den bekannten Corona-
Vorbehandlungsanlagen wird durch manuelles oder automatisches Entlang
führen der Elektrode an dem Werkstück die Behandlung durchgeführt.
Die Elektrode strahlt frei ab, so daß eine masseführende Gegenelektrode
nicht notwendig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Verwendung für derarti
ge Plasma-Vorbehandlungen aufzuzeigen.
Die neue Verwendung besteht darin, daß die Plasma-Vorbehandlung an Bautei
len durchgeführt wird, die bereits lackiert sind und für die die Haftfähig
keit der Lackoberfläche für eine nachfolgend aufzubringende zweite Lack
schicht verbessert werden soll.
Die bekannten Plasma-Vorbehandlungen werden fast ausschließlich zur Behand
lung von Kunststoffen eingesetzt, um eine gute Haftung von Farben, Lacken,
Klebern oder Schäumen zu gewährleisten. In Sonderfällen ist bereits auch
eine Metallbehandlung durchgeführt worden.
Um Lackschichten für eine nachfolgende weitere Lackierung haftfähiger zu
machen wird gewöhnlich ein Schleifen oder der Auftrag eines Haftvermittlers
durchgeführt. In den meisten Fällen wird das Schleifen als bewährte und
wirtschaftliche Arbeitsmethode bevorzugt. Ein Haftvermittler wird deshalb
oft nur noch dann eingesetzt, wenn die zu behandelnden Stellen für das
Schleifen schwer zugänglich sind oder das zu behandelnde Bauteil bereits
montiert ist und für das Schleifen eigens demontiert werden müßte. Schließ
lich können profilierte oder genarbte Oberflächen nicht durch Schleifen,
sondern nur durch einen Haftvermittler behandelt werden, wenn die Oberflä
chenstruktur erhalten bleiben soll.
Aufwendig ist das Schleifen von beispielsweise aus weichem Polyurethan
schaum bestehenden Werkstücken, da das Werkstück beim Schleifen leicht ein
gedrückt werden kann. Erschwerend kommt hinzu, daß für derartige Werkstücke
hochelastische Lacke verwendet werden müssen, die einerseits schwer zu
schleifen sind, andererseits jedoch ohne das Schleifen der Erstlackierung
die erforderliche Haftung für die Zweitlackierung unzureichend ist. Dies
gilt besonders, wenn für die Zweitlackierung ein Metallic-Lack verwendet
werden soll.
Einige Lacksysteme mit ausgezeichneter Bewitterungsstabilität, die beson
ders kratz- und waschanlagenfest sind, konnten bisher nicht eingesetzt
werden, da die Oberflächenspannungs-Unterschied der vernetzten und der
darauf aufgetragenen Naßlackschicht der Zweitlackierung so groß ist, daß
keine Benetzung gegeben ist. Nur durch sehr intensives, sogenanntes "Matt-
Schleifen" kann dieser Nachteil annähernd beseitigt werden. Aus Wirtschaft
lichkeitsgründen kann das Schleifen jedoch meist nicht durchgeführt werden,
so daß diese Lacksysteme nur selten zum Einsatz gelangen.
Durch die Verwendung einer Plasma-Vorbehandlung für lackierte Bauteile zur
Erhöhung der Haftfähigkeit einer nachfolgend aufzubringenden zweiten Lack
schicht werden die vorstehend genannten Nachteile des Schleifens und dieje
nigen der herkömmlichen Haftvermittler vermieden und der Einsatz von belie
bigen Lacksystemen bei Gewährleistung der erwünschten Haftung möglich.
Vorteilhaft sollte die Plasma-Vorbehandlung dort eingesetzt werden, wo das
Schleifen nicht möglich ist, wo der Auftrag des Haftvermittlers im Ferti
gungsablauf erschwert ist (Spritzanlagen, Abdeckung der nichtzubehandelnden
Teile), wo neue Lacksysteme aus Wirtschaftlichkeitsgründen bisher nicht
eingesetzt werden konnten und dort, wo aufgrund des aus elastischem Materi
al hergestellten Werkstückes ein Schleifen nur unter erschwerten Bedingun
gen möglich ist.
Durch die vorgeschlagene Plasma-Vorbehandlung der lackierten Oberfläche
entstehen sauerstoffhaltige, ggf. auch nitrohaltige funktionelle Gruppen,
die den größten Beitrag zur Haftung einer darauf aufzubringenden weiteren
Lackschicht liefern. Ein geeignetes Maß für die Haftung ist die Oberflä
chenspannung. Diese kann beispielsweise vor der Plasma-Behandlung bis 20
mN/m betragen. Für die erwünschte Haftung soll ein Wert von mindestens 50
mN/m erreicht werden, was durch die vorgeschlagene Plasma-Vorbehandlung
ohne weiteres möglich ist.
Bevorzugt wird die Vorbehandlung durch eine Corona-Funkenentladung in einem
hochgespannten Feld durchgeführt. Dafür sind Spannungen von mehreren
Kilovolt notwendig. Der Behandlungsabstand der Elektrode kann bis 20 mm
betragen, bevorzugt werden jedoch kürzere Abstände.
Es lassen sich sowohl bewegliche Corona-Elektroden, die über die zu behan
delnden Lackflächen manuell geführt werden, aber auch stationäre Corona-
Elektroden einsetzten, welche in einem genau festgelegten bzw. programmier
ten Abstand auf die lackierte Oberfläche einwirken. Je nach der Intensität
der gewünschten Behandlung sind pro Flächeneinheit Behandlungszeiten von
nur wenigen Sekunden notwendig. Dabei ist ein möglichst kurzer Abstand der
Elektrode von dem Werkstück von Vorteil. Bei Verwendung einer isolierten
Elektrode kann durch Entlangführen der Elektrode auf der Werkstückober
fläche ein kurzer Elektrodenabstand ohne aufwendige Steuerung erreicht
werden.
In Versuchen hat sich gezeigt, daß durch die Corona-Vorbehandlung keine
sichtbare Veränderung der lackierten Werkstückoberfläche verursacht wird.
Dieser Umstand ermöglicht einen besonders vorteilhaften Einsatz der Corona-
Vorbehandlung in der Praxis. Es spielt deshalb keine Rolle, wenn die vor
behandelte Fläche größer ausfällt als diejenige Fläche, die nachfolgend mit
einer weiteren Lackschicht überzogen wird. Bei Einsatz eines Haftvermitt
lers oder gar beim Schleifen wäre diese Vorgehensweise nicht vertretbar.
Die vorgeschlagene Vorbehandlung läßt sich mit großem Vorteil dann einset
zen, wenn nur ein Teil einer komplett vormontierten Baueinheit nachlackiert
werden muß. Dies kann beispielsweise bei Fahrzeugkarosserien der Fall sein.
Bei solchen Teilen ist es auch möglich, daß die großen Flächen durch
Schleifen oder mit einem Haftvermittler behandelt werden und die Rand
bereiche, also diejenigen Bereiche, an welche sich andere, nicht mit einer
weiteren Lackschicht zu lackierende Bauteile anschließen, mittels Corona-
Vorbehandlung bearbeitet werden. Sowohl die Corona- als auch die anderen
Plasma-Vorbehandlungen ermöglichen in einfacher Weise einen haftfähigen Un
tergrund für jedes nachfolgend aufgebrachte Lacksystem. Die Oberflächen
spannungen der vernetzten und der nassen Lackschichten können dabei sehr
unterschiedlich sein.
In der Praxis ist zu beobachten, daß manchmal bereits bei der Erst
lackierung Unregelmäßigkeiten in Form von Kratern auftreten. Man hat fest
gestellt, daß diese Krater durch Arbeitsfehler oder durch Luftverschmutzung
verursacht werden. Die Krater treten dabei verstärkt oder ausschließlich
dann auf, wenn die Karosserien vor der Erstlackierung längere Zeit -
beispielsweise über ein Wochenende - gestanden sind. Bedingt durch die
längere Standzeit wirken Umwelteinflüsse auf die Oberfläche ein, wodurch
auf dieser die Krater verursachende verschiedene Oberflächenspannungen ent
stehen. Teilweise können auch Vorbehandlungsfehler (Fettreste) Auslöser für
die Kraterbildung sein.
Um auszuschließen, daß die Krater auch bei der Zweitlackierung zu erkennen
sind, könnte man die Oberfläche der Erstlackierung mit einem geeigneten
Mittel behandeln. Abgesehen davon, daß diese Vorgehensweise sehr aufwendig
ist, läßt sich damit nur dann ein Erfolgt erzielen, wenn anschließend die
komplette Karosse gewaschen und wieder getrocknet wird, was den Aufwand
zusätzlich erhöht. Eine partielle Behandlung dieser Flächen ohne nach
folgenden Wasch- und Trockenvorgang der kompletten Karosserie scheidet
schon deshalb aus, da die Randbereiche nicht rückstandsfrei gereinigt
werden können.
Die Krater treten fast ausschließlich in den etwas horizontalen Flächen der
Fahrzeugkarosserie auf, da sich doer die Verunreinigungen absetzen. Um die
durch die Verunreinigungen hervorgerufenen Benetzungsstörungen auf der
Lackoberfläche zu beseitigen, wird gemäß dem Patentanspruch 5 vorgeschla
gen, daß die Bauteile, welche vor relativ langer Zeit erstlackiert wurden,
einer Plasma-Vorbehandlung unterzogen werden. Dadurch werden in einfacher
Weise die unterschiedlichen Oberflächenspannungen ausgeglichen und eine
gute Grundlage für die nachfolgende Zweitlackierung geschaffen. In den
meisten Fällen ist es ausreichend, wenn die Plasma-Vorbehandlung nur an den
etwa waagrechten Flächen der Bauteile durchgeführt wird. Dabei ist es im
Produktionsablauf möglich, die waagrechten Flächen - bei einer Fahrzeug
karosserie die Motorhaube, das Dach und den Kofferraumdeckel - vollautoma
tisch durch eine die Elektroden für die Plasmabehandlung aufweisende Vor
richtung abzufahren.
Wie vorstehend dargelegt, bietet eine Plasma-Vorbehandlung für bereits
lackierte Bauteile, auf welche nachfolgend eine weitere Lackschicht auf
gebracht werden soll, erhebliche Vorteile. Die vorgeschlagene Verwendung
ermöglicht vollkommen neue Anwendungsbereiche. Obwohl Plasma-Vorbehand
lungen an Kunststoffen bereits seit einiger Zeit durchgeführt werden, sind
damit noch nie Lackschichten behandelt worden, um eine Erhöhung der Haft
fähigkeit für eine weitere Lackschicht zu erreichen.
In der Zeichnung ist in perspektivischer Darstellung der vordere rechte Ab
schnitt eines Personenkraftwagens wiedergegeben, dessen Kotflügel wegen
eines Arbeitsfehlers nachlackiert werden soll. Dazu wird der mit 1 gekenn
zeichnete Flächenbereich geschliffen und anschließend der mit 2 bezeich
nete, sich an die Scheinwerfereinheit 3 anschließende Bereich einer kurz
zeitigen manuellen Corona-Behandlung unterzogen. Auf den in dieser Wese
vorbereiteten Kotflügel läßt sich nachfolgend ohne Probleme die gewünschte
Lackschicht aufbringen. Der große Vorteil der beschriebenen Vorgehensweise
besteht darin, daß bereits montierte Bauteile ohne Ausbau und ohne Be
schädigungsgefahr für angrenzende Bauteile für eine Lackierung vorbehan
delt werden können.
Claims (6)
1. Verwendung einer Plasma-Vorbehandlung für lackierte Bauteile zur Er
höhung der Haftfähigkeit einer nachfolgend aufzubringenden zweiten Lack
schicht.
2. Plasma-Vorbehandlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese
in an sich bekannter Weise durch eine Corona-Funkenentladung in einem
hochgespannten Feld erfolgt.
3. Plasma-Vorbehandlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Vorbehandlung in an sich bekannter Weise in einer Vakuumkammer unter Zu
führung eines geeigneten Prozeßgases und unter Einfluß eines das Prozeß
gas ionisierenden hochfrequenten Spannungsfeldes erfolgt.
4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Plasma-Vorbehandlung an lackierten, aus weichelastischem Material
bestehenden, z. B. geschäumten Bauteilen durchgeführt wird.
5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Plasma-Vorbehandlung an solchen Bauteilen durchgeführt wird, welche
vor relativ langer Zeit erstlackiert wurden.
6. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasma-Vor
behandlung nur an den etwa waagerechten Flächen der Bauteile durchge
führt wird.
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