-
ALLGEMEINER STAND DER
TECHNIK
-
1. Technisches Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Lackdeckanstrichprozesse
bei Kraftfahrzeugen und genauer ein verbessertes Grundierungsverfahren.
-
2. Besprechung
-
Der
Lackdeckanstrich auf einem neuen Fahrzeug wird häufig als das allerauffälligste
sichtbare Merkmal des Fahrzeugs betrachtet. Wenn der Deckanstrich
glatt, gleichmäßig und
anziehend ist, werden Personen, die das Fahrzeug sehen, hinsichtlich
der Qualität
des Fahrzeugs wahrscheinlich in einer positiven Weise beeinflusst
werden. Wenn der Lackdeckanstrich jedoch im Gegensatz dazu Mängel enthält, werden
Personen, die das Fahrzeug sehen, dem Fahrzeug allgemein einen Mangel
an Qualität zuschreiben.
Demgemäss
haben Fahrzeughersteller und Lacklieferfirmen enorme Mittel aufgewendet,
um verbesserte Lackaufbringungsprozesse zu erzeugen, um die Qualität und die
Haltbarkeit des Deckanstrichs des Fahrzeugs zu verbessern und Mängel, die mit
der Aufbringung des Lacks auf das Fahrzeug verbunden sind, zu beseitigen.
-
Trotz
dieser Bemühungen
wurden keine bedeutenden Verbesserungen hinsichtlich des Prozesses
der Fahrzeuggrundierung erzielt. Typische Grundierungsverfahren
des Stands der Technik haben einen ersten Lacküberzug beinhaltet, der durch
elektrochemische Abscheidung aufgebracht wird, wobei ein kathodisches
oder anodisches Grundiermittel (E-Überzugs-Grundiermittel) auf
die Karosserie des Fahrzeugs aufgebracht wird. Da diese elektrochemisch
abgeschiedenen Grundiermittel für
einen Abbau durch ultraviolettes Licht anfällig sind, erhöhte ihre
Verwendung die Gefahr eines Ablösen.
Genauer würde eine
ausgedehnte Einwirkung von ultraviolettem Licht das E-Überzugs-Grundiermittel
durchdringen und sein Ablösen
von der Fahrzeugkarosserie verursachen. Da jeder nachfolgende Lacküberzug auf
der Fahrzeugkarosserie im Wesentlichen an den vorherigen Lacküberzug gebunden
ist, schafft das Ablösen
des Grundiermittels von der Fahrzeugkarosserie einen katastrophalen
Fehler im Fahrzeugdeckanstrich, wobei über den Bereich des Fehlers hinweg
der gesamte Deckanstrich verloren wird.
-
Um
die Gefahr von Ablösefehlern
zu verringern, wurde ein zweiter Grundiermittelüberzug, herkömmlich ein
Lack auf Lösemittel-
oder Wasserbasis, der gegenüber
ultraviolettem Licht beständig
ist, über den
ersten Grundiermittelüberzug
gesprüht.
In den letzten Jahren wurden aus Umweltüberlegungen und auch, da Pulverlacke
stärker
und haltbarer sind, Pulvergrundiermittel entwickelt, um die Flüssiglacke
zu ersetzen, wodurch eine verbesserte Beständigkeit gegenüber einem
Abblättern
bereitgestellt wurde. Trotz des offensichtlichen Erfolgs von Flüssig- und Pulverlacken
für einen
zweiten Grundiermittelüberzug
ist ihre Verwendung mit mehreren bedeutenden Nachteilen verbunden.
-
Obwohl
sowohl Flüssig-
als auch Pulverlacke mit einer automatischen Ausrüstung aufgebracht werden
können,
ist es häufig
nötig,
eine oder mehrere manuelle "Ausbesserungs" stationen aufzunehmen,
die mit Herstellungspersonal betrieben werden. Häufig sind diese manuellen Stationen
mit einer geringen Auslastung tätig,
und hängt
die Qualität
des Deckanstrichs hängt
vom Geschick des Personals, das die Station betreibt, ab. Beide
Arten von Lacken umfassen auch teure Investitionsgüter zur
Aufbringung des Lacks wie auch zur Steuerung der Umwelt, in der
der Lack auf die Fahrzeugkarosserie aufgebracht wird.
-
Ein
anderer bedeutender Nachteil betrifft die Robustheit der Prozesse
zur Aufbringung dieser Lacke. Unzäh lige Faktoren tragen zur Gesamtqualität des Deckanstrichs
von Fahrzeugkarosserien, die entweder mit Pulver- oder mit Flüssiglack
lackiert werden, bei. Kleine Abweichungen bei der Temperatur, bei
der Feuchtigkeit, beim Luftstrom, bei der Lackviskosität, usw.
können
bedeutende Auswirkungen auf die Qualität des Deckanstrichs aufweisen. Somit
erfordert die Verwendung dieser Arten von Lacken die fortlaufende Überwachung
und Steuerung einer Vielzahl von Prozessvariablen. Natürlich sind die
Kosten für
die fortlaufende Überwachung
und Steuerung der Prozessvariablen beträchtlich.
-
Daher
bleibt in der Technik ein Bedarf an einem verbesserten Grundierungsverfahren,
das einen robusteren Grundierungsprozess bereitstellt, der vollständig automatisiert
werden kann und keine zusätzliche
Ausrüstung
zur Aufbringung von Pulver- oder Flüssiglacken auf Lösemittel-
oder Wasserbasis benötigt.
-
Die
Patentschrift
US 4,988,420 offenbart
einen Überzugsvorgang,
wobei ein erster Überzug
auf Epoxidharzbasis elektrochemisch abgeschieden und gehärtet wird,
und eine zweite Schicht unter den gleichen Bedingungen aufgebracht
und gehärtet
wird.
-
KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
-
Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes
Verfahren zur Grundierung von Kraftfahrzeugkarosserien bereitzustellen.
-
Es
ist eine genauere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zur Grundierung von Kraftfahrzeugkarosserien durch das elektrochemische
Abscheiden mehrerer Lacküberzüge bereitzustellen.
-
Es
ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zur Grundierung von Kraftfahrzeugkarosserien durch elektrochemisches
Abscheiden mit mindestens einem Grundiermittelüberzug, der gegenüber ultraviolettem
Licht beständig
ist, bereitzustellen.
-
Es
ist noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zur Grundierung von Kraftfahrzeugkarosserien durch elektrochemisches
Abscheiden mit mindestens einem Grundiermittelüberzug, der eine verbesserte
Beständigkeit gegenüber einem
Abblättern
bereitstellt, bereitzustellen.
-
Kurz
gesagt umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Grundierung
eines Gegenstands durch elektrochemisches Abscheiden. Der Gegenstand
wird zuerst mit einem ersten Grundiermittelüberzug grundiert, wobei der
Gegenstand in einen ersten Tank eingetaucht wird, der ein erstes Grundiermittelbad
aufweist. Die Lösung
im ersten Grundiermittelbad ist so formuliert, dass sie einen Korrosionsschutz
bereitstellt und am Gegenstand anhaftet, um eine geeignete Grundlage
für die
anschließend
aufgebrachten Lackschichten bereitstellt. Der Gegenstand wird aus
dem ersten Grundiermittelbad entnommen und gehärtet. Der Gegenstand wird dann
mit einem zweiten Grundiermittelüberzug
grundiert, wobei der Gegenstand in einen zweiten Tank eingetaucht
wird, der ein zweites Grundiermittelbad aufweist. Die Lösung im
zweiten Grundiermittelbad ist so formuliert, dass sie am ersten
Grundiermittelüberzug
anhaftet, eine geeignete Grundlage für jeglichen anschließend aufgebrachten
Lack bereitstellt, und einen Schutz vor ultraviolettem Licht und
vor einem Abblättern
bereitstellt. Da der Grundierungsprozess zur Gänze durch elektrochemische
Abscheidung durchgeführt
wird, ist die Aufbringung vollständig
automatisiert und benötigt
sie keine zusätzliche Ausrüstung, um
Pulver- oder Flüssiglacke
auf Wasser- oder Lösemittelbasis
aufzubringen.
-
Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung stellt einen verbesserten Grundierungsprozess
bereit, der äußerst robust
und fähig
ist, und umweltfreundlich ist. Das Verfahren ist aufgrund der Beseitigung
manueller Arbeit zur Aufbringung des Lacks, geringerer Einrichtungs-
und Ausrüstungskosten, und
verringerter Wartungskosten auch weniger teuer als andere Grundierungsverfahren.
Das Verfahren ist auch gegenüber
Veränderungen
in den Herstellungsraten toleranter.
-
Zusätzliche
Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der
nachfolgenden Beschreibung und den beiliegenden Ansprüchen, die zusammen
mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet werden, offensichtlich
werden.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine schematische Ansicht eines beispielhaften Kraftfahrzeuggrundierungssystems, das
das Verfahren der vorliegenden Erfindung enthält;
-
2 ist
eine Schnittansicht eines Teils einer Fahrzeugkarosserie, die durch
das Verfahren der vorliegenden Erfindung grundiert wurde;
-
3 ist
ein Ablaufdiagramm, das das Grundierungsverfahren der vorliegenden
Erfindung darstellt.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
-
Unter
Bezugnahme auf 1 der Zeichnungen ist ein Lackiersystem
zur Grundierung eines Gegenstands nach den Lehren der vorliegenden
Erfindung allgemein durch das Bezugszeichen 10 bezeichnet.
Das Lackiersystem 10 umfasst einen elektrochemischen Abscheidetank 14,
der ein erstes Grundiermittel 16 aufweist, einen ersten
Härtungsbereich 18,
einen zweiten elektrochemischen Abscheidetank 22, der ein
zweites Grundiermittel 24 aufweist, und einen zweiten Härtungsbereich 26.
Obwohl die bestimmte veranschaulichte Ausführungsform die Aufbrin gung
eines mehrschichtigen Grundierüberzugs
auf eine Kraftfahrzeugkarosserie betrifft, wird man verstehen, dass
das Verfahren der vorliegenden Erfindung über Anwendbarkeit auf andere
Gegenstände
verfügt,
bei denen ein mehrschichtiger Grundierüberzug durch elektrochemisches
Abscheiden erwünscht
ist.
-
Eine
Kraftfahrzeugkarosserie 30, die das Lackiersystem 10 betritt,
wird zuerst in das erste Grundiermittel 16 im ersten elektrochemischen
Abscheidetank 14 eingetaucht. Durch elektrochemisches Abscheiden
wird eine wie in 2 gezeigte erste Grundiermittelschicht 34 aufgebracht,
und die Fahrzeugkarosserie 30 wird zum ersten Härtungsbereich 18 überführt, wo
die erste Grundiermittelschicht 34 bis zu einem vorbestimmten
Grad gehärtet
(d.h., entfeuchtet) wird. Die Kraftfahrzeugkarosserie 30 wird dann
in das zweite Grundiermittel 24 im zweiten elektrochemischen
Abscheidetank 22 eingetaucht. Durch elektrochemisches Abscheiden
wird eine ebenfalls in 2 gezeigte zweite Grundiermittelschicht 38 aufgebracht,
und die Fahrzeugkarosserie 30 wird zum zweiten Härtungsbereich 26 überführt, wo
die zweite Grundiermittelschicht 38 bis zu einem vorbestimmten Grad
gehärtet
wird. Obwohl das erste und das zweite Grundiermittel 16 und 24 identisch
formuliert sein können,
sind sie vorzugsweise jeweils so formuliert, dass sie ausgeprägte Eigenschaften
bereitstellen, die nicht erzielbar wären, wenn der Grundierungsüberzug in
einem einzelnen Schritt des elektrochemischen Abscheidens aufgebracht
würde.
Im veranschaulichten Beispiel ist das erste Grundiermittel 16 so
formuliert, dass es am Metallaufbau der Kraftfahrzeugkarosserie 30 anhaftet
und ihm Korrosionsbeständigkeit
bereitstellt, während
das zweite Grundiermittel 24 so formuliert ist, dass es
Beständigkeit
gegenüber
ultraviolettem Licht und einem Abblättern bereitstellt.
-
Unter
Bezugnahme auf 3 ist das Verfahren der vorliegenden
Erfindung in Form eines Ablaufdiagramms ge zeigt. Die Methodik beginnt
bei Ballon 50 und geht zu Block 54 über, wo
eine Fahrzeugkarosserie 30 in das Lackiersystem 10 geladen
wird. Die Methodik geht zu Block 58 über, wo die Fahrzeugkarosserie 30 in
das erste Grundiermittel 16 im ersten elektrochemischen
Abscheidetank 14 eingetaucht wird. Das erste Grundiermittel 16 ist
vorzugsweise ein Lack auf Epoxidharzbasis, wie etwa der durch PPG
verkaufte ED-7151, der die folgenden Eigenschaften aufweist:
Badfeststoffe
(Gew.%) in einem Bereich von 19 bis 25%, und vorzugsweise von 21
bis 23%;
pH-Wert des Bads von 5,9 bis 6,1, und vorzugsweise 6,0;
Badleitfähigkeit
von 1300 bis 1600 μS
(Mikromhos), und vorzugsweise von 1400 bis 1550 μS;
gesamtes Lösemittel
(Gew.%) von 1,3 bis 1,7%, und vorzugsweise von 1,4 bis 1,6%;
Badtemperatur
von 30 bis 37 Grad C, und vorzugsweise 32 Grad C.
-
Die
Fahrzeugkarosserie 30 wird ungefähr 180 bis 230 Volt ausgesetzt,
während
sie in das erste Grundiermittel 16 eingetaucht ist, um
elektrochemisch eine erste Grundiermittelschicht 34, die
eine Nassfilmdicke von ungefähr
0,75 Tausendstel Zoll aufweist, abzuscheiden.
-
Die
Methodik geht dann zu Block 62 über, wo die Fahrzeugkarosserie 30 aus
dem ersten elektrochemischen Abscheidetank 14 entnommen
und im ersten Härtungsbereich 18 angeordnet
wird. Der erste Härtungsbereich 18 wird
bei einer Temperatur von ungefähr
300 bis 450 Grad C und vorzugsweise bei 350 bis 400 Grad C gehalten.
Die Fahrzeugkarosserie 30 bleibt im ersten Härtungsbereich 18,
bis die erste Grundiermittelschicht 34 bis zu einem vorbestimmten
Grad gehärtet
hat, der von einer Anzahl von Faktoren einschließlich der Eigenschaften des
zweiten Grundiermittels 24 abhängt. Somit wird man verstehen,
dass der vorbestimmte Härtungsgrad
von 0% Entfeuchtung bis zu 100% Entfeuchtung (d.h., vollständig gehärtet) reichen
kann. In der besonderen Ausführungsform,
die veranschaulicht ist, bleibt die Fahrzeugkarosserie 30 für ungefähr 30 Minuten
im ersten Härtungsbereich 18,
bis die erste Grundiermittelschicht 34 vollständig gehärtet ist.
Die Dicke der ersten Grundiermittelschicht 34, wenn sie
vollständig gehärtet ist,
beträgt
ungefähr
18 bis 20 Mikron.
-
Die
Methodik geht als nächstes
zu Schritt 64 über,
wo die Fahrzeugkarosserie 30 in das zweite Grundiermittel 24 im
zweiten elektrochemischen Abscheidetank 24 eingetaucht
wird.
-
Das
zweite Grundiermittel 24 ist vorzugsweise ein Lack auf
Urethanbasis, wie etwa der durch PPG verkaufte ED-8100, der die folgenden
Eigenschaften aufweist:
Badfeststoffe (Gew.%) in einem Bereich
von 5 bis 15%, und vorzugsweise von 10 bis 14%;
pH-Wert des
Bads von 5,2 bis 5,6, und vorzugsweise 5,4;
Badleitfähigkeit
von 500 bis 700 μS,
und vorzugsweise von 575 bis 625 μS;
gesamtes
Lösemittel
(Gew.%) von 0,1 bis 0,3%, und vorzugsweise von 0,1 bis 0,2%;
Badtemperatur
von 35 bis 37 Grad C, und vorzugsweise 35 Grad C.
-
Die
Fahrzeugkarosserie 30 wird ungefähr 250 bis 300 Volt ausgesetzt,
während
sie in das erste Grundiermittel 24 eingetaucht ist, um
elektrochemisch eine zweite Grundiermittelschicht 38, die
eine Nassfilmdicke von ungefähr
1,4 Tausendstel Zoll aufweist, abzuscheiden.
-
Die
Methodik geht dann zu Block 68 über, wo die Fahrzeugkarosserie 30 aus
dem zweiten elektrochemischen Abscheidetank 22 entnommen
und im zweiten Härtungsbereich 26 angeordnet
wird. Der zweite Härtungsbereich 26 wird
bei einer Temperatur von ungefähr
275 bis 425 Grad C und vorzugsweise bei 325 bis 375 Grad C gehalten.
Die Fahrzeugkarosserie 30 bleibt im zweiten Härtungsbereich 26,
bis die zweite Grundiermittelschicht 38 bis zu einem vorbestimmten
Grad gehärtet
hat, der von einer Anzahl von Faktoren einschließlich der Eigenschaften jedweden Lacks,
der über
der zweiten Grundiermittelschicht 38 aufgebracht würde, und
dem Zeitabstand zwischen den Lackaufbringungen abhängt. Somit
wird man verstehen, dass der vorbestimmte Härtungsgrad von 0% Entfeuchtung
bis zu 100% Entfeuchtung (d.h., vollständig gehärtet) reichen kann. In der
besonderen Ausführungsform,
die veranschaulicht ist, bleibt die Fahrzeugkarosserie 30 für ungefähr 30 Minuten im
zweiten Härtungsbereich 26,
bis die zweite Grundiermittelschicht 38 vollständig gehärtet (d.h.,
vollständig
entfeuchtet) ist. Die Dicke der zweiten Grundiermittelschicht 38,
wenn sie vollständig
gehärtet
ist, beträgt
ungefähr
35 bis 38 Mikron. Die Methodik geht dann zu Ballon 72 über, wo
die Methodik endet. Idealerweise wird die Fahrzeugkarosserie dann
durch eine Deckanstrichtätigkeit
verarbeitet, um auf eine Weise, die in der Technik wohlbekannt ist
einen oder mehrere Lackdeckanstriche aufzubringen.
-
Der
oben beschriebene Prozess ist aus mehreren Gründen vorteilhaft. Am wichtigsten
stellt der Prozess einen mehrschichtigen Grundierungsüberzug bereit,
der gegenüber
Korrosion, ultraviolettem Licht, und einem Abblättern beständig ist. Zusätzlich weist
der mehrschichtige Grundierungsüberzug,
der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung bereitgestellt
wird, hervorragende Hafteigenschaften auf, und stellt somit eine
hervorragende Grundlage für
jegliche Lackdeckanstriche bereit, die anschließend auf die Fahrzeugkarosserie
aufgebracht werden. Der Prozess der vorliegenden Erfindung stellt mit
minimalen Arbeitsanstrengungen einen mehrschichtigen Grundierungsüberzug bereit.
Daher wird ein hervorragender mehrschichtiger Grundierungsüberzug auf
eine leistungsfähige
und kostenwirksame Weise erhalten, die äußerst verlässliche und wiederholbare Ergebnisse
erzeugt.