EP2155404A2 - Verfahren zur vorbehandlung von zu lackierenden polymeren oberflächen - Google Patents

Verfahren zur vorbehandlung von zu lackierenden polymeren oberflächen

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EP2155404A2
EP2155404A2 EP08801459A EP08801459A EP2155404A2 EP 2155404 A2 EP2155404 A2 EP 2155404A2 EP 08801459 A EP08801459 A EP 08801459A EP 08801459 A EP08801459 A EP 08801459A EP 2155404 A2 EP2155404 A2 EP 2155404A2
Authority
EP
European Patent Office
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cleaning
component
polymeric surface
pretreatment
treatment
Prior art date
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EP08801459A
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English (en)
French (fr)
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EP2155404B1 (de
Inventor
Peter Krauss
Jörg Braun
Olaf Eckardt
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Rehau Automotive SE and Co KG
Original Assignee
Rehau AG and Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Rehau AG and Co filed Critical Rehau AG and Co
Publication of EP2155404A2 publication Critical patent/EP2155404A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2155404B1 publication Critical patent/EP2155404B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/08—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by flames
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/003—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods using material which dissolves or changes phase after the treatment, e.g. ice, CO2
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2201/00—Polymeric substrate or laminate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/02—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by baking
    • B05D3/0218—Pretreatment, e.g. heating the substrate
    • B05D3/0227—Pretreatment, e.g. heating the substrate with IR heaters

Definitions

  • the invention relates to a process for the pretreatment of polymeric surfaces of components to be painted, in which at least one polymeric surface of at least one component is cleaned within a pretreatment cell and subsequently treated with an oxidizing flame.
  • Components made of polymeric substrates such as plastic bumpers for the automotive industry are usually painted in a three-coat paint system, usually a primer / primer is presented, then a coloring basecoat is painted and finally a clear lacquer coating is applied. It is also known to dispense the primer / primer and paint the basecoat directly on the plastic substrate.
  • Another known solution comprises one-coat painting or two-coat painting with solvents or hydro lacquers.
  • the surfaces of such components are painted, they are generally pretreated, with a typical pretreatment comprising the cleaning of the surface of the component and a treatment of the surface following the cleaning of the surface with an oxidizing flame, in particular to improve the adhesive properties.
  • the cleaning of the surface is usually carried out by means of an aqueous multi-zone washing system or using carbon dioxide snow (CO 2 snow) or carbon dioxide pellets (CO 2 pellets).
  • CO 2 snow carbon dioxide snow
  • CO 2 pellets CO 2 pellets
  • the two process steps, ie cleaning and flame treatment are each carried out in separate, enclosed and separately ventilated cells or system components. This known division of the two process steps on two such separate cells requires a lot of space, which goes hand in hand with a high energy input. Furthermore, long throughput times are associated with this known division of the two process steps. Finally, after cleaning the surface from the cell in which it was cleaned, the component must be transferred to the cell provided for the flame treatment.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method for pretreating to be painted polymeric surfaces of components, with which compared to known solutions, a cost and practical pre-treatment of polymeric surfaces to be painted is possible, and with the quality of the coating can be improved.
  • This object is achieved according to the invention with the aforementioned method for the pretreatment of polymeric surfaces to be painted components, in which both the cleaning of the polymeric surface and the treatment of the polymeric surface are made with an oxidizing flame within the same pretreatment cell.
  • both the cleaning and the treatment of the polymeric surface with an oxidizing flame within the same pretreatment cell which is preferably housed and is tempered and / or conditioned.
  • the pretreatment areas within the pretreatment cell for cleaning and flame treatment can be delimited from one another by simple silhouettes. A cascade management of the cabin air in this area is also possible. According to the provision of another pre-treatment cell is not provided, along with a significantly reduced space requirements and a significantly reduced energy consumption over known solutions. By means of the method according to the invention, therefore, the costs for the pretreatment of polymeric surfaces to be painted can be significantly reduced.
  • an ideal pre-treatment result is characterized by a trouble-free wetting of solvent or water-based paints on the treated component surface and a surface tension of greater than 40 mN / m, measured, for example. with test inks from the company Arcotest GmbH.
  • a crater formation is avoided according to the invention.
  • the component is heated prior to cleaning, preferably to a temperature in the range of 30 0 C to 80 0 C, wherein in a practical development of the invention, the component is heated by irradiation with infrared radiation.
  • the components to be painted generally have additives and auxiliaries, which at elevated temperature from 30 0 C tend to migrate to the surface, where they usually cause adverse paint adhesion problems. Since in the cleaning of the polymeric surface usually no temperature increase takes place, disturbing substances in the form of additives or excipients process only during the flaming process or in the treatment of the polymeric surface with an oxidizing flame, where they then the oxidation of the surface at Flaming process disturbing, along with a negative influence on the paint adhesion.
  • the component or the component surface preferably by irradiation with infrared radiation, heated, preferably to a temperature in the range of 30 0 C to 80 0 C, so as to escape or exuding the internal excipients excite.
  • the temperature range can furthermore preferably be adapted to the type and amount of the auxiliaries or be selected depending on the type and amount of the auxiliaries.
  • the well-worn or sweated auxiliary substances can be cleaned off from the polymeric surface during the subsequent subsequent to the heating.
  • the polymeric surface is cleaned by means of a carbon dioxide purification process, which in a practical development is a carbon dioxide snow blasting process, and in a further practical development is a carbon dioxide pellet purification process.
  • Carbon dioxide snow cleans gently, dry, residue-free and is suitable for a variety of materials and material combinations. Similar positive properties are associated with cleaning with carbon dioxide pellets.
  • the polymeric surface of the component or of the components is cooled by the CO 2 purification by means of snow or pellets, so that atmospheric moisture condenses on the surface, which in turn disturbs the subsequent flame treatment of the polymeric surface.
  • a very low temperature difference between ambient air and the component - that in this case a temperature may be in the range of 10 0 C to 50 0 C - provided, so that a higher humidity of the ambient air of the pretreatment cabin can be accepted, without condensation of moisture on the component surface.
  • a required dehumidification of the registered air is significantly reduced, along with a corresponding energy saving.
  • the temperature of the component after the flame treatment can be significantly reduced by the inventively provided CO 2 cleaning. It is known that the flame treatment can raise the temperature of component surfaces to be painted to a level greater than 30 C C. However, for the painting process following the pretreatment, high component temperatures have a disturbing effect, since they cause a poor course of the paint (wave). Therefore, it is necessary to provide a surface temperature of less than 30 C C, which is achieved in known solutions by intermediate zones for cooling with ambient air or with supply / exhaust air processes. However, according to the invention, the CO 2 purification of the Beflammungs accent is immediately upstream, the flame treatment or the BeflammungsAN components are lowered with lowered surface temperature.
  • air is ionized by means of an ionization device for atomizing carbon dioxide snow or carbon dioxide pellets in order to reduce static charge of the polymeric surface, in particular as a result of high air flows when using CO 2 purification.
  • the polymeric surface for determining an impurity level is examined for residual impurities and the treatment of the surface with an oxidizing flame is carried out only if the determined impurity level is below a maximum predetermined impurity level. If the maximum specified impurity level is exceeded, according to the invention a termination of the flame treatment following the cleaning takes place. The affected, excessively contaminated components are blocked for the subsequent paint treatment or for the corresponding paint application. Lackhaftungspatien due to contamination can be avoided according to the invention.
  • impurities removed from the polymeric surface by the cleaning are removed by an air stream formed in the pretreatment cell.
  • the air guide is selected so that the impurities, in particular in the form of cleaned dust, are transported by the air flow substantially vertically downwards or to a wall and are deposited there preferably on filters.
  • the air in the pretreatment cell is also designed for the supply / exhaust air operation and / or for the circulating air operation. In particular, such a contamination by flying dirt that is whirled up, for example when using a CO 2 cleaning, can be avoided according to the invention.
  • pretreatment areas for cleaning and flame treatment within the pretreatment cell are delimited from one another by simple silhouettes.
  • the different air flows can thus be separated and steered in a simple manner, in particular a specific adaptation and regulation of the air sink speeds in the cleaning and flamming area is possible in this way.
  • the air flow in the field of Beflammungs oversight can also loose impurities such. As flying dust, additionally transport.
  • the invention further relates to a device for the pretreatment of polymeric surfaces of components to be painted, which is particularly suitable for carrying out the method according to the invention, with a pretreatment cell, within which both at least one cleaning device and at least one flameproofing device are arranged Cleaning device for cleaning at least one polymeric surface of at least one component is provided within the pretreatment cell, and wherein the flame-treatment device is provided after cleaning the polymeric surface for their treatment with an oxidizing flame within the pretreatment cell.
  • a cleaning device and a flameproofing device within the same pretreatment cell, the above-described advantageous effects for the pretreatment of the polymeric surface of the component or components within the pretreatment cell can be achieved.
  • the cleaning device is a carbon dioxide snow blasting device with which the above-described, advantageous carbon dioxide snow blasting method for cleaning the polymeric surface of the component is feasible.
  • the cleaning device can also be a carbon dioxide pellet cleaning device.
  • the device comprises a heating device for heating the component in order to heat the component before cleaning the polymeric surface.
  • a heating device for heating the component in order to heat the component before cleaning the polymeric surface.
  • the heating of the component or the polymer component surface by means of the heating device can significantly improve the effect of the flame, ie the effect of treating the polymeric surface with an oxidizing flame, since during or after flaming no further significant amounts of internal substances or auxiliaries from the component come to the surface of the component.
  • heating the component as set forth above may provide a very small temperature difference between ambient air and the component after cleaning so that a higher ambient air humidity of the pretreatment booth can be accepted without moisture condensing on the component surface.
  • the heating device is an infrared radiation device which preferably has at least one infrared emitter.
  • the use of an infrared blasting technique allows a very convenient heating of the components, which is particularly advantageous for the pre-treatment and subsequent painting of components in large quantities.
  • the heating intensity can be adjusted by a control of the components, whereby a uniform heating takes place.
  • At least one positioning device is arranged within the pretreatment cell, on which the cleaning device or the Beflammungsvoriques is mounted, and which is adapted to arrange the cleaning device or the Beflammungsvortechnisch in a predetermined position in the vicinity of the polymeric surface of the component.
  • the positioning device is a lifting device or a robot, which may preferably be designed in the form of an industrial robot.
  • the positioning devices according to the invention which can preferably be designed in the form of a lifting device or a robot or industrial robot, an automatic or controlled cleaning and flame treatment of the respective polymeric component surface can be carried out.
  • the components to be treated are to be positioned so that the accessibility of all zones on the component for the cleaning device or the cleaning medium and also for the flameproofing device or the oxidizing flame is ensured.
  • a conveying device extending in the pretreatment cell is provided on which at least one goods carrier is mounted for transporting the component, wherein the conveying device is designed to transport the goods carrier continuously or in a clocked manner.
  • the apparatus according to the invention can be integrated into a given painting process, which especially for the coating of components in large numbers.
  • the goods carriers specify the position or the position of the component, which ensures the accessibility of all zones on the component for the cleaning device or the cleaning medium and also for the flameproofing device or the oxidizing flame.
  • At least one positioning device is arranged within the pretreatment cell, on which both the cleaning device and the flaming device are mounted, and which is designed to arrange the cleaning device and the flaming device in a predetermined position in the vicinity of the polymeric surface of the component ,
  • This alternative development is particularly advantageous with regard to a reduction of the space requirement and thus the energy use, namely at low area performance, which load the individual positioning device, preferably in the form of a lifting device or robot, with less than 50%, in which case preferably one Cleaning nozzle of the cleaning device can be installed next to a Flammendüse the Beflammungsvorides on a Robo- terarm or on a lifting device. Overall, the need for positioning devices can thus be significantly reduced according to the invention.
  • a control device which is designed to control the positioning device or the positioning according to a predetermined makesbahnprogramm for cleaning the polymeric surface of the component, and which is further adapted to the positioning or the positioning according to a to control the given flame treatment program for the treatment of the polymeric surface with an oxidizing flame.
  • the basis for the Beflammungsbahnprogramm or the starsbahnprogramm can according to the invention be a desired position or desired position of a component, wherein the information about the desired position or the desired position can be provided via an optical detection device for detecting the desired state , which may be in the form of a camera or a camera system that detects a predetermined desired position or desired position of the component.
  • an image processing device coupled to the optical detection device, the information provided about the desired position or desired position of a component can be converted into data required for the provision of the flame propagation program or of the cleaning path program.
  • a device for detecting the position of the component which is designed to detect the position of the component in order to adapt the cleaning path program and / or the Beflammungsbahnprogramm to the detected position, the device preferably an optical detection device is, which may be in the form of a camera or a camera system.
  • the device for detecting the position of the component is provided in particular for detecting the actual position or the actual position of the component, around the cleaning path program or the flame treatment program by comparison with the desired position or desired position set out above to adapt to the recorded actual situation.
  • an image processing device coupled to the optical detection device, the information provided about the actual position or actual position of a component can be converted into data required for the adaptation of the flame propagation program or the cleaning path program.
  • the device for position detection can additionally be provided for detecting the desired state, as explained above, so that the device according to the invention for position detection also as an optical detection device described above for detecting the target State can be used.
  • the device for position detection according to the invention is particularly advantageous because CO 2 cleaning, in particular by high pressures of the CO 2 jet, and the process-related pressures result in a change in the component position, ie in particular a deviation from the desired position can.
  • This has an effect on the use of the positioning devices according to the invention, preferably in the form of robots and lifting devices, in such a way that subareas of the component or the component surface remain untreated.
  • the device for detecting the position according to the invention the occurrence of non-treated zones can be avoided by adapting the web programs.
  • the position or position of the component before cleaning, in particular before a CO 2 -Schneestrahl- be detected to optimally match the cleaning on the component position or component position.
  • position changes of the component which have been caused by the cleaning, can be detected with the device for position detection and the Beflammungs- rail program are adjusted accordingly.
  • the position of the component after flaming of the component is detected by means of the position detecting device and the position or position to further processing stations, such as. a paint device is passed.
  • Fig. 1 is a schematic flow diagram of an embodiment of the method according to the invention.
  • Fig. 2 is a schematic representation of an embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic flow diagram of an exemplary embodiment of the method according to the invention comprising the steps S1 to S12 in chronological order.
  • the polymeric surface is to be painted with a predetermined body color, after the injection molding process, first at a temperature of about 30 0 C to 60 ° C cooled and then fed to a coating process (S2), which in addition to the actual coating has an upstream pretreatment process according to the invention.
  • the transport to the pretreatment process is carried out by goods carriers which are mounted on a conveyor, wherein the components for this purpose are positioned on the goods carriers (S3).
  • An adjoining first component treatment comprises preheating the component or the polymer surface of the component by irradiation with infrared radiation (S4). This heating serves to exude internal additives and auxiliaries.
  • the components are supplied via the conveying device to the CO 2 purification within a housed, externally ventilated and conditioned pretreatment cell, where the component surface to be painted is preferably cleaned by means of a CO 2 snow blasting process (S 5).
  • the cleaning takes place via a robot, to the robot arm of which a CO 2 snow jet device is attached, wherein the movement of the robot arm is controlled according to a predetermined cleaning path program via a control device.
  • all zones of the component to be treated are cleaned in a controlled manner.
  • the CO 2 purification is carried out using ionized air, which is generated via an ionizing device in order to reduce a static charge of the component surface.
  • an air flow (or air flow) formed in the pretreatment cell which is provided via a suitable air guide in connection with air flow generating means (such as air suction devices), the dissolved impurities can be removed and preferably deposited on provided filters (S6).
  • the cleaning effect is checked (S7). Only if a maximum predetermined impurity level is not exceeded, the pretreatment process is continued in the form of a release, otherwise a blockage of the respectively affected component is made for the subsequent processes or processes.
  • the component layer is checked by a position detection device in the form of a camera system which optically detects the component position (S8).
  • a position detection device in the form of a camera system which optically detects the component position (S8).
  • an image processing device coupled to the camera system, the information provided about the actual position or actual position of the component is converted into data required for the adaptation or correction of a flame propagation program.
  • a deviation from a predetermined desired position may have resulted in particular from the CO 2 purification and the process-related pressures.
  • the flaming of the component surface takes place within the same pretreatment cell by means of a robot on whose robot arm a Beflammungsvorrich- device is mounted, wherein the movement of the robot arm is controlled in accordance with the optionally adapted or corrected Beflammungsbahnprogramm via a control device (S9).
  • all treated zones of the component are treated with an oxidizing flame.
  • the components (S10) are cooled and a subsequent ionization of the component surface takes place by means of ionized air flow (S11). This is followed by the transport of the components by means of the goods carrier in the painting process (S12).
  • the apparatus 10 comprises a pretreatment cell in the form of a pretreatment cabin 12 and an infrared radiation apparatus 14 arranged outside the pretreatment booth 12.
  • a cleaning apparatus 16 in the form of a CO 2 snow ejector is arranged on a robot arm of a first robot is attached (not shown).
  • a flame-treatment device 18 attached to a robot arm of a second robot (not shown in detail).
  • the component 20 to be cleaned and flamed is first of all supplied via a product carrier (not shown in more detail) to a conveying device 22 of the infrared blasting device 14, in order to carry out the heating of the component surface according to the invention upstream of the cleaning. Subsequently, the transport of the component 20 takes place via the goods carrier into the pretreatment cabin 12 and to the cleaning device 16 in order to carry out the above-described CO 2 snow jet cleaning of the component surface to be painted.
  • a device for position detection 24 which is designed in the form of a camera system to determine any deviations from a predetermined target position, which are used to adapt the intended for driving the robot arm Beflammungsbahnprogramms.
  • FIG. 2 also schematically represents an evaporation zone 26 of a paint shop, in which FIG Painting the component surface is made.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbehandlung von zu lackierenden polymeren Oberflächen von Bauteilen (20), bei dem wenigstens eine polymere Oberfläche wenigstens eines Bauteils (20) innerhalb einer Vorbehandlungszelle (12) gereinigt und anschließend mit einer oxydierenden Flamme behandelt wird, und wobei sowohl die Reinigung der polymeren Oberfläche als auch die Behandlung der polymeren Oberfläche mit einer oxydierenden Flamme innerhalb derselben Vorbehandlungszelle (12) vorgenommen werden. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung (10) zur Vorbehandlung von zu lackierenden polymeren Oberflächen von Bauteilen, mit einer Vorbehandlungszelle (12), innerhalb derer sowohl wenigstens eine Reinigungsvorrichtung (16) als auch wenigstens eine Beflammungsvorrichtung (18) angeordnet sind, wobei die Reinigungsvorrichtung (16) für eine Reinigung wenigstens einer polymeren Oberfläche wenigstens eines Bauteils (20) innerhalb der Vorbehandlungszelle (12) vorgesehen ist und wobei die Beflammungsvorrichtung (18) nach Reinigung der polymeren Oberfläche für deren Behandlung mit einer oxydierenden Flamme innerhalb der Vorbehandlungszelle (12) vorgesehen ist.

Description

Verfahren zur Vorbehandlung von zu lackierenden polymeren Oberflächen
Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbehandlung von zu lackierenden polymeren Oberflächen von Bauteilen, bei dem wenigstens eine polymere Oberfläche wenigstens ei- nes Bauteils innerhalb einer Vorbehandlungszelle gereinigt und anschließend mit einer oxydierenden Flamme behandelt wird.
Bauteile aus polymeren Substraten, beispielsweise Kunststoffstoßfänger für die Autoindustrie werden üblicherweise in einem Drei-Schicht-Lackaufbau lackiert, wobei in der Regel eine Grundierung/Primer vorgelegt wird, danach ein farbgebender Basislack lackiert wird und abschließend eine Klarlacklackschicht aufgebracht wird. Es ist auch bekannt auf die Grundierung/Primer zu verzichten und den Basislack direkt auf das Kunststoffsubstrat zu lackieren. Eine weitere bekannte Lösung umfasst die Ein-Schicht-Lackierung bzw. die Zwei-Schicht-Lackierung mit Lösemittel oder Hydrolacken.
Vor der Lackierung der Oberflächen derartiger Bauteile werden diese in der Regel vorbehandelt, wobei eine typische Vorbehandlung die Reinigung der Oberfläche des Bauteils und eine sich an die Reinigung der Oberfläche anschließende Behandlung der Oberfläche mit einer oxydierenden Flamme, insbesondere zur Verbesserung der Hafteigenschaften um- fasst. Die Reinigung der Oberfläche erfolgt hierbei meist mittels einer wässrigen Mehrzonenwaschanlage oder unter Verwendung von Kohlendioxid-Schnee (CO2-Schnee) oder Kohlendioxid-Pellets (CO2-Pellets). Die beiden Prozessschritte, also die Reinigung und die Beflammung, erfolgen hierbei jeweils in separaten, eingehausten und separat belüfteten Zellen bzw. Anlagenteilen. Diese bekannte Aufteilung der beiden Prozessschritte auf zwei derartige separate Zellen erfordert einen hohen Platzbedarf, der mit einem hohen Energieeinsatz einhergeht. Ferner sind mit dieser bekannten Aufteilung der beiden Prozessschritte lange Durchlaufzeiten verbunden. Schließlich muss das Bauteil nach Reinigung der Oberfläche aus der Zelle, in der es gereinigt wurde, in die für die Beflammung bereitgestellte Zelle überführt werden.
Trotz aller Sorgfalt kommt es hierbei während der Überführung oft zu ungewollten Verunreinigungen der bereits gereinigten Bauteiloberfläche durch äußere Einflüsse, die sich letztlich nachteilig auf die Qualität der Lackierung auswirken.
Insgesamt betrachtet sind daher die gegenwärtig bekannten Verfahren zur Vorbehandlung von zu lackierenden polymeren Oberflächen von Bauteilen sehr kostenintensiv und aufwendig. Ferner sind sie recht anfällig für qualitätsmindemde Verschmutzungen.
Zugrundeliegende Aufgabe
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Vorbehandlung von zu lackierenden polymeren Oberflächen von Bauteilen anzugeben, mit dem gegenüber bekannten Lösungen eine kostengünstige und praktische Vorbehandlung von zu lackierenden polymeren Oberflächen möglich ist, und mit dem die Qualität der Lackierung verbessert werden kann.
Erfindunqsgemäße Lösung
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit dem eingangs genannten Verfahren zur Vor- behandlung von zu lackierenden polymeren Oberflächen von Bauteilen gelöst, bei dem sowohl die Reinigung der polymeren Oberfläche als auch die Behandlung der polymeren Oberfläche mit einer oxydierenden Flamme innerhalb derselben Vorbehandlungszelle vorgenommen werden.
Erfindungsgemäß erfolgt sowohl die Reinigung als auch die Behandlung der polymeren Oberfläche mit einer oxydierenden Flamme innerhalb derselben Vorbehandlungszelle, die vorzugsweise eingehaust ausgebildet ist und temperiert und/oder klimatisiert ist. Die Vorbehandlungsbereiche innerhalb der Vorbehandlungszelle für die Reinigung und Beflammung können dabei durch einfache Silhouetten lufttechnisch voneinander abgegrenzt sein. Auch ist eine Kaskadenführung der Kabinenluft in diesem Bereich möglich. Erfindungsgemäß ist die Bereitstellung einer weiteren Vorbehandlungszelle nicht vorgesehen, einhergehend mit einem deutlich reduzierten Platzbedarf und einem deutlich reduzierten Energieeinsatz gegenüber bekannten Lösungen. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens las- sen sich daher die Kosten für die Vorbehandlung von zu lackierenden polymeren Oberflächen deutlich reduzieren.
Ferner entfällt insbesondere die bei bekannten Lösungen erforderliche Überführung des bereits gereinigten Bauteils zu einer für die Beflammung bereitgestellte Vorbehandlungszelle, während der es oft zu ungewollten Verunreinigungen der bereits gereinigten Bauteil- Oberfläche durch äußere Einflüsse kommt, die sich letztlich nachteilig auf die Qualität der Lackierung auswirken. Ferner wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens die Erfolgsrate beim nachfolgenden Lackierprozess erhöht und der Einsatz von Ressourcen geschont.
Ferner ist es durch die unmittelbare Reihenfolge der Prozessschritte - umfassend die Rei- nigung und die Beflammung - in ein und derselben Vorbehandlungszelle möglich, Synergien zu nutzen, die zu einem optimierten Vorbehandlungsergebnis führen, wobei störende, insbesondere durch die Überführung hervorgerufene Nebeneffekte weitestgehend vermieden werden. Hierbei ist ein ideales Vorbehandlungsergebnis gekennzeichnet durch eine störungsfreie Benetzung von Lösemittel- oder Wasserlacken auf der behandelten Bauteil- Oberfläche und einer Oberflächenspannung von größer als 40 mN/m, gemessen z.B. mit Testtinten von der Firma Arcotest GmbH. Insbesondere wird erfindungsgemäß eine Kraterbildung vermieden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Bauteil vor der Reinigung erwärmt, und zwar bevorzugt auf eine Temperatur im Bereich von 30 0C bis 80 0C, wobei bei einer praktischen Weiterbildung der Erfindung das Bauteil durch Bestrahlung mit Infrarotstrahlung erwärmt wird.
Die zu lackierenden Bauteile weisen in der Regel Additive und Hilfsstoffe auf, welche bei erhöhter Temperatur ab 30 0C dazu neigen, an die Oberfläche zu migrieren, wo sie meist nachteilige Lackhaftungsstörungen hervorrufen. Da bei der Reinigung der polymeren Oberfläche in der Regel keine Temperaturanhebung stattfindet, können störende Substanzen in Form von Additiven bzw. Hilfsstoffen erst beim Beflamm prozess bzw. bei der Behandlung der polymeren Oberfläche mit einer oxydierenden Flamme austreten, wobei sie dann die Oxydation der Oberfläche beim Beflammpro- zess stören, einhergehend mit einer negativen Beeinflussung der Lackhaftung. Um diesen Effekt bereits vor der Reinigung der polymeren Oberfläche zu provozieren, wird das Bauteil bzw. die Bauteiloberfläche, vorzugsweise durch Bestrahlung mit Infrarotstrahlung, erwärmt, und zwar bevorzugt auf eine Temperatur im Bereich von 30 0C bis 80 0C, um so ein Austreten bzw. Ausschwitzen der inneren Hilfsstoffe anzuregen. Der Temperaturbereich kann ferner bevorzugt an Art und Menge der Hilfsstoffe angepasst sein bzw. in Abhängigkeit von der Art und der Menge der Hilfsstoffe ausgewählt sein. Die ausgetretenen bzw. ausgeschwitzten Hilfsstoffe können während der sich an die Erwärmung anschließenden Reinigung von der polymeren Oberfläche abgereinigt werden.
Insgesamt betrachtet kann daher durch die erfindungsgemäß vorgesehene, der Reinigung vorgeschaltete Erwärmung des Bauteils die Wirkung der Beflammung, also die Wirkung der Behandlung der polymeren Oberfläche mit einer oxydierenden Flamme, deutlich verbessert werden, da während bzw. nach dem Beflammen keine weiteren nennenswerten Mengen an internen Substanzen bzw. Hilfsstoffen aus dem Bauteil an die Oberfläche des Bauteils treten.
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die polymere Oberfläche mittels eines Kohlendioxid-Reinigungsverfahrens gereinigt, das bei einer praktischen Weiterbildung ein Kohlendioxidschnee-Strahlverfahren ist, und bei einer weiteren praktischen Weiterbildung ein Kohlendioxidpellet-Reinigungsverfahren ist.
Insbesondere durch Verwendung eines Kohlendioxidschnee-Stahlverfahrens kann eine sehr wirksame Reinigung der polymeren Oberfläche bzw. Abtragung von Verunreinigungen erzielt werden. Kohlendioxidschnee (CO2 -Schnee) reinigt schonend, trocken, rückstands- frei und ist für eine Vielzahl von Materialien und Materialkombinationen geeignet. Ähnliche positive Eigenschaften sind mit der Reinigung mit Kohlendioxid-Pellets verbunden. Zwar wird durch die CO2-Reinigung mittels Schnee oder Pellets die polymere Oberfläche des Bauteils bzw. der Bauteile abgekühlt, so dass Luftfeuchte an der Oberfläche kondensiert, die wiederum die anschließende Beflammungsbehandlung der polymeren Oberfläche stört. Durch die oben dargelegte, erfindungsgemäß vor der Reinigung vorgenommene Er- wärmung des Bauteils, vorzugsweise auf eine Temperatur im Bereich von 30 0C bis 80 °C, wird jedoch nach der Reinigung ein sehr geringer Temperaturunterschied zwischen Umgebungsluft und dem Bauteil - das hierbei eine Temperatur im Bereich von 10 0C bis 50 0C aufweisen kann - bereitgestellt, so dass eine höhere Feuchte der Umgebungsluft der Vorbehandlungskabine akzeptiert werden kann, und zwar ohne dass Luftfeuchte an der Bau- teiloberfläche kondensiert. Erfindungsgemäß wird so eine erforderliche Entfeuchtung der eingetragenen Luft deutlich reduziert, einhergehend mit einer entsprechenden Energieeinsparung.
Ferner wird mit dem so akzeptablen, angehobenen Feuchte-Niveau ein schneller Abbau statischer Aufladung an der Bauteiloberfläche bewirkt, die insbesondere durch hohe Luftströme während des CO2-Prozesses bzw. der CO2-Reinigung hervorgerufen wird. Erfindungsgemäß kann so die nachträgliche Kontamination reduziert werden.
Ferner kann durch die erfindungsgemäß vorgesehene CO2-Reinigung die Temperatur des Bauteils nach der Beflammungsbehandlung deutlich reduziert werden. Es ist bekannt, dass durch die Beflammungsbehandlung die Temperatur von zu lackierenden Bauteiloberflächen auf ein Niveau von größer als 30 CC ansteigen kann. Für den sich an die Vorbehandlung anschließenden Lackierprozess wirken hohe Bauteiltemperaturen jedoch störend, da sie einen schlechten Verlauf des Lackes (Wave) bewirken. Deshalb ist es erforderlich, eine Oberflächentemperatur von kleiner als 30 CC bereitzustellen, was bei bekannten Lösungen durch Zwischenzonen zur Kühlung mit Umgebungsluft oder mit Zu-/Abluftprozessen erreicht wird. Da jedoch erfindungsgemäß die CO2-Reinigung der Beflammungsbehandlung unmittelbar vorgeschaltet ist, werden der Beflammung bzw. der Beflammungsbehandlung Bauteile mit abgesenkter Oberflächentemperatur zugeführt. Das Temperaturniveau nach der Beflammungsbehandlung liegt dadurch niedriger als bei bekannten Lösungen, umfassend getrennte Prozessschritte und höhere Bauteiltemperaturen beim Beginn der Beflammungsbehandlung. Insgesamt betrachtet wird somit erfindungsgemäß der zum Abkühlen vor dem Lackieren bzw. nach der Beflammungsbehandlung erforderliche Energieeinsatz deutlich reduziert, einhergehend mit einer deutlichen Reduzierung der Betriebskosten. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird zum Zerstäuben von Kohlendioxidschnee oder Kohlendioxidpellets Luft mittels einer lonisierungseinrichtung ionisiert, um eine statische Aufladung der polymeren Oberfläche, insbesondere infolge hoher Luftströme bei Einsatz einer CO2-Reinigung, zu reduzieren. Durch die erfindungsgemäß vorgenommene Ionisierung der zum Zerstäuben vorgesehenen Luft bzw. Prozessluft bei erfindungsgemäßer Verwendung eines CO2-Schnee-Strahlverfahrens kann ein wirksamer Ladungsabfluss der statisch aufgeladenen polymeren Bauteiloberfläche bereitgestellt werden. Eine nachträgliche Kontamination mit Staub kann so erfindungsgemäß deutlich reduziert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird nach der Reinigung der polymeren Oberfläche die polymere Oberfläche zur Ermittlung eines Verunreinigungsgrads auf Rest-Verunreinigungen untersucht und die Behandlung der Oberfläche mit einer oxydierenden Flamme wird nur vorgenommen, wenn der ermittelte Verunreinigungsgrad unterhalb eines maximalen vorgegebenen Verunreinigungsgrads liegt. Bei Überschreitung des maximalen vorgegebenen Verunreinigungsgrads erfolgt erfindungsgemäß ein Abbruch der sich an die Reinigung anschließenden Beflammungsbehand- lung. Die jeweils betroffenen, zu stark verunreinigten Bauteile werden für die sich an die Vorbehandlung anschließende Lackierung bzw. für den entsprechenden Lackauftrag gesperrt. Lackhaftungsstörungen infolge von Kontaminationen können so erfindungsgemäß vermieden werden.
Bei einer praktischen Weiterbildung der Erfindung werden durch die Reinigung von der polymeren Oberfläche abgetragene Verunreinigungen durch einen in der Vorbehandlungszelle ausgebildeten Luftstrom abtransportiert. Erfindungsgemäß kann so eine nachträgliche Verunreinigung bereits gereinigter Flächen vor der Beflammungsbehandlung vermieden werden. Vorzugsweise ist hierbei die Luftführung so gewählt, das die Verunreinigungen, insbesondere in Form von abgereinigtem Staub, durch den Luftstrom im Wesentlich vertikal nach unten oder zu einer Wand transportiert werden und dort vorzugsweise an Filtern abgeschieden werden. Vorzugsweise ist hierbei die Luft in der Vorbehandlungszelle ferner für den Zu-/Abluft-Betrieb und/oder für den Umluft-Betrieb ausgelegt. Insbesondere kann so eine Kontamination durch umher fliegenden Schmutz, der beispielsweise bei Einsatz einer CO2-Reinigung aufgewirbelt wird, erfindungsgemäß vermieden werden. Es kann sich bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung als günstig erweisen, wenn die Vorbehandlungsbereiche für die Reinigung und Beflammung innerhalb der Vorbehandlungszelle durch einfache Silhouetten lufttechnisch voneinander abgegrenzt sind. Die unterschiedlichen Luftströme können so in einfacher Weise getrennt und gelenkt werden, ins- besondere ist auf diese Weise eine spezifische Anpassung und Regelung der Luftsinkgeschwindigkeiten im Reinigungs- und Beflammbereich möglich.
Dies kann vorteilhaft genutzt werden, um die polymeren Oberflächen, die einer Beflam- mungsbehandlung unterzogen werden, anschließend zu kühlen, was gegebenenfalls eine andere Luftsinkgeschwindigkeit als bei der Reinigung bedingt. Der Luftstrom im Bereich der Beflammungsbehandlung kann dabei auch lose Verunreinigungen, wie z. B. auffliegenden Staub, zusätzlich abtransportieren.
'Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Vorbehandlung von zu lackierenden polymeren Oberflächen von Bauteilen, die insbesondere für die Durchführung des erfindungs- gemäßen Verfahrens geeignet ist, mit einer Vorbehandlungszelle, innerhalb derer sowohl wenigstens eine Reinigungsvorrichtung als auch wenigstens eine Beflammungsvorrichtung angeordnet sind, wobei die Reinigungsvorrichtung für eine Reinigung wenigstens einer polymeren Oberfläche wenigstens eines Bauteils innerhalb der Vorbehandlungszelle vorgesehen ist und wobei die Beflammungsvorrichtung nach Reinigung der polymeren Oberfläche für deren Behandlung mit einer oxydierenden Flamme innerhalb der Vorbehandlungszelle vorgesehen ist. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Anordnung einer Reinigungsvorrichtung und einer Beflammungsvorrichtung innerhalb derselben Vorbehandlungszelle können die oben beschriebenen vorteilhaften Wirkungen für die Vorbehandlung der polymeren Oberfläche des Bauteils bzw. der Bauteile innerhalb der Vorbehandlungszelle erzielt wer- den.
Bevorzugt ist die Reinigungsvorrichtung eine Kohlendioxidschnee-Strahlvorrichtung, mit der das oben beschriebene, vorteilhafte Kohlendioxidschnee-Strahlverfahren zur Reinigung der polymeren Oberfläche des Bauteils durchführbar ist. Ferner kann die Reinigungsvorrich- tung auch eine Kohlendioxid-Pellet-Reinigungsvorrichtung sein.
Bevorzugt weist die Vorrichtung eine Erwärmungsvorrichtung zur Erwärmung des Bauteils auf, um das Bauteil vor der Reinigung der polymeren Oberfläche zu erwärmen. Wie oben dargelegt, kann durch die mittels der Erwärmungsvorrichtung vorgenommene Erwärmung des Bauteils bzw. der polymeren Bauteiloberfläche die Wirkung der Beflam- mung, also die Wirkung der Behandlung der polymeren Oberfläche mit einer oxydierenden Flamme, deutlich verbessert werden, da während bzw. nach dem Beflammen keine weite- ren nennenswerten Mengen an internen Substanzen bzw. Hilfsstoffen aus dem Bauteil an die Oberfläche des Bauteils treten. Ferner kann durch die Erwärmung des Bauteils, wie oben dargelegt, nach der Reinigung ein sehr geringer Temperaturunterschied zwischen Umgebungsluft und dem Bauteil bereitgestellt werden, so dass eine höhere Feuchte der Umgebungsluft der Vorbehandlungskabine akzeptiert werden kann, und zwar ohne dass Luftfeuchte an der Bauteiloberfläche kondensiert.
Bei einer konkreten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Erwärmungsvorrichtung eine Infrarot-Strahlvorrichtung, die bevorzugt wenigstens einen Infrarot-Strahler aufweist. Die Verwendung einer Infrarot-Strahltechnik ermöglicht eine sehr praktische Er- wärmungsmöglichkeit der Bauteile, was insbesondere für die Vorbehandlung und die anschließende Lackierung von Bauteilen in hoher Stückzahl von Vorteil ist. Auch kann die Erwärmungsintensität durch eine Steuerung an die Bauteile angepasst sein, wodurch eine gleichmäßige Erwärmung erfolgt.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist innerhalb der Vorbehandlungszelle wenigstens eine Positioniervorrichtung angeordnet, an der die Reinigungsvorrichtung oder die Beflammungsvorrichtung angebracht ist, und die dazu ausgebildet ist, die Reinigungsvorrichtung oder die Beflammungsvorrichtung in einer vorgegebenen Position in Umgebung der polymeren Oberfläche des Bauteils anzuordnen. Bei einer kon- kreten Weiterbildung ist hierbei die Positioniervorrichtung ein Hubgerät oder ein Roboter, der bevorzugt in Form eines Industrieroboters ausgebildet sein kann.
Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Positioniervorrichtungen, die vorzugsweise in Form eines Hubgeräts oder eines Roboters bzw. Industrieroboters ausgebildet sein kön- nen, kann eine automatische bzw. gesteuerte Reinigung und Beflammung der jeweiligen polymeren Bauteiloberfläche vorgenommen werden. Erfindungsgemäß sind hierfür die zu behandelnden Bauteile so zu positionieren, dass die Erreichbarkeit aller Zonen am Bauteil für die Reinigungsvorrichtung bzw. das Reinigungsmedium und ferner für die Beflammungsvorrichtung bzw. die oxydierende Flamme gewährleistet ist. Bei einer konkreten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine sich in der Vorbehandlungszelle erstreckende Fördereinrichtung vorgesehen, an der wenigstens ein Warenträger zum Transport des Bauteils angebracht ist, wobei die Fördereinrichtung dazu ausgebildet ist, den Warenträger kontinuierlich oder getaktet zu transportieren. Mittels der Fördereinrichtung, die sich vorzugsweise außerhalb der Vorbehandlungszelle unter anderem in eine Lackieranlage erstrecken kann, die für die sich an die Vorbehandlung und eine nachfolgende Abkühlung der Bauteile anschließende Lackierung der Bauteile vorgesehen ist, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in einen gegebenen Lackierprozess eingebunden werden, der insbesondere für die Lackierung von Bauteilen in großer Stückzahl ausge- bildet ist. Hierbei geben die Warenträger die Lage bzw. die Position des Bauteils vor, welche die Erreichbarkeit aller Zonen am Bauteil für die Reinigungsvorrichtung bzw. das Reinigungsmedium und ferner für die Beflammungsvorrichtung bzw. die oxydierende Flamme gewährleistet.
Bei einer alternativen vorteilhaften Weiterbildung ist innerhalb der Vorbehandlungszelle wenigstens eine Positioniervorrichtung angeordnet ist, an der sowohl die Reinigungsvorrichtung als auch die Beflammungsvorrichtung angebracht sind, und die dazu ausgebildet ist, die Reinigungsvorrichtung und die Beflammungsvorrichtung in einer vorgegebenen Position in Umgebung der polymeren Oberfläche des Bauteils anzuordnen. Diese alternative Weiterbildung ist insbesondere im Hinblick auf eine Reduzierung des Raumbedarfs und damit des Energieeinsatzes von Vorteil, und zwar bei geringen Flächenleistungen, welche die einzelne Positioniervorrichtung, vorzugsweise in Form eines Hubgeräts bzw. Roboters, mit weniger als 50 % auslasten, wobei hierbei bevorzugt eine Reinigungsdüse der Reinigungsvorrichtung neben einer Beflammdüse der Beflammungsvorrichtung an einem Robo- terarm bzw. an einem Hubgerät installiert sein kann. Insgesamt betrachtet kann so erfindungsgemäß der Bedarf an Positioniervorrichtungen deutlich reduziert werden.
Bei einer konkreten Weiterbildung der Erfindung ist eine Steuerungsvorrichtung vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, die Positioniervorrichtung bzw. die Positioniervorrichtungen gemäß einem vorgegebenen Reinigungsbahnprogramm zur Reinigung der polymeren Oberfläche des Bauteils anzusteuern, und die ferner dazu ausgebildet ist, die Positioniervorrichtung bzw. die Positioniervorrichtungen gemäß einem vorgegebenen Beflammungs- bahnprogramm zur Behandlung der polymeren Oberfläche mit einer oxydierenden Flamme anzusteuern. Basis für das Beflammungsbahnprogramm bzw. das Reinigungsbahnprogramm kann erfindungsgemäß eine Soll-Lage bzw. Soll-Position eines Bauteils sein, wobei die Information über die Soll-Lage bzw. die Soll-Position über eine optische Erfassungsvorrichtung zur Erfassung des Soll-Zustands bereitgestellt werden kann, die in Form einer Kamera oder eines Kamerasystems ausgebildet sein kann, das eine vorgegebene Soll-Lage bzw. Soll-Position des Bauteils erfasst. Durch eine an die optische Erfassungsvorrichtung gekoppelte Bildverarbeitungsvorrichtung kann die bereitgestellte Information über die Soll-Lage bzw. Soll- Position eines Bauteils in für die Bereitstellung des Beflammungsbahnprogramms bzw. des Reinigungsbahnprogramms erforderliche Daten umgesetzt werden.
Bei einer weiteren konkreten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Vorrichtung zur Lageerkennung des Bauteils vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, die Lage des Bauteils zu erfassen, um das Reinigungsbahnprogramm und/oder das Beflammungsbahnprogramm an die erfasste Lage anzupassen, wobei die Vorrichtung bevorzugt eine optische Erfassungsvorrichtung ist, die in Form einer Kamera oder eines Kamerasystems ausgebildet sein kann.
Die Vorrichtung zur Lageerkennung des Bauteils ist erfindungsgemäß insbesondere dafür vorgesehen, die Ist-Lage bzw. die Ist-Position des Bauteils zu erfassen, um das Reini- gungsbahnprogramm bzw. das Beflammungsbahnprogramm durch Vergleich mit der oben dargelegten Soll-Lage bzw. Soll-Position an die erfasste Ist-Lage anzupassen. Durch eine an die optische Erfassungsvorrichtung gekoppelte Bildverarbeitungsvorrichtung kann die bereitgestellte Information über die Ist-Lage bzw. Ist-Position eines Bauteils in für die Anpassung des Beflammungsbahnprogramms bzw. des Reinigungsbahnprogramms erforder- liehe Daten umgesetzt werden.
Neben der Erfassung der Ist-Lage bzw. der Ist-Position kann die Vorrichtung zur Lageerkennung zusätzlich zur Erfassung des Soll-Zustands bereitgestellt werden, wie oben dargelegt, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Lageerkennung auch als eine oben beschriebene optische Erfassungsvorrichtung zur Erfassung des Soll-Zustands eingesetzt werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Lageerkennung ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil sich durch CO2-Reinigung, insbesondere durch hohe Drücke des CO2-Strahls, und die prozessbedingten Drücke eine Veränderung der Bauteil-Lage, also insbesondere eine Abweichung von der Soll-Lage ergeben kann. Dies wirkt sich beim Einsatz der erfindungsgemäßen Positioniervorrichtungen, vorzugsweise in Form von Robotern und Hubgeräten, derart aus, dass Teilbereiche des Bauteils bzw. der Bauteiloberfläche unbehandelt bleiben. Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Lageerkennung kann das Auftreten von nicht behandelten Zonen durch Anpassung der Bahnprogramme vermieden werden. Insbesondere kann die Lage bzw. Position des Bauteils vor der Reinigung, insbesondere vor einer CO2-Schneestrahl- Reinigung erfasst werden, um die Reinigung optimal auf die Bauteil-Lage bzw. Bauteil- Position abzustimmen.
Auch Lageänderungen des Bauteils, die durch die Reinigung hervorgerufen worden sind, können mit der Vorrichtung zur Lageerkennung erfasst werden und das Beflammungs- bahnprogramm entsprechend angepasst werden. In diesem Zusammenhang wurde auch erkannt, dass die Lage des Bauteils nach dem Beflammen des Bauteils mit Hilfe der Lageerkennungsvorrichtung festgestellt wird und die Lage bzw. Position an weitere Bearbei- tungsstationen, wie z.B. eine Lackiervorrichtung weitergegeben wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeich- nungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassend die Schritte S1 bis S12 in zeitlicher Abfolge.
Mittels eines Spritzgussprozesses hergestellte Bauteile (S1), z.B. Automobilstoßfänger aus PP EPDM, deren polymere Oberfläche mit einer vorgegebenen Wagenfarbe zu lackieren ist, werden nach dem Spritzgussprozess zunächst auf eine Temperatur von ca. 30 0C bis 60 °C abgekühlt und anschließend einem Lackierprozess zugeführt (S2), der neben der eigentlichen Lackierung ein vorgeschaltetes erfindungsgemäßes Vorbehandlungsverfahren aufweist. Der Transport zum Vorbehandlungsverfahren erfolgt durch Warenträger, die auf einer Fördereinrichtung angebracht sind, wobei die Bauteile hierzu auf den Warenträgern positioniert werden (S3). Eine sich hieran anschließende erste Bauteilbehandlung umfasst das Vorheizen des Bauteils bzw. der polymeren Oberfläche des Bauteils durch Bestrahlung mit Infra- rotstrahlung (S4). Diese Erwärmung dient dem Ausschwitzen von inneren Additiven und Hilfsstoffen. Anschließend werden die Bauteile über die Fördereinrichtung der CO2-Reini- gung innerhalb einer eingehausten, fremdbelüfteten und klimatisierten Vorbehandlungszelle zugeführt, wo eine Reinigung der zu lackierenden Bauteiloberfläche vorzugsweise über ein CO2-Schnee-Strahlverfahren erfolgt (S5).
Die Reinigung erfolgt über einen Roboter, an dessen Roboterarm eine CO2-Schnee-Strahl- vorrichtung angebracht ist, wobei die Bewegung des Roboterarms gemäß einem vorgegebenen Reinigungsbahnprogramm über eine Steuervorrichtung gesteuert wird. Hierbei werden gesteuert sämtliche zu behandelnden Zonen des Bauteils gereinigt. Bei der Reinigung der Bauteiloberfläche werden hierbei insbesondere die ausgeschwitzten (vgl. S4), an die Oberfläche des Bauteils gewanderten Additive und Hilfsstoffe abgereinigt, die sonst zu Lackhaftungsstörungen führen könnten. Die CO2-Reinigung erfolgt unter Einsatz ionisierter Luft, die über eine lonisierungseinrichtung erzeugt wird, um eine statische Aufladung der Bauteiloberfläche zu reduzieren. Über einen in der Vorbehandlungszelle ausgebildeten Luftstrom (bzw. Luftströmung), der über eine geeignete Luftführung in Verbindung mit Luftstrom erzeugenden Mitteln (wie beispielsweise Luft-Ansaugvorrichtungen) bereitgestellt wird, können die gelösten Verunreinigungen abtransportiert und vorzugsweise an bereitgestellten Filtern abgeschieden werden (S6).
Nach der Reinigung erfolgt eine Überprüfung der Reinigungswirkung (S7). Nur wenn ein maximaler vorgegebener Verunreinigungsgrad nicht überschritten wird, erfolgt eine Weiterführung des Vorbehandlungsverfahrens in Form einer Freigabe, andernfalls wird eine Sperrung des jeweils betroffenen Bauteils für die nachfolgenden Vorgänge bzw. Prozesse vorgenommen.
Nach vorgenommener Reinigung erfolgt eine Überprüfung der Bauteil-Lage durch eine Lageerkennungsvorrichtung in Form eines Kamerasystems, welches die Bauteil-Lage optisch erfasst (S8). Durch eine an das Kamerasystem gekoppelte Bildverarbeitungsvorrichtung wird die bereitgestellte Information über die Ist-Lage bzw. Ist-Position des Bauteils in für die Anpassung bzw. Korrektur eines Beflammungsbahnprogramms erforderliche Daten umgesetzt. Ein Abweichung von einer vorgegebenen Soll-Lage kann sich hierbei insbesondere durch die CO2-Reinigung und die prozessbedingten Drücke ergeben haben. Anschließend erfolgt die Beflammung der Bauteiloberfläche innerhalb derselben Vorbehandlungszelle mittels eines Roboters, an dessen Roboterarm eine Beflammungsvorrich- tung angebracht ist, wobei die Bewegung des Roboterarms gemäß dem gegebenenfalls angepassten bzw. korrigierten Beflammungsbahnprogramm über eine Steuervorrichtung gesteuert wird (S9). Hierbei werden gesteuert sämtliche zu behandelnden Zonen des Bauteils mit einer oxydierenden Flamme behandelt. Nach erfolgter Beflammung erfolgt eine Abkühlung der Bauteile (S10) und eine sich hieran anschließende Ionisation der Bauteiloberfläche mittels ionisierter Luftströmung (S11). Hieran schließt sich der Transport der Bauteile mittels der Warenträger in den Lackierprozess an (S12).
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Vorbehandlung von zu lackierenden polymeren Oberflächen von Bauteilen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 umfasst eine Vorbehandlungszelle in Form einer Vorbehandlungskabine 12 und eine außerhalb der Vorbehandlungskabine 12 angeordnete Infrarot-Strahlvorrichtung 14. Innerhalb der Vorbehandlungskabine 12 ist eine Reinigungsvorrichtung 16 in Form einer CO2-Schnee-Strahlvorrichtung angeordnet, die an einem Roboterarm eines ersten Roboters angebracht ist (nicht näher dargestellt). Ferner ist in der Vorbehandlungskabine 12 eine Beflammungsvorrichtung 18 angeordnet, die an einem Roboterarm eines zweiten Roboters angebracht ist (nicht näher dargestellt).
Das zu reinigende und zu beflammende Bauteil 20 wird über einen Warenträger (nicht näher dargestellt) einer Fördereinrichtung 22 zunächst der Infrarot-Strahlvorrichtung 14 zugeführt, um die erfindungsgemäße, der Reinigung vorgeschaltete Erwärmung der Bauteiloberfläche vorzunehmen. Anschließend erfolgt der Transport des Bauteils 20 über den Wa- renträger in die Vorbehandlungskabine 12 und zu der Reinigungsvorrichtung 16, um die oben beschriebene CO2-Schneestrahl-Reinigung der zu lackierenden Bauteiloberfläche vorzunehmen. Hieran schließt sich die Lageerkennung des Bauteils über eine Vorrichtung zur Lageerkennung 24 an, die in Form eines Kamerasystems ausgebildet ist, um gegebenenfalls Abweichungen von einer vorgegebenen Soll-Lage zu ermitteln, die zur Anpassung des zur Ansteuerung des Roboterarms vorgesehenen Beflammungsbahnprogramms verwendet werden. Nach der Lageerkennung erfolgt der über den Warenträger vorgenommene Transport des Bauteils 20 zu der Beflammungsvorrichtung 18. Nach der Beflammungs- behandlung wird das Bauteil 20 über den Warenträger dem Lackierprozess zugeführt, wobei Fig. 2 schematisch ferner eine Abdunstzone 26 einer Lackieranlage darstellt, in der die Lackierung der Bauteiloberfläche vorgenommen wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Vorbehandlung von zu lackierenden polymeren Oberflächen von Bauteilen (20), bei dem wenigstens eine polymere Oberfläche wenigstens eines Bauteils (20) innerhalb einer Vorbehandlungszelle (12) gereinigt und anschließend mit einer oxydie- renden Flamme behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Reinigung der polymeren Oberfläche als auch die Behandlung der polymeren Oberfläche mit einer oxydierenden Flamme innerhalb derselben Vorbehandlungszelle (12) vorgenommen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (20) vor der Reinigung erwärmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (20) auf eine Temperatur im Bereich von 300C bis 800C erwärmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (20) durch Bestrahlung mit Infrarotstrahlung erwärmt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Reinigung von der polymeren Oberfläche abgetragene Verunreinigungen durch einen in der Vorbehandlungszelle ausgebildeten Luftstrom abtransportiert werden.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die polymere Oberfläche mittels eines Kohlendioxid-Reinigungsverfahrens gereinigt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendioxid-Reinigungsverfahren ein Kohlendioxidschnee-Strahlverfahren ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zerstäuben von Kohlendioxidschnee vorgesehene Luft mittels einer lonisierungseinrichtung ionisiert wird, um eine statische Aufladung der polymeren Oberfläche zu reduzieren.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendioxid-Reinigungsverfahren ein Kohlendioxidpellet-Reinigungsverfahren ist.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Reinigung der polymeren Oberfläche die polymere Oberfläche zur Ermittlung ei- nes Verunreinigungsgrads auf Rest-Verunreinigungen untersucht wird und die Behandlung der Oberfläche mit einer oxydierenden Flamme nur vorgenommen wird, wenn der ermittelte Verunreinigungsgrad unterhalb eines maximalen vorgegebenen Verunreinigungsgrads liegt.
11. Vorrichtung (10) zur Vorbehandlung von zu lackierenden polymeren Oberflächen von Bauteilen, mit einer Vorbehandlungszelle (12), innerhalb derer sowohl wenigstens eine Reinigungsvorrichtung (16) als auch wenigstens eine Beflammungsvorrichtung (18) angeordnet sind, wobei die Reinigungsvorrichtung (16) für eine Reinigung wenigstens einer polymeren Oberfläche wenigstens eines Bauteils (20) innerhalb der Vorbehand- lungszelle (12) vorgesehen ist und wobei die Beflammungsvorrichtung (18) nach Reinigung der polymeren Oberfläche für deren Behandlung mit einer oxydierenden Flamme innerhalb der Vorbehandlungszelle (12) vorgesehen ist.
12. Vorrichtung (10) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Erwärmungsvorrichtung zur Erwärmung des Bauteils (20) aufweist, um das Bauteil (20) vor der Reinigung der polymeren Oberfläche zu erwärmen.
13. Vorrichtung (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmungsvorrichtung eine Infrarot-Strahlvorrichtung (14) ist.
14. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Vorbehandlungszelle (12) wenigstens eine Positioniervorrichtung angeordnet ist, an der die Reinigungsvorrichtung (16) oder die Beflammungsvorrich- tung (18) angebracht ist, und die dazu ausgebildet ist, die Reinigungsvorrichtung (16) oder die Beflammungsvorrichtung (18) in einer vorgegebenen Position in Umgebung der polymeren Oberfläche des Bauteils (20) anzuordnen.
15. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Vorbehandlungszelle (12) wenigstens eine Positioniervorrichtung an- geordnet ist, an der sowohl die Reinigungsvorrichtung (16) als auch die Beflammungsvorrichtung (18) angebracht sind, und die dazu ausgebildet ist, die Reinigungsvorrichtung (16) und die Beflammungsvorrichtung (18) in einer vorgegebenen Position in Umgebung der polymeren Oberfläche des Bauteils (20) anzuordnen.
16. Vorrichtung (10) nach Anspruch 14 oder 15, wobei ferner eine Steuerungsvorrichtung vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, die Positioniervorrichtung gemäß einem vorgegebenen Reinigungsbahnprogramm zur Reinigung der polymeren Oberfläche des Bauteils (20) anzusteuern, und die ferner dazu ausgebildet ist, die Positioniervorrichtung gemäß einem vorgegebenen Beflammungsbahnprogramm zur Behandlung der polymeren Oberfläche mit einer oxydierenden Flamme anzusteuern.
17. Vorrichtung (10) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung zur Lageerkennung (24) des Bauteils vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, die Lage des Bauteils zu erfassen, um das Reinigungsbahnprogramm und/oder das Beflam- mungsbahnprogramm an die erfasste Lage anzupassen.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Lageerkennung (24) eine optische Erfassungsvorrichtung ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniervorrichtung ein Hubgerät ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die
Positioniervorrichtung ein Roboter ist.
21. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (16) eine Kohlendioxidschnee-Strahlvorrichtung ist.
22. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (16) eine Kohlendioxid-Pellet-Reinigungsvorrichtung ist.
23. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine sich in der Vorbehandlungszelle (12) erstreckende Fördereinrichtung (22) vorgesehen ist, an der wenigstens ein Warenträger zum Transport des Bauteils (20) angebracht ist, wobei die Fördereinrichtung (22) dazu ausgebildet ist, den Warenträger kontinuierlich oder getaktet zu transportieren.
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