DE69009336T2

DE69009336T2 - Sprühbeschichtungs- und Trocknungsverfahren.

Info

Publication number: DE69009336T2
Application number: DE1990609336
Authority: DE
Inventors: Tadamitsu Nakahama; Yoshio Ing Tanimoto; Takakazu Ing Yamane
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1989-08-01
Filing date: 1990-07-31
Publication date: 1994-09-15
Anticipated expiration: 2010-08-01
Also published as: JPH03165871A; EP0411585B1; DE69009336D1; EP0411585A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lackierverfahren mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Merkmalen.
Ein Verfahren zum Lackieren einer äußeren Oberfläche eines Lackiersubstrats wie z.B. einer Fahrzeugkarosserie umfaßt allgemein die Schritte: den Vorbereitungsschritt zum entfernen des auf dem Lackiersubstrat haftenden Schmutzes, den Lackierungsschritt zum Spritzen des Lackiersubstrats mit einem Lack und den Trocknungsschritt zum Trocknen des auf das Lackiersubstrat gespritzten Lackes. Der Trocknungsschritt kann allgemein in zwei Stufen ausgeführt werden: einer Setzstufe und einer Einbrennstufe. Die Setzstufe wird üblicherweise vor der Einbrennstufe bei Temperaturen ausgeführt, die niedriger sind als jene, die in der Einbrennstufe angewendet werden, z.B. in der Umgebungsluft oder bei Temperaturen von 40 bis 60ºC, was provisorisches Einbrennen genannt wird. Die Temperatur bei der Einbrennstufe kann üblicherweise ungefähr 140ºC betragen.
Üblicherweise durchläuft das Lackiersubstrat den Vorbereitungsschritt, den Lackierungsschritt und den Trocknungsschritt, während es auf einer Transporteinrichtung wie z.B. einem Wagen transportiert wird. Das Lackiersubstrat wird in jedem Schritt, in dem es behandelt wird, in einer vorgegebenen Stellung gehalten.
Ein Standard für die Bewertung der Qualität einer lackierten Oberfläche ist ein Grad der Ebenheit (ein Grad der Glattheit). Je größer der Grad der Ebenheit wird, desto kleiner wird ein Grad der Unregelmäßigkeiten oder der Rauheit auf der lackierten Oberfläche, wodurch eine bessere lackierte Oberfläche erzeugt wird. Es ist bekannt, daß die Dicke einer lackierten Schicht, d.h. die Dicke eines lackierten Lackes, erhöht werden kann, um den Grad der Ebenheit zu verbessern.
Im Gegensatz dazu ist das "Absacken" eines Lackes ein Faktor, der die Qualität der Oberfläche des lackierten Substrats nachteilig beeinflußt. Das Absacken tritt auf, wenn der aufgespritzte Lack aufgrund der Schwerkraft im großen Ausmaß abwärts fließt, wobei ein "Absacken" mit zunehmender Dicke des aufgespritzten Lackes wahrscheinlicher wird. Die Ursache für ein "Absacken" ist möglicherweise ein Einfluß der Schwerkraft, so daß das Absacken leichter auf einer in vertikaler Richtung verlaufenden Oberfläche des Lackiersubstrats, d.h. einer sog. vertikalen Oberfläche, auftritt. Wenn z.B. die Karosserie eines Kraftfahrzeuges als Lackiersubstrat betrachtet wird, verursacht ein vertikal verlaufender Kotflügel leicht ein Absacken, während eine querverlaufende Motorhaube und ein querverlaufender Kofferraumdeckel kaum ein Absacken verursachen, wenn sie mit einem Lack lackiert werden.
Dementsprechend ist es möglich, die Dicke des Lackes auf einer in horizontaler Richtung verlaufenden Oberfläche des Lackiersubstrats, d.h. einer sog. horizontalen Oberfläche, die nicht so sehr Probleme mit dem "Absacken" verursacht wie eine vertikale Oberfläche, zu vergrößern. Wenn ferner die Dicke der Lackschicht auf der horizontalen Oberfläche gleich der auf der vertikalen Oberfläche ist, werden die Unregelmäßigkeiten auf der horizontalen Oberfläche aufgrund des Fließens des darauf gespritzten Lackes in solchem Ausmaß, in dem kein Absacken verursacht wird, kleiner als auf der vertikalen Oberfläche, wobei auf der horizontalen Oberfläche ein höherer Grad der Ebenheit als auf der vertikalen Oberfläche erreicht wird.
Aus obigem Gesichtspunkt heraus wird die Lackierung unter Verwendung eines Lackes mit der kleinstmöglichen Fließfähigkeit oder der kleinstmöglichen Viskosität ausgeführt, um eine Lackoberfläche mit dem größtmöglichen Grad der Ebenheit zu erzeugen, während das "Absacken" des aufgespritzten Lackes verhindert wird. Eine sog. "Absackgrenz" ist eine Grenze für die Dicke des Lackes, die ein Absacken auf der vertikalen Oberfläche verursacht, und beträgt ungefähr 40 um, was beim herkömmlichen Wärmeaushärten das Maximum für die Dicke der Lackschicht ist. Genauer tritt das "Absacken" von solchen wärmeaushärtenden Lacken in den Anfangsphasen der Setz- und Einbrennstufen auf, insbesondere in der Anfangsphase der Einbrennstufe, so daß die Dicke des in Lackierungsschritt aufzuspritzenden Lackes so festgelegt wird, daß in dieser Stufe kein "Absacken" verursacht wird. Die maximale Dicke des Lackes, die in dieser Stufe bestimmt wird, ist die sog. Absackgrenze von 40 um. Um eine Lackoberfläche mit einem eindeutig höheren Grad der Ebenheit zu erzeugen, erfordern herkömmliche Lackierverfahren demzufolge ein zweimaliges Lackieren usw., d.h. eine mehrfach zu wiederholende Reihe von Schritten, die vom Lackierungsschritt bis zum Einbrennschritt reicht.
Die US-A 4874639 (entspricht EP-A 261 644) und die US-A 4919977 offenbaren ein Lackierverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, das eine Lackoberfläche mit einem höheren Grad der Ebenheit erzeugen kann, wenn die beiden Filmdicken der Lackierungen gleich sind, wobei die Absackgrenze des Lackes, die ein Problem verursachen kann, wenn auf die obenbeschriebene Weise gespritzt wird, überwunden wird. Genauer umfaßt das Lackierverfahren ein Lackieren durch Spritzen des Lackes, so daß eine Lackschicht mit einer größeren Eilmdicke als ihre Absackgrenze gebildet wird, sowie ein Drehen des lackierten Substrats um seine im wesentlichen horizontale Achse, bis der aufgespritzte Lack kein Absacken mehr erfährt. Dieses Lackierverfahren kann eine Lackoberfläche mit einem höheren Grad der Ebenheit erzeugen, wenn die Dicken der beiden Lackierungen gleich sind, wobei das Auftreten des Lackabsackens verhindert werden kann, indem eine solch hohe Fließfähigkeit des verwendeten Lackes vorteilhaft ausgenützt wird.
Bei diesen Lackierverfahren besteht jedoch die Gefahr, daß der aufgespritzte Lack während der Übergangsphase vom Lackierungsschritt zum Trocknungsschritt absacken kann. Solange der Lack mit einer Filmdicke größer als seine Absackgrenze, bei der er abzusacken beginnt, aufgespritzt wird oder bei diesen Verfahren unter Verdünnung des Lackes mit einem Lösungsmittel oder ähnlichem mit einer solchen Filmdicke aufgespritzt wird, kann der Lack unmittelbar nach dem Aufspritzen ein Absacken oder Tropfen verursachen. In diesem Fall sollte das Absacken des Lackes während der Übergangsphase, wenn das lackierte Substrat vom Lackierungsschritt zum Trocknungsschritt transportiert wird, verhindert werden, falls der Transport des lackierten Substrats vom Lackierungsschritt zum Trocknungsschritt eine bestimmte Zeitspanne erfordern würde.
Andererseits kann der Lack selbstverständlich vor einem Absacken oder Tropfen bewahrt werden, indem das Lackiersubstrat mit dem Lack mit einer Filmdicke gespritzt wird, die dünner ist als seine Absackgrenze, bei der er wenigstens während der Übergangsphase ein Absacken erfährt, oder indem der Lack mit dem Lösungsmittel oder ähnlichem verdünnt wird, um die Fließfähigkeit des Lackes zu verringern. Diese Techniken werden jedoch durch die Nachteile, die herkömmliche Lackierverfahren mit sich bringen, beeinträchtigt und können die Vorteile mindern, welche mit viel Aufwand durch Lackierverfahren erreicht worden sind, wie sie in den obenbeschriebenen früheren Patenten offenbart sind und welche die durch eine Absackgrenze des aufzuspritzenden Lackes gesetzte Schranke überwunden haben.
Deshalb hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein Lackierverfahren zu schaffen, das so ausgelegt ist, daß es das Auftreten von Absackungen des auf ein Lackiersubstrat aufgespritzten Lackes während einer Zeitspanne, in der das lackierte Substrat vom Lackierungsschritt zum Trocknungsschritt transportiert wird, verhindert, indem der auf das Lackiersubstrat aufgespritzte Lack physikalisch weniger fließfähig gemacht wird, ohne die Lackierbedingungen einzuschränken, unter welchen das Substrat mit dem Lack gespritzt wird.
Um die obige Aufgabe zu lösen, schlägt die vorliegende Erfindung ein Lackierverfahren gemäß dem Anspruch 1 vor.
Diese Anordnung der Schritte des Lackierverfahrens erlaubt ein Trocknen der auf dem Substrat gebildeten Lackierung, ohne ein Absacken hervorzurufen, weil der auf das Substrat aufgespritzte Lack aufgrund von Richtungsänderungen der auf die Lackierung wirkenden Schwerkraft, welche durch Drehen des Substrats um seine im wesentlichen in horizontaler Längsrichtung verlaufende Achse erzeugt werden, nicht absackt; diese Achse wird manchmal lediglich mit "horizontale Achse" oder ähnlichen Worten bezeichnet.
Dies erlaubt es, eine Filmdicke der Lackierung in einem Lackiervorgang viel dicker als bei herkömmlichen Lackierverfahren zu bilden, womit eine Lackoberfläche mit einem Grad der Ebenheit erzeugt wird, der höher als das Niveau ist, das bei herkömmlichen Verfahren als Grenze anzusehen ist. Auch ist zu beachten, daß dieses Lackierverfahren eine Lackoberfläche mit einem kleineren Grad der Unregelmäßigkeit, d.h. einem höheren Grad der Ebenheit, erzeugen kann als die herkömmlichen Verfahren, wenn die Filmdicken der beiden Lackierungen gleich sind. Ferner ist zu beachten, daß, wenn eine Lackierung erzeugt werden soll, deren Oberfläche den gleichen Grad der Ebenheit aufweist wie z.B. eine, die mit herkömmlichen Lackierverfahren erreichbar ist, dieses Lackierverfahren die Filmdicke der Lackierung verringern kann, wobei die eingesparte Lackmenge anderweitig verwendet werden kann.
Hierbei ist klar, daß der Lack mittels elektrostatischen Lackierens aufgespritzt werden kann. Das Absacken des Lackes bedeutet eine Bewegung des Lackes in solchem Ausmaß, daß eine Bewegung durch visuelle Beobachtung erkannt werden kann, wenn der Lack wie aufgespritzt belassen wird (was als fadenförmige Spur beobachtet wird), wobei festgelegt wird, daß der Lack abgesackt ist, wenn der Lack allgemein ungefähr 2 mm weit geflossen ist. Somit bedeutet das Spritzen des Lackes in einer größeren Filmdicke als seine Absackgrenze, daß eine solche Filmdicke des Lackes den Lack wenigstens über ungefähr 2 mm fließen läßt, wenn er wie aufgespritzt belassen wird.
Somit ist klar, daß mit höherer Fließfähigkeit des verwendeten Lackes die Absack-Grenzdicke des aufzuspritzen den Lackes abnimmt. Um die Filmdicke der Lackierung größer als ihre Absack-Grenzdicke zu machen, kann der Lack einmal aufgespritzt werden (wie bei einem sog. "einstufigen Spritzen") oder in zwei oder drei oder mehr Einrichtungen aufgespritzt werden ("mehrstufiges Spritzen"), um somit eine End-Filmdicke zu erzielen, die größer als seine Absack-Grenzdicke ist. Ebenso ist zu beachten, daß, wenn die Drehung des lackierten Substrats um seine nahezu horizontale Achse in ausreichendem Maß durchgeführt wird, so daß der aufgespritzte Lack aufgrund der Schwerkraft nur wenig fließt, das lackierte Substrat kontinuierlich oder intermittierend in eine Richtung oder in wechselnde Richtungen gedreht werden kann, bis der Lack in einen so wenig fließfähigen Zustand übergeht, daß er kein Absacken erfährt, d.h. während einer Zeitspanne bis der Lack getrocknet ist. Ferner ist der Winkel, um den das lackierte Substrat um seine horizontale Achse gedreht wird, bei ungefähr 270º so hoch, daß ein beliebiger Bereich der Lackierung, die durch Spritzen mit dem Lack mit einer größeren Filmdicke als seine Absackgrenze gebildet wird, bezüglich der Richtung der Schwerkraft umgekehrt werden kann. Die Achse, um die das lackierte Substrat gedreht wird, kann um ungefähr 30º bezüglich dessen wirklicher horizontaler Achse geneigt sein oder geschwenkt werden.
Ferner ist zu beachten, daß die Ausdrücke "im wesentlichen aufwärts-abwärts verlaufende Oberfläche des Substrats" und hier benutzte verwandte Ausdrücke eine Oberfläche des Substrats bezeichnen sollen, die sich in Aufwärts-Abwärts-Richtung oder ansteigend und abfallend erstreckt und auf der der aufgespritzte Lack aufgrund der Schwerkraft abwärts fließt und abzusacken beginnt, wenn die Lackierung nicht gedreht wird.
Der Kühlungsschritt, der bei dem Lackierverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird, ist so ausgelegt, daß der Lack in der auf dem Substrat gebildeten Lackierung seine Viskosität erhöht, so daß die Lackierung weniger fließfähig wird und weniger abwärts fließt, derart, daß der Lack der darauf gebildeten Lackierung während der Übergangsphase, wenn das Substrat vom Lackierungsschritt zum Trocknungsschritt transportiert wird, nicht absackt. Mit anderen Worten, die Fließfähigkeit des Lackes wird durch Kühlen des Lackes der auf dem Substrat gebildeten Lackierung verringert, wodurch das Auftreten von Absackungen des Lackes auf der im wesentlichen aufwärts-abwärts verlaufenden oder im wesentlichen vertikalen Oberfläche des Substrats verhindert wird.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen im Verlauf der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen deutlich.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Überblicks über das Lackierverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung, die Änderungen der Stellung der Fahrzeugkarosserie während der Drehung zeigt.
Fig. 3 ist eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit des Lackabsackens und den Setz- und Einbrennzeiten zeigt.
Fig. 4 ist eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen den Bildschärfegraden und den Endlackierungs-Filmdicken zeigt.
Fig. 5(a) ist eine teilweise geschnittene Ansicht, die den Lackierungsschritt und den Kühlungsschritt der Lackierstraße zeigt.
Fig. 5(b) ist eine teilweise geschnittene Ansicht, die den Setzschritt der Lackierstraße zeigt.
Fig. 5(c) ist eine teilweise geschnittene Ansicht, die den Einbrennschritt der Lackierstraße zeigt.
Fig. 6 ist eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Viskosität des Lackes und der Temperatur des Lackes zeigt.
Fig. 7 ist eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit des Lackabsackens eines Wärmeaushärtenden, hochfesten Melamin-Alkyd-Lackes mit der Anfangsviskosität von 0,6 Poise und der Zeitdauer für die Kühlungs-, Setz- und Einbrennschritte zeigt.
Fig. 8 ist eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit des Lackabsackens eines wärmeaushärtenden, hochfesten Melamin-Alkyd-Lackes mit der Anfangsviskosität von 0,2 Poise und der Zeitdauer für die Kühlungs-, Setz- und Einbrennschritte zeigt.
Fig. 9 ist eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit des Lackabsackens von Wärmeaushärtenden, hochfesten Melamin-Alkyd-Lacken mit den Anfangsviskositäten von 0,6 und 0,2 Poise und der Zeitdauer für die Kühlungs-, Setz- und Einbrennschritte zeigt.
Fig. 10 ist eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit des Lackabsackens eines Zwei-Koinpo nenten-Reaktionslackes mit der Anfangsviskosität von 0,6 Poise und der Zeitdauer für die Kühlungs-, Setz- und Einbrennschritte zeigt.
Fig. 11 ist eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit des Lackabsackens eines Zwei-Komponenten-Reaktionslackes mit der Anfangsviskosität von 0,2 Poise und der Zeitdauer für die Kühlungs-, Setz- und Einbrennschritte zeigt.
Die vorliegende Erfindung wird anhand von Beispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben.

Übersicht über das Lackierverfahren

Fig. 1 zeigt eine Übersicht über alle Schritte des Lackierverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, in der eine Fahrzeugkarosserie als ein Lackiersubstrat lackiert wird, wobei die Schritte entsprechend durch die Schritte P1 bis P3 bezeichnet sind.
Die Fahrzeugkarosserie wird zuerst mittels des an sich bekannten elektrolytischen Abscheideverfahrens grundiert und dann zum Lackierungsschritt P1 transportiert, wobei es von einem Wagen getragen wird. Im Lackierungsschritt P1 wird eine äußere Oberfläche der Karosserie vollständig mit einem Lack in einer gewünschten Farbe gespritzt, um eine Lackierung zu bilden. Die Karosserie W wird dann zur Kühlungsstufe P2 transportiert. Die auf der Karosserie gebildete Lackierung wird dann im Kühlungsschritt P2 gekühlt und danach zum Trocknungsschritt P3 transportiert, wo die Karosserie nacheinander gesetzt und eingebrannt wird, um die Lackierung bis zu einem ausreichenden Trocknungsgrad zu trocknen.
Im Lackierungsschritt P1 wird das Substrat mit dem Lack gespritzt, um eine Lackierung mit einer größeren Filmdicke zu erzeugen als eine Filmdicke, die ein Absacken verursacht, wenn die Lackierung wie aufgespritzt belassen würde. Im Trocknungsschritt P3 wird das Substrat auf eine Weise, wie in Fig. 2 gezeigt ist, um seine im wesentlichen horizontale Achse gedreht, bis die auf der Oberfläche des Substrats gebildete Lackierung gesetzt und bis zu einem ausreichenden Trocknungsgrad getrocknet ist.
Die Drehgeschwindigkeit des Substrats wie der Fahrzeugkarosserie W usw. kann mit der Filmdicke und der Viskosität des aufgespritzten Lackes verändert werden. Grundsätzlich wird das Substrat mit einer Geschwindigkeit zwischen einem oberen Grenzwert und einem unteren Grenzwert gedreht, wie im folgenden festgelegt wird. Der obere Grenzwert der Geschwindigkeit, mit der sich das Substrat dreht, ist ein minimaler Wert der Drehgeschwindigkeit, mit der das lackierte Substrat wenigstens von seiner vertikalen Stellung in seine horizontale Stellung gedreht wird, bevor der Lack auf der Oberfläche der Lackierung durch sein Gewicht abwärts fließt und aufgrund der Schwerkraft absackt. Andererseits ist der obere Grenzwert der Drehgeschwindigkeit ein maximaler Wert derselben, bei dem der Lack kein Absacken infolge der Fliehkraft erfährt. Das lackierte Substrat kann vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von 380 cm pro Sekunde oder weniger, gemessen an einem radial außen liegenden Spitzenbereich des Substrats, gedreht werden. Wenn das lackierte Substrat um seine im wesentlichen horizontale Achse gedreht wird, ist hierbei zu beachten, daß die Drehachse ungefähr um 30º, vorzugsweise um ungefähr 10º oder weniger, bezüglich dessen horizontaler Achse geneigt sein kann. Ferner kann die horizontale Achse l, um die das Substrat gedreht wird, durch den Schwerpunkt des Substrats verlaufen.
Die Zeitdauer, für die das lackierte Substrat im Trocknungsschritt um seine im wesentlichen horizontale Achse gedreht wird, kann von dem Zeitpunkt, bevor der aufgespritzte Lack auf seiner Lackoberfläche abzusacken beginnt, bis zu dem Zeitpunkt dauern, in dem er bis zu einem absackfreien Zustand getrocknet ist, Im Hinblick auf die Ausrüstung und andere Dinge kann das lackierte Substrat über die gesamte Länge des Trocknungsschrittes gedreht werden. Die Drehung des lackierten Substrats kann kontinuierlich oder intermittierend in einer Richtung, abwechselnd in einer Richtung und danach in die entgegengesetzte Richtung oder intermittierend zum Anhalten der Drehung ausgeführt werden.

Spezielle Beispiele von Bedingungen für das Lackieren einer Fahrzeugkarosserie

(1) Grundierlack:

Kationische Elektroabscheidung
Einbrennen: 170ºC für 30 Minuten
Filmdicke: 20 ± 2 um

(2) Endlackierung

1) Lack mit einer Viskosität von 0,6 Poise:

a. Lack: wärmeaushärtender hochfester Melamin- Alkyd-Lack (Grundharz-Komponente mittleres Molekulargewicht 2.800; Farbe: schwarz)
b. Viskosität beim Spritzen: 0,6 Poise
c. nichtflüchtige Bestandteile: 48 Gew. -%
d. Lösungsmittel: Toluol, 25 Gewichtsanteile;
Solvesso 100, 25 Gewichtsanteile;
Solvesso 150, 50 Gewichtsanteile
e. Zusatz zur Verhinderung von Absackungen:
vernetztes Acrylharz-Pulver, 3 Gew.-% bezüglich des Gewichts der nicht- flüchtigen Bestandteile
f. Lackiermaschine: Minibell (Trichtergröße: 60 mm; Nippon Lundsberg, K. K.)
Drehzahl der Minibell: 16.000 min&supmin;¹
Spannung: -90 kV
Verarbeitungsluftdruck: 3, 0 Kg/cm²
Abstand von der Pistole: 30 cm
Spritzen: zweistufig im 5-Minuten-Intervall
g. Spritz-Atmosphäre 20ºC ± 2ºC
Luftgeschwindigkeit in der Zelle:
0,3 ± 0,1 m/s (Druck-Sog-Abwärts-Fluß)
h. Setzbedingungen: Anfangstemperatur, 20ºC ± 2ºC;
Setzdauer, 7 Minuten
i. Einbrennbedingungen: Temperatur, 140ºC /Zeitdauer, 25 Minuten
Steigerungsrate der Einbrenntemperatur 8 Minuten (von 20ºC bis 140ºC)
j. Drehbedingungen:
Drehen des lackierten Substrats um seine horizontale Achse, die 75 cm von dessen Mittelachse entfernt ist, so daß sich seine beiden zueinander parallelen Seitenoberflächen mit einer Geschwindigkeit von 6 min&supmin;¹ drehen können.

2) Lack mit einer Viskosität von 0,2 Poise:

a. Lack: der gleiche wie oben
b. Viskosität beim Spritzen: 0,2 Poise
c. Nichtflüchtige Bestandteile: 35 Gew.-%
d. Lösungsmittel: Toluol, 35 Gewichtsanteile;
Solvesso 100, 25 Gewichtsanteile;
Solvesso 150, 50 Gewichtsanteile
e. Zusatz zur Verhinderung von Absackungen: der gleiche wie oben
f. Lackiermaschine: die gleiche wie oben
g. Spritzatmosphäre: die gleiche wie oben
h. Setzbedingungen: die gleichen wie oben
i. Einbrennbedingungen: die gleichen wie oben
j. Drehbedingungen: die gleichen wie oben.

Zwei-Komponenten-Lack

Die Zwischenlackierung und die Endlackierung werden mit dem gleichen Lack unter folgenden Bedingungen ausgeführt:
a. Lack: Polyester-Urethan-Lack; weiß ("P-263u; Nippon Bee Chemical K. K.)
Grundharz: Polyester-Polyol
Härtungsmittel Hexamethylen-Diisocyanat
Mischverhältnis: 4 (Grundharz) zu 1 (Härtungsmittel)
b. Lackiermaschine: Druckfluß-Luftspritzpistole (Iwata Tosoki K.K.; "Wider-W71")
c. Spritzviskosität 0,6 Poise und 0,2 Poise
d. gespritzte Lackmenge: 350 cm³ pro Minute
e. Verarbeitungsluftdruck: 4,0 Kg/cm²
f. Abstand von der Pistole: 30 cm
g. Intervall zwischen zwei Lackierungen: 5 Minuten
h. Trocknungsbedingungen: Setzen, 7 Minuten (bei Zimmertemperatur)
90ºC für 25 Minuten (in 5 Minuten von 20ºC bis 90ºC gesteigert)

Wärmeaushärtender Lack:

(1) Zwischenlackierung:
a. Lack: Wärmeaushärtender, ölfreier Polyester- Urethan-Lack; schwarz
b. Viskosität beim Spritzen: 0,6 Poise und 0,2 Poise
c. Lackiermaschine: Minibell (Trichtergröße: 60 mm)
Dehzahl: 22.000 min&supmin;¹
Spannung: -90 kV
Verarbeitungsluftdruck: 3, 0 Kg/cm²
Abstand von der Pistole: 30 cm
d. Trocknungsbedingungen: Setzen 7 Minuten Zimmertemperatur), danach 140ºC für 25 Minuten

(2) Endlackierung

a. Lack: Wärmeaushärtender Acryl-Melamin-Lack; schwarz
b. Viskosität beim Spritzen: 0,6 Poise und 0,2 Poise
c. Anteile der nichtflüchtigen Bestandteile:
42 Gew.-% (0,6 Poise)
33 Gew.-% (0,2 Poise)
d. Lösungsmittel:
(i) 0,6 Poise:
Toluol: 50 Gew.-%
Solvesso 100: 50 Gew.-%
(ii) 0,2 Poise:
Toluol: 55 Gew.-%
Solvesso 100: 45 Gew.-%
e. Zusatz zur Verhinderung von Absackungen:
vernetzte Acrylharzpulver (6 Gew.-% bzgl. der nichtflüchtigen Bestandteile)
Die anderen Bedingungen wie z.B. die Lackiermaschinen sind die gleichen wie bei der Lackierung mit dem wärmeaushärtenden hochfesten Melamin-Alkyd-Lack, wie oben beschrieben ist.

Bevorzugte Lacke für eine Fahrzeugkarosserie

Die insbesondere für die Lackierung von Fahrzeugkarosserien zu verwendenden Lacke können irgendwelche Lacke sein, die ein Harz mit einem mittleren Molekulargewicht im Bereich von 2.000 bis 20.000 enthalten, wie unten in Tabelle 1 gezeigt ist.
Der Grund für die Bevorzugung der Lacke mit dem Harz mit dem mittleren Molekulargewicht im Bereich von 2.000 bis 20.000 ist, daß jene mit einem mittleren Molekulargewicht von weniger als 2.000 den Lacken entsprechen, die mittels Elektronenstrahlen oder Ultraviolett-Strahlen ausgehärtet werden können und die aufgrund ihrer hohen Vernetzungsdichte so spröde sind, daß sie weniger beständig sind (zwei bis drei Jahre), so daß sie nicht für die Außenflächen eines Kraftfahrzeuges geeignet sind, während ein Latex-Polymer mit einem mittleren Molekulargewicht von mehr als 20.000 unmittelbar nach dem Spritzen sehr zähflüssig wird und ein Grad der Ebenheit kaum verbessert werden kann, so daß ein solches Polymer nicht bevorzugt wird. TABELLE 1 Lack Harz Typ mittleres Molekular-gewicht Volltonlack Metallic-Grundlack Metallic-Klarlack Melamin-Alkyd Melamin-Acrylat Urethan-Isocyanat gewöhnlich hochfest

Beziehung zwischen der Lackierungsdicke und der Absackgrenze, dem Grad der Glattheit und der Drehung um die horizontale Achse

Fig. 3 zeigt die Einflüsse der Filmdicken einer Lackierung eines wärmeaushärtenden Lackes auf die Absackgrenze. Fig. 3 nimmt drei verschiedene Arten von Filmdicken als Beispiele, d.h. 40 um, 53 um und 65 um. In jedem Fall kann festgestellt werden, daß die Absackungen in den frühen Phasen sowohl der Setzstufe als auch der Einbrennstufe ihre Spitzenwerte erreicht haben. Die Absackgrenze des Lackes ist üblicherweise als der Wert zu dem Zeitpunkt festgelegt, zu dem die Absackungen mit einer Rate im Bereich von 1 bis 2 mm pro Minute eintreten. Genauer ist die Absackgrenze des Lackes eine Grenze der Filmdicke, bei der im Trocknungsschritt nach dem Trocknen eine Spur auf der Lackoberfläche erkannt werden kann, die durch eine Bewegung des Lackes über 1 bis 2 mm von der Ausgangsposition, in welcher der Lack aufgespritzt wurde, entsteht. Bei Verwendung eines herkömmlichen Lackes war die maximale Filmdicke, die jemals in einem Bereich unterhalb einer Absackgrenze erreicht worden ist, ungefähr 40 um dünn.
Fig. 4 zeigt die Auswirkungen der horizontalen Drehung der Fahrzeugkarosserie W auf den Grad der Ebenheit. In Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen A einen Zustand einer Lackierung, in welchem die Fahrzeugkarosserie W nicht gedreht wird (bei einem herkömmlichen Verfahren) . Das Bezugszeichen B in Fig. 4 bezeichnet den Zustand einer Lackierung, die durch Drehung der Fahrzeugkarosserie W um den Winkel von 90º im Uhrzeigersinn und darauffolgender Umkehrung der Richtung und Drehung der Fahrzeugkarosserie um 90º zurück erreicht wird, nämlich durch Drehung von der Stellung der Fig. 2(a) über (b) zu (c) und darauffolgender Umkehrung von der Stellung (c) über (b) zurück zu (a). Das Bezugszeichen C in Fig. 4 bezeichnet den Zustand einer Lackierung, die durch Drehung der Fahrzeugkarosserie W um einen Winkel von 135º, darauffolgender Umkehrung der Richtung und Beendigung der Drehung der Karosserie in der Ausgangsstellung erreicht wird, nämlich durch Drehung von der Stellung der Fig. 2(a) über (b) und (c) zu (d) und anschließender Rückführung aus der Stellung der Fig. 2(d) über (c) und (b) zurück zur Ausgangsstellung (a). Das Bezugszeichen D in Fig. 4 bezeichnet den Zustand einer Lackierung, die durch Drehung der Fahrzeugkarosserie W um einen Winkel von 180º erreicht wird, nämlich durch Drehung der Karosserie von der Stellung der Fig. 2(a) über (b), (c) und (d) zu (e) und dann von (e) zurück über (d), (c) und (b) zur Ausgangsstellung der Fig. 2 (a) Das Bezugszeichen E in Fig. 4 bezeichnet den Zustand einer Lackierung, der erreicht wird, wenn die Fahrzeugkarosserie W in einer Richtung eine volle Umdrehung gedreht wird, nämlich von der Ausgangsstellung der Fig. 2(a) über (b), (c), (d), (e), (f), (g) und (h) wieder zurück zur Ausgangsstellung der Fig. 2(i) oder der Fig. 2(a).
Wie aus den Ergebnissen der Fig. 4 ersichtlich ist, wird, wenn die Filmdicken von zwei Lackierungen gleich sind, ein höherer Grad der Ebenheit in der Lackierung erreicht, wenn die Fahrzeugkarosserie W gedreht wird (wie durch die Bezugszeichen B, C, D und E in Fig. 4 gezeigt ist), als wenn sie nicht gedreht wird (wie durch das Bezugszeichen A in Fig. 4 gezeigt ist). Auch wird festgestellt, daß in den Beispielen, in denen die Fahrzeugkarosserie W gedreht wird, die volle Drehung der Fahrzeugkarosserie in einer Richtung um 360º vorgezogen wird, um eine Lackierung mit einem höheren Grad der Ebenheit zu erzeugen. Ferner sollte beachtet werden, daß in den Beispielen, in denen die Fahrzeugkarosserie W wie auf herkömmliche Weise nicht gedreht wird, die Filmdicke der Lackierung auf einen gewissen Wert beschränkt wird, was zu einem beschränkten Grad der Ebenheit führt.
Im Vergleich ergibt eine Filmdicke von 65 um, die durch Drehung der Fahrzeugkarosserie um 360º erzeugt wird, eine Lackoberfläche, die auf der I.G.-Skala (Bildschärfe) einen Wert von 87 erreicht (die untere Grenze bei einem PGD-Wert von 1,0). Eine Filmdicke von 40 um erreicht einen Wert von 58 auf der I.G.-Skala (die untere Grenze bei einem PGD-Wert von 0,7), wenn sie ohne Drehung der Fahrzeugkarosserie erzeugt wird, während sie einen Wert von 68 auf der I.G.-Skala erreicht (die untere Grenze bei einem PGD-Wert von 0,8), wenn sie mit einer Drehung um 360º erzeugt wird.
Wie dem Fachmann bekannt ist, ist zu beachten, daß ein I.G.-Wert (Bildschärfe) ein Verhältnis eines Bildschärfegrades bezüglich einer Spiegeloberfläche auf einem schwarzen Glas von 100 ist, und PGD-Werte für einen Erkennungsgrad eines reflektierten Bildes stehen und so eingeteilt sind, daß sie mit sinkenden Grad der Ebenheit von 1,0 ausgehend verringert werden.
Die in den Fig. 3 und 4 gezeigten Daten wurden unter der folgenden Testbedingung, unter welcher in Schritt P1 die Endlackierung ausgeführt wurde, erzielt:
a) Lack: Melamin-Alkyd (schwarz)
Viskosität: 22 Sekunden / 20ºC (gemessen mit Ford Cup #4)
b) Filmlackiermaschine: Minibell (16.000 min&supmin;¹)
Verarbeitungsluft: 2,0 Kg/cm²
c) Spritzmengen (zweimal)
erstes Mal: 100 cm³/Minute
zweites Mal: 150 - 200 cm³/Minute
d) Setzzeit/Temperatur: 10 Minuten / Zimmertemperatur
e) Einbrenntemperatur/Zeit: 140ºC / 25 Minuten
f) Grad der Grundierungs-Ebenheit: 0,6 (PGD-Wert)
(Zwischenlackierung über PE-Band)
g) Zeitdauer für Drehung und Umkehrung:
10 Minuten (für die Setzstufe)
10 Minuten (für die Einbrennstufe)
h) Zu lackierendes Material: Die Seitenflächen eines quadratischen Hohlprofils mit einer 30 cm- Seite werden lackiert und so unterstützt, daß sich das Hohlprofil drehen kann.
i) Drehgeschwindigkeit des zu lackierenden Materials: 6, 30 und 60 min&supmin;¹; es wurde praktisch kein Unterschied festgestellt.

Lackierstraße:

Fig. 5(a) zeigt den Lackierungsschritt P1 zum Spritzen der Fahrzeugkarosserie W mit dem Lack und den Kühlungsschritt P2 zum Kühlen der auf der Fahrzeugkarosserie gebildeten Lackierung, welcher unmittelbar nach dem Lackierungsschritt P1 angeordnet ist.
Wie in Fig. 5(a) gezeigt ist, bezeichnet das Bezugszeichen 12 einen Wagen zum Transportieren der Fahrzeugkarosserie W in einer Lackierstraße, wobei der Wagen 12 so angeordnet ist, daß seine in seinem Bodenbereich montierten Räder 14 auf einem Gleis 16 laufen. In einem Graben 18, der unterhalb des Bodens angeordnet ist, auf welchem das Gleis 16 verlegt ist, ist eine Transportkette 20 so angeordnet, daß sie durch eine geeignete Antriebsvorrichtung angetrieben werden kann, wobei der Wagen 12 aufgrund des Eingriffs mit einer an der Transportkette 20 befestigten Stange 22 fortbewegt wird.
Der Wagen 12 besitzt ein Paar Tragzapfen 24 und 25, die in seinem vorderen bzw. hinteren Bereichen angeordnet sind, um die Fahrzeugkarosserie W drehbar zu unterstützen, und die sich in seiner horizontalen und longitudinalen Richtung erstrecken. Der Karosserie-Tragzapfen 24 ist an seinem vorderen Endbereich mit einem Getriebekasten 26 versehen, in welchem ein Kegelrad 28 eingebaut ist. Das Kegelrad 28 befindet sich mit einem weiteren Kegelrad 32 im Eingriff, das am oberen Endbereich einer vertikalen Welle 30 befestigt ist, welche wiederum drehbar in einer Position vor der Fahrzeugkarosserie W gehalten wird. An einem unteren Endbereich der Welle 30 ist ein Kettenrad 34 befestigt, das wiederum mit einer innerhalb des Grabens 18 angeordneten Umlaufkette 36 im Eingriff ist. Die vertikale Welle 30 wird in Verbindung mit dem Umlaufen der Umlaufkette 36 gedreht, wodurch über die Kegelräder 28 und 32 der Karosserie-Tragzapfen 24 gedreht wird und eventuell eine Drehung der Fahrzeugkarosserie W herbeigeführt wird.
Auch ist zu beachten, daß die Fahrzeugkarosserie W in der Weise, wie in den U.S.-Patenten 4,874,639 und 4,919,977 offenbart ist, gedreht werden kann, wobei diese früheren Patente durch die Bezugnahme in dieser Anwendung als eingegliedert zu betrachten sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Fahrzeugkarosserie W zuerst mit einem Lack in einer an sich den Fachleuten bekannten Weise wie z.B. mittels Elektroabscheidung grundiert, gefolgt vom Entfernen von Schmutz von der Fahrzeugkarosserie W durch Reinigungsvorrichtungen wie z.B. Aufblasen von Luft. Danach wird die Fahrzeugkarosserie W mit dem Wagen 12 zum Lackierungsschritt P1 transportiert, wobei die grundierte Fahrzeugkarosserie W im Durchgang durch eine Lackierstraße, wo der Lackierungsschritt P1 ausgeführt wird, mit dem Lack gespritzt wird. In der Lackierstraße für den Lackierungsschritt P1 sind an geeigneten Positionen oberhalb der Karosserie W und an dessen linker und rechter Seite mehrere Lackiermaschinen 38, 38 angebracht. Während des Transports der Fahrzeugkarosserie W im Lackierungsschritt P1 wird eine Lackierung gebildet, indem die Karosserie W von den Lackiermaschinen 38, 38 der Reihe nach von ihrem Vorderbereich über ihren Mittelbereich bis zu ihrem Heckbereich ständig mit dem Lack gespritzt wird. Das Spritzen der Karosserie W kann in 2 bis 3 Minuten ausgeführt werden.
Für das Lackierverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der Lackierstraße an den Lackierungsschritt P1 angrenzend eine Station für die Ausführung des Kühlungsschrittes P2 vorgesehen, nämlich in einer Position, die an den Ausgangsbereich des Lackierungsschrittes P1 angrenzt, aus welchem die Fahrzeugkarosserie nach dem Lackieren entfernt wird. Die Station für den Kühlungsschritt P2 ist mit einem Kühlgehäuse 40 ausgestattet, das in seinen vorderen und hinteren Bereichen Öffnungen besitzt. Das Kühlgehäuse 40 ist an seinem oberen Bereich mit mehreren Rohrleitungen 42 versehen, durch die das Gehäuse 40 mit gekühlter Luft versorgt wird. Die Rohrleitung 42 besitzt mehrere Auslässe 42a mit abwärts ins Innere des Gehäuses 40 gerichteten Öffnungen, wo die auf der Fahrzeugkarosserie W gebildete Lackierung gekühlt wird. Die durch die Rohrleitung 42 und deren Auslässe 42a gelieferte Luft wird durch einen Wärmetauscher 43 gekühlt, welcher wiederum Freiluft kühlt, wobei die gekühlte Luft von einem Gebläse 44 durch die Rohrleitung 42 und dessen Auslässe 42a in das Kühlgehäuse 40 geblasen wird. Nach dem Lackierungsschritt P1 tritt die mit dem Lack lackierte Fahrzeugkarosserie W in die Kühlungsstufe P2 ein, woraufhin die auf der Fahrzeugkarosserie W gebildete Lackierung mit der durch die Auslässe 42a der Rohrleitung 42 des Gehäuses 40 geblasenen Luft gekühlt wird, wodurch die Viskosität des Lackes der darauf gebildeten Lackierung erhöht wird und infolgedessen der Lack während der Zeitspanne, wenn die Fahrzeugkarosserie W zum Trocknungsschritt P3 transportiert wird, vor einem Absacken oder Tropfen bewahrt wird.
Fig. 6 zeigt die Beziehung zwischen der Viskosität des Lackes, ausgedrückt in Poise, und der Temperatur des Lackes, ausgedrückt in Grad Celsius. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, zeigt sich, daß die Viskosität des Lackes von 0,6 Poise bei 20ºC durch Abkühlung auf 5ºC auf ungefähr 2 Poise erhöht wird, Obwohl die Temperatur, auf welche die auf der Fahrzeugkarosserie W gebildete Lackierung gekühlt wird, nicht auf einen besonderen Temperaturbereich beschränkt ist, ist somit zu beachten, daß die Temperatur im Bereich von ungefähr 15ºC bis 3ºC, oder vorzugsweise von 10ºC bis 5ºC, liegen kann, wobei die Temperatur um 5ºC bevorzugt wird.
In einem bevorzugten Aspekt der Ausführungsform des Lackierverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Fahrzeugkarosserie W durch die Tragzapfen 24 und 25 in einem solchen Zustand um ihre im wesentlichen horizontale und längsverlaufende Achse gedreht, in dem die Karosserie W aus dem Lackierungsschritt P1 entfernt und beinahe vollständig zum Kühlungsschritt P2 transportiert worden ist. Die Drehung der Fahrzeugkarosserie W wird ausgeführt, um die darauf in einer einheitlichen Form gebildete Lackierung zu kühlen und die Lackierung vor einem Absacken oder Tropfen auf einer im wesentlichen aufwärts und abwärts oder im wesentlichen vertikal verlaufenden Oberfläche zu bewahren, insbesondere wenn der Lack mit einer größeren Filmdicke als eine Dicke, bei der der Lack abzusacken beginnt, auf die Fahrzeugkarosserie W gespritzt worden ist. Im Kühlungsschritt P2 wird der auf der Fahrzeugkarosserie W gebildete Lack gleichmäßig gekühlt, gefolgt von einer gleichmäßigen Zunahme der Viskosität der darauf gebildeten Lackierung.
Wie oben beschrieben worden ist, wird die Fahrzeugkarosserie W unmittelbar nach Beendigung der Lackierung der Karosserie W mit dem Lack im Lackierungsschritt P1 zum Kühlungsschritt P2 transportiert und dann im Kühlungsschritt P2 gekühlt, wodurch die Viskosität des Lackes in der Lackierung bis zu einem Maß erhöht wird, bei dem der Lack nicht absackt oder tropft.
Fig. 5(b) zeigt die Stellung der Fahrzeugkarosserie W, die in der Setzstufe des Dreh-Einbrenn-Schrittes P3 eingenommen wird, wo die Karosserie W um den Winkel von 180º aus der in der Fig. 5(a) gezeigten Ausgangsstellung gedreht wird. In der Setzstufe werden die Lösungsmittel, die in dem auf die Fahrzeugkarosserie W aufgespritzten Lack enthalten sind, verflüchtigt, wobei die Karosserie W um ihre im wesentlichen horizontal und in ihrer Längsrichtung verlaufenden Achse gedreht wird. Die Fahrzeugkarosserie W durchläuft die Setzstufe in einer Zeitspanne von ungefähr 7 Minuten, obwohl die Zeitspanne, während der die Karosserie W in der Setzstufe transportiert wird, der Lackart usw. entsprechend verkürzt oder verlängert werden kann. Die Lösungsmittel im Lack der auf die Fahrzeugkarosserie W gespritzten Lackierung können in der Setzstufe in Abhängigkeit von der verwendeten Lackart bei Umgebungstemperatur oder bei erhöhter Temperatur verdampft werden. In der Setzstufe kann der Lack der auf der Fahrzeugkarosserie W gebildeten Lackierung so weit ausgehärtet werden, daß er auf der vertikal verlaufenden Oberfläche der Lackierung nicht mehr absackt oder tropft, selbst wenn er ohne Drehung stehengelassen würde.
Fig. 5(c) zeigt den Zustand der Fahrzeugkarosserie W, in welchem sich die Karosserie W in der nach der Setzstufe auszuführenden Einbrennstufe P3 befindet. Die Station für die Ausführung der Einbrennstufe P3 besitzt einen Trocknungsofen 45 in Tunnelgestalt, der mit einer geeigneten Heizeinrichtung versehen ist. Nachdem sie von der Setzstufe zur Einbrennstufe P3 transportiert worden ist, wird die Fahrzeugkarosserie W in der Einbrennstufe P3 bei einer Temperatur von z.B. 145ºC gebrannt. Wie oben beschrieben ist, ist der Lack der Lackierung bereits ausgehärtet und sackt nicht ab und fließt nicht mehr, so daß es nicht nötig ist, die Fahrzeugkarosserie W in der Einbrennstufe P3 zu drehen, jedoch wird vorgezogen, die Karosserie W um ihre im wesentlichen horizontale und in deren Längsrichtung verlaufende Achse zu drehen, um die Lackierung in einheitlicher Form einzubrennen.
Fig. 7 entspricht der Fig. 3 und zeigt die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit des Lackabsackens (mm pro Minute) und der Zeitdauer (Minuten), während der die Lackierung im Lackierungsschritt P1 endlackiert, im Kühlungsschritt P2 gekühlt, gesetzt und dann in der Einbrennstufe P2 eingebrannt wird, wenn ein wärmeaushärtender hochfester Melamin-Alkyd-Lack mit einer Viskosität von 0,6 Poise so gespritzt wird, daß Endlackierungen mit Filmdicken von 65, 53 und 40 um erzeugt werden.
Wie aus den in den Fig. 3 und 7 gezeigten Ergebnissen ersichtlich ist, wird festgestellt, daß die Geschwindigkeit des Lackabsackens selbst vier oder fünf Minuten nach dem Spritzen des Lackes nicht zunimmt, weil die auf der Karosserie W gebildete Lackierung im Kühlungsschritt gekühlt worden ist, um ihre Viskosität unmittelbar nach dem Lackierungsschritt zu erhöhen, wie in Fig. 7 gezeigt ist, während die darauf gebildete Lackierung ihre Viskosität innerhalb von zwei oder drei Minuten nach dem Lackieren erhöht, wenn die Lackierung nach dem Lackierungsschritt nicht gekühlt wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Somit wird festgestellt, daß das Einbringen des Kühlungsschrittes P2 in das Lackierverfahren den Zeitpunkt, zu dem der Lack abwärts fließt oder absackt, hinausschieben kann, wodurch eine ausreichende Zeitspanne für den Transport der Fahrzeugkarosserie W mit der darauf gebildeten Lackierung vom Lackierungsschritt P1 zum Trocknungsschritt P3 gegeben ist, ohne den Lack der Lackierung zum Absacken oder Tropfen zu veranlassen.
Wie oben beschrieben ist, wird die Lackierung als schlecht eingestuft, wenn nach dem Trocknen eine Spur oder Spuren in solchem Ausmaß zurückbleiben, daß sie visuell beobachtet werden können, was bei einer Bewegung oder einem Fließen über 1 bis 2 mm von der Stelle, auf die der Lack gespritzt wurde, gegeben ist, wobei die Absackgrenze des Lackes ein maximaler Wert ist, bei dem eine solche Spur oder Spuren nicht zurückbleiben. Im Hinblick auf Fig. 7 wird nun festgestellt, daß die Lackierung mit der Filmdicke von 40 um ihre Absackgrenze nach ungefähr 7 Minuten, die Lackierung mit der Filmdicke von 53 um ihre Absackgrenze nach ungefähr 5 oder 6 Minuten, und die Lackierung mit der Filmdicke von 65 um ihre Absackgrenze nach ungefähr 4 oder 5 Minuten überschreitet. Deshalb kann das Absacken des Lackes der auf der Fahrzeugkarosserie W gebildeten Lackierung verhindert werden, wenn die auf der Karosserie W gebildete Lackierung beginnt sich zu setzen, während sie vor dem Zeitpunkt, zu dem die Filmdicke der darauf gebildeten Lackierung die Absackgrenze des Lackes erreicht, in einer Weise wie oben beschrieben gedreht wird.
Fig. 8 zeigt das Beispiel, wo der wärmeaushärtende hochfeste Melamin-Alkyd-Lack mit der Viskosität von 0,2 Poise auf die Fahrzeugkarosserie W gespritzt wird.
Fig. 9 zeigt die Ergebnisse, wenn der wärmeaushärtende hochfeste Melamin-Alkyd-Lack mit der Anfangsviskosität von 0,6 Poise gespritzt wird, um eine Lackierung mit der Filmdicke von 65 um zu erzeugen, wie mit der durchgezogenen Linie dargestellt ist, während die Ergebnisse für den aufgespritzten Lack mit der Anfangsviskosität von 0,2 Poise zur Erzeugung einer Lackierung mit der Filmdicke von 40 um mit einer strichpunktierten Linie dargestellt ist. In der Zeichnung bezeichnet die gestrichelte Linie die Temperatur der Karosserie W.
Die Zwei-Komponenten-Lacke erreichten ähnliche Ergebnisse wie die, die in der Fig. 9 erhalten wurden. Wie in Fig. 10 gezeigt ist, stellt die durchgezogene Linie das Beispiel dar, bei dem der Zwei-Komponenten-Lack mit der Anfangsviskosität von 0,6 Poise gespritzt wurde, um eine Lackierung mit der Filmdicke von 65 um zu erzeugen, während die gestrichelte Linie das Beispiel des Lackes mit der Anfangsviskosität von 0,6 Poise darstellt, welcher gespritzt wurde um eine Lackierung mit der Filmdicke von 40 um zu erzeugen. Andererseits zeigt die Fig. 11 den Fall, bei dem der Lack mit der Anfangsviskosität von 0,2 Poise auf die Fahrzeugkarosserie W gespritzt wurde. Aufgrund der in den Fig. 10 und 11 gezeigten Ergebnisse kann die Einbringung des Kühlungsschrittes P2 hinter dem Lackierungsschritt P1 den Vorteil aufweisen, daß der Zeitpunkt des Absackens des auf die Fahrzeugkarosserie W aufgespritzten Lackes verzögert werden kann, wodurch eine ausreichende Zeitspanne für den Transport vom Lackierungsschritt zur Setzstufe zur Verfügung gestellt wird, ohne während der Zeitspanne, in der die lackierte Karosserie transportiert wird, ein Absacken oder Tropfen des Lackes zu verursachen.
Tabelle 2 zeigt die Testergebnisse, ausgedrückt durch die I.G.-Werte (Bildschärfewerte) und die PGD-Werte der Lackierungen mit Filmdicken von 50 - 55 um und 62 - 68 um, die durch getrenntes Spritzen einer Motorhaube und einer Tür mit dem Lack und sofortiger Kühlung nach dem Lackierungsschritt erreicht werden, und zum Vergleich jene, die ohne sofort anschließende Kühlung erreicht werden. Aufgrund der in der Tabelle 2 gezeigten Ergebnisse wurde festgestellt, daß es zwischen den beiden Lackierungs-Kategorien wenig Unterschiede in den IG- und PGD-Werten gibt. Dies bedeutet, daß das Kühlen der Endlackierung unmittelbar nach dem Lackieren die Lackoberfläche letztendlich nicht nachteilig beeinflußt. Tabelle 3 zeigt die Oberflächen-Ergebnisse, die durch getrenntes Spritzen der Motorhaube und der Tür mit verschiedenen Lacken und unterschiedlichen Viskositäten erzielt wurden. TABELLE 2 Filmdicke um ohne Kühlungsschritt mit Kühlungsschritt Motorhaube Tür TABELLE 3 Lackart Filmdicke um Viskosität Poise Motorhaube Tür Melamin-Alkyd Endlackierung Acryl-Melamin Endlackierung Polyester-Melamin (Zwischenlackierung) (wärmeaushärtender ölfreier Polyester) Polyester, Urethan (End- & Zwischenlackierung) Melamin-Alkyd Acryl-Melamin Polyester-Melamin (wärmeaushärtender ölfreier Polyester) Polyester, Urethan
Mit Bezug auf Fig. 1 kann nach dem Kühlungsschritt P2, wie in der Zeichnung durch die punktierte Linie gezeigt ist, ein Schritt P2' zum Auswechseln der Wagen eingefügt werden, in welchem die Fahrzeugkarosserie W an einen Wagen 12 übergeben wird, der ausschließlich für die Verwendung im Trocknungsschritt P3 ausgelegt ist. Das Hinzufügen des Schrittes P2' zur Lackierstraße des Lackierverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung kann den Vorteil bringen, daß der Lack, der auf dem für die Lackierungs- und Kühlungsschritte verwendeten Wagen 12 haftet, vor einem Zerstäuben und Festkleben an der Fahrzeugkarosserie W im Trocknungsschritt P3, insbesondere in der Einbrennstufe, wo die auf der Karosserie W gebildete Lackierung bei einer sehr hohen Temperatur eingebrannt wird, bewahrt wird. Das Kühlen der Lackierung ermöglicht das Hinzufügen des Schrittes P2' zum Kühlungsschritt P2, da der Lack in der Lackierung gekühlt wird und das Absacken des Lackes für eine gewisse Zeitspanne nach dem Lackierungsschritt P1 verzögert wird.
Selbstverständlich beziehen sich der vorausgegangene Text und die Zeichnungen auf Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die anhand von Beispielen, jedoch nicht einschränkend gegeben wurden. Innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung, der durch die beigefügten Ansprüche festgelegt ist, sind verschiedene andere Ausführungsformen und Varianten möglich.

Claims

1. Lackierverfahren mit einer Lackierstufe (P1), in der Lack auf ein Substrat (W) gespritzt wird, und mit einer Trocknungsstufe (P3), in welcher der auf das Substrat gespritzte Lack getrocknet wird, in dem das Substrat zumindest eine weitgehend vertikal ausgerichtete Fläche aufweist und der Lack auf diese Fläche derart aufgespritzt wird, daß sich eine Schicht mit einer Dicke bildet, welche eine Dicke übersteigt, bei der ein Absacken des Lackes einsetzt, und in dem weiter in der Trocknungsstufe (P3) das Substrat während einer Zeitdauer von Beginn des Absackens der Schicht auf der genannten Fläche bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Schicht einen weitgehend absackfreien Zustand annimmt, um eine Längsachse (l) davon gedreht wird, die sich weitgehend horizontal oder um bis zu 30º zur Horizontalen geneigt erstreckt, wobei die Drehung mit einer Geschwindigkeit ausgeführt wird, die ausreichend hoch ist, um die genannte Fläche des Substrats aus einer Vertikallage in eine Horizontallage zu drehen, bevor die Schicht darauf unter Schwerkraftwirkung wesentlich absackt, jedoch ausreichend niedrig ist, so daß kein Absacken unter Fliehkrafteinfluß verursacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht in einer Kühlstufe (P2) unmittelbar nach der Lackierstufe (P1) jedoch vor der Trocknungsstufe (P3) gekühlt wird.

2. Lackierverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknungsstufe (P3) einen Setzvorgang und einen Einbrennvorgang umfasst, wobei der Einbrennvorgang bei einer Temperatur ausgeführt wird, die höher als die Temperatur ist, bei welcher der Setzvorgang durchgeführt wird.

3. Lackierverfahren nach Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lack eine flüchtige Komponente enthält.

4. Lackierverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lack von der Art eines aus zwei Flüssigkeiten bestehenden Reaktionslackes ist, der als Hauptbestandteil ein Harz sowie ein Härtemittel enthält.

5. Lackiervefahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lack ein Harz mit einem Molekulargewicht (Zahlenmittel) im Bereich von 2.000 bis 20.000 enthält.

6. Lackierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lack mit einer Anfangsviskosität davon von 0,6 Poise gespritzt wird.

7. Lackierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lack mit einer Anfangsviskosität davon von 0,2 Poise gespritzt wird.

8. Lackierverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lack von einer Art ist, die sowohl in dem Setzvorgang als auch im Einbrennvorgang zum Absacken neigt, und daß die Drehung des Substrats sowohl im Setzvorgang als auch im Einbrennvorgang erfolgt.

9. Lackierverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lack von einer Art ist, die zu einem Absacken sowohl in dem Setzvorgang als auch in dem Einbrennvorgang neigt, und daß die Drehung des Substrats zumindest in dem Setzvorgang erfolgt.

10. Lackierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat eine Fahrzeugkarosserie ist und daß die Fahrzeugkarosserie in der Lackierstufe (P1) mit dein Lack gespritzt und in der Kühlstufe (P2) gekühlt wird, während sie transportiert wird.

11. Lackierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat eine Fahrzeugkarosserie (W) ist und daß die Fahrzeugkarosserie beim Transport durch die Reihe von Stufen von der Lackierstufe (P1) bis zu der Trocknungsstufe (P3) in jeder Stufe behandelt wird, während sie transportiert wird.

12. Lackierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht auf dem Substrat bei einer Temperatur im Bereich von 5ºC bis 10ºC gekühlt wird.

13. Lackierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht durch Aufblasen von kühler Luft auf das Substrat gekühlt wird.

14. Lackierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat während der Zeitdauer von der Lackierstufe (P1) bis zu der Trocknungsstufe (P3) bei seiner Behandlung in jeder der Stufen auf einem Wagen (12) angeordnet ist.

15. Lackierverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Wagen in einem Austauschvorgang (P2') zwischen der Kühlstufe (P2) und der Trocknungsstufe (P3) ausgetauscht wird.

16. Lackierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (l), um die das Substrat gedreht wird, durch den Schwerpunkt des Substrats verläuft.

17. Lackierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat zweimal mit dem Lack gespritzt wird, um eine Schicht mit einer vorgegebenen Schichtdicke auszubilden.

18. Lackierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat in einer Richtung gedreht wird.

19. Lackierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat kontinuierlich gedreht wird.

20. Lackierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat intermittierend gedreht wird.

21. Lackierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat in einer Richtung gedreht und dann in die Gegenrichtung zurückgedreht wird.

22. Lackierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat mit einer Geschwindigkeit von 380 cm/sec. oder langsamer, gemessen an einem radial außen gelegenen Spitzenteil des Substrats, gedreht wird.