EP0139274B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer zwei- oder mehrfarbigen Lackierung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer zwei- oder mehrfarbigen Lackierung Download PDF

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EP0139274B1
EP0139274B1 EP84112025A EP84112025A EP0139274B1 EP 0139274 B1 EP0139274 B1 EP 0139274B1 EP 84112025 A EP84112025 A EP 84112025A EP 84112025 A EP84112025 A EP 84112025A EP 0139274 B1 EP0139274 B1 EP 0139274B1
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EP
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paint
substrate
spray
paints
colours
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EP84112025A
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Roland Dipl.-Ing. Meisner
Hans Dipl.-Ing. Pollinger
Bernd Dipl.-Ing. Krüger
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Audi AG
BASF Farben und Fasern AG
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Audi AG
BASF Lacke und Farben AG
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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
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/50—Multilayers
    • B05D7/52—Two layers
    • B05D7/54—No clear coat specified
    • B05D7/542—No clear coat specified the two layers being cured or baked together
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
    • B05B5/0255—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns spraying and depositing by electrostatic forces only
    • 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
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/02—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by spraying
    • B05D1/04—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by spraying involving the use of an electrostatic field
    • 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
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/32—Processes for applying liquids or other fluent materials using means for protecting parts of a surface not to be coated, e.g. using stencils, resists
    • 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
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B05D5/06—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain multicolour or other optical effects

Definitions

  • the invention relates to a method for producing two-color or multi-color paints according to the preamble of the main claim.
  • the invention relates to an apparatus for performing the method.
  • the procedure is usually that the substrate is coated with a first color, the lacquer applied is dried and baked, and then the surface coated with this color is covered, whereupon then the uncovered areas are covered with a second or further varnish (see textbook for vehicle painters, Verlag Neuer Merkur GmbH, Kunststoff, 1st edition, 1981, page 190).
  • This procedure is time-consuming and energy-consuming because of the drying or stoving required between the application of two lacquers.
  • the invention has for its object to provide a method and a device for a multi-colored coating, wherein all differently colored surfaces are relatively sharply delimited from each other and thus meet the requirements of a decorative surface without intermediate drying or baking is required and wherein Furthermore, the area of coverage between the individual color tone limits can be kept low.
  • the substrate is coated with the first lacquer or color in a manner known per se, for example by spray applications, using pneumatic atomizers or centrifugal atomizers in the electrostatic field.
  • the usually differently colored second or any further, generally differently colored lacquer is applied by an atomizer, which works with electrostatic transport of the color particles and which imparts an impulse to the lacquer droplets at the color tone boundaries, which is almost parallel to the surface normal of the substrate present there.
  • an electrostatically operating device is proposed as the atomizer, which works with stationary atomizer edges and a transport of the paint particles in the electric field.
  • Claim 2 identifies a variant of the method according to the invention, in which the spray pattern can be controlled.
  • Claim 3 describes a development in which the spray pattern can even be changed during the spraying process itself.
  • the spray gap is oriented such that it is essentially perpendicular to the plane which is spanned by the surface normal in the area of the color tone limits and by the direction of movement of the substrate.
  • This unusual arrangement of the spraying device ensures that an impulse is electrostatically impressed on the paint droplets at the color boundaries, which is then parallel to the surface normals present there, thereby achieving the sharp delimitation of the applied paint in the area of the color tone limit.
  • a further advantageous embodiment of the device according to the invention consists in providing auxiliary electrodes which are adjustable, preferably automatically adjustable, in the direction of the longitudinal axis of the spray gap in front of the spray gap and which limit the effective length of the spray gap.
  • a particular field of application of the invention results in the two-color painting of car bodies, in which, according to the invention, both colors can be applied wet on wet.
  • the narrow border area between the different colored areas that can be achieved by the method according to the invention can be covered by components, such as a ram protection strip. This eliminates the need for the previous intermediate step of baking the first coat of paint before applying the second color. Reduced cycle times and reduced energy consumption per painting a body are the advantages. The space requirement is also reduced.
  • Fig. 1 denotes a spray element which is connected to high voltage and thus enables electrostatic atomization of the liquid paint supplied, namely at stationary atomizer edges which define a spray gap 9 (FIG. 2).
  • a substrate 2 e.g. a car body, lies on earth and is coated with a first lacquer layer 3.
  • the second lacquer layer to be applied by the spray element 1, which preferably has a different color, is designated by 4.
  • Motor-adjustable auxiliary electrodes 5 can be arranged in front of the spray gap 9, which are adjustable, for example, in the direction of the longitudinal gap axis x - x and thereby limit the effective length of the spray gap 9.
  • the first lacquer layer 3 can be applied by methods which are commonly used today to apply lacquer layers to substrates. A sharp delimitation of the first lacquer layer 3 to the subsequent lacquer layer 4 is not necessary and cannot be achieved with the methods customary today. 1 that the transition region of the first lacquer layer 3 can extend over the surface to be coated with the second lacquer layer 4.
  • Fig. 2 the trajectories of the paint droplets under the influence of air drag forces and gravity G are designated. Smaller and thus lighter paint droplets are guided onto the substrate via the trajectory 7, while heavier, i.e. Larger paint droplets are guided over the trajectory 8 from the spray element 1 to the substrate 2.
  • This dependency of the trajectories on the droplet mass also results in a transition area in the second lacquer layer. However, this is less than 2 cm and thus a sufficiently sharp separation of the two lacquer layers 3 and 4 is achieved. In the transition area, which - as stated above - is only 2 cm in size, corresponding trim strips or the like can be attached.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von zwei- oder mehrfarbigen Lackierungen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
  • Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Zur Herstellung von zwei- oder mehrfarbigen Lackierungen, d.h. beim partiellen Applizieren von Lacken, bei denen die Farbtöne untereinander scharf abgegrenzt sein müssen, geht man üblicherweise so vor, daß das Substrat mit einem ersten Farbton überzogen wird, der aufgebrachte Lack getrocknet und eingebrannt und dann die mit diesem Farbton beschichtete Fläche abgedeckt wird, worauf anschließend die nicht abgedeckten Flächen mit einem zweiten oder weiteren Lacken überzogen werden (siehe Lehrbuch für Fahrzeuglackierer, Verlag Neuer Merkur GmbH, München, 1. Auflage, 1981, Seite 190). Diese Arbeitsweise ist wegen des jeweils zwischen der Aufbringung von zwei Lacken erforderlichen Trocknens bzw. Einbrennens zeit-und energieaufwendig. Im übrigen entsteht eine hohe Lackverschwendung im Überdeckungsbereich.
  • Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine mehrfarbige Beschichtung zu schaffen, wobei sämtliche verschiedenfarbig lackierten Flächen relativ scharf voneinander abgegrenzt sind und somit den Anforderungen einer dekorativen Oberfläche genügen, ohne daß ein zwischenzeitliches Trocknen oder Einbrennen erforderlich ist und wobei weiterhin der Überdeckungsbereich zwischen den einzelnen Farbtongrenzen gering gehalten werden kann.
  • Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches gelöst.
  • Bei der Arbeitsweise gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren wird das Substrat mit dem ersten Lack oder Farbton in an sich bekannter Weise, beispielsweise durch Spritzapplikationen, mit Hilfe von pneumatischen Zerstäubern oder Zentrifugalzerstäubern im elektrostatischen Feld beschichtet. Ohne nunmehr diese aufgebrachte erste Lackschicht zu trocknen oder einzubrennen, wird der in der Regel andersfarbige zweite oder jeder weitere in der Regel andersfarbige Lack durch einen Zerstäuber aufgebracht, der mit elektrostatischem Transport der Farbteilchen arbeitet und der an den Farbtongrenzen den Lacktröpfchen einen Impuls aufprägt, der nahezu parallel zu der dort vorhandenen Flächennormalen des Substrates steht. Als Zerstäuber wird erfindungsgemäß ein elektrostatisch arbeitendes Gerät vorgeschlagen, das mit ruhenden Zerstäuberkanten und einem Transport der Farbteilchen im elektrischen Feld arbeitet.
  • Der Einsatz einer elektrostatischen Zerstäubung an ruhenden Zerstäuberkanten mit dem Transport der Farbteilchen im elektrischen Feld ist seit langem bekannt (siehe Industrielackierbetrieb, 25. Jahrgang, Nr. 2,1957, Seite 34 und 35). In dieser Literaturstelle wird zum Prinzip des Verfahrens ausgeführt, daß als Sprühbild eine unscharf begrenzte Form zwischen Rechteck und Oval erzielt wird.
  • Anspruch 2 kennzeichnet eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der das Sprühbild gesteuert werden kann.
  • Anspruch 3 beschreibt eine Weiterbildung, bei der das Sprühbild sogar unter dem Sprühvorgang selbst geändert werden kann.
  • Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist durch der Anspruch 5 beschrieben. Wesentliches Merkmal dabei ist, daß der durch die Zerstäuberkanten gebildete Sprühspalt mit seiner Spaltlängsachse im wesentlichen senkrecht zur Flächennormalen des Substrates steht, also die Spaltlängsachse parallel zum Substrat verläuft.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Sprühspalt so ausgerichtet ist, daß er im wesentlichen senkrecht zu der Ebene steht, die durch die Flächennormale im Bereich der Farbtongrenzen und durch die Bewegungsrichtung des Substrates aufgespannt wird. Durch diese ungewöhnliche Anordnung des Sprühorgans wird erreicht, daß an den Farbtongrenzen den Lacktröpfchen elektrostatisch ein Impuls aufgeprägt wird, der nachher parallel zu der dort vorhandenen Flächennormalen steht, wodurch die scharfe Abgrenzung des aufgetragenen Lackes im Bereich der Farbtongrenze erreicht wird.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht gemäß den Ansprüchen 7 und 8 darin, daß in Richtung der Sprühspaltlängsachse vor dem Sprühspalt verstellbare, vorzugsweise automatisch verstellbare, die wirksame Länge des Sprühspaltes begrenzende Hilfselektroden vorgesehen werden. Durch diese Hilfselektroden ist die Breite des aufgebrachten Lackbandes regulierbar und, wenn diese Hilfselektroden während des Lackierverfahrens auf- und abgesteuert werden, sind in einfachster Weise Konturen des Lackbandes erzielbar oder Anpassungen an Oberflächenformen des Substrates, ohne daß hierzu weitere Hilfsmittel eingesetzt werden müssen.
  • Ein besonderes Anwendungsgebiet der Erfindung ergibt sich in der Zwei-Farben-Lackierung von Autokarossen, bei denen nach der Erfindung beide Farben naß in naß aufgebracht werden können. Der durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielbare schmale Grenzbereich zwischen den verschiedenfarbigen Bereichen läßt sich durch Bauteile, wie z.B. eine Rammschutzleiste, abdecken. Dadurch wird der beim bisherigen Lackieren notwendige Zwischenschritt, vor dem Aufbringen der zweiten Farbe den ersten Lackauftrag einzubrennen, überflüssig. Geringere Taktzeiten und verringerter Energieverbrauch pro Lackierung einer Karosse sind die Vorteile. Auch der Raumbedarf wird geringer.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen zeigen dabei in
    • Fig. 1 eine schematische Ansicht auf ein Sprühorgan mit zugeordnetem Substrat, in
    • . Fig. 2 in größerem Maßstab die Zuordnung des Sprühorganes zum Substrat zur Verdeutlichung der Wirklinien und in
    • Fig. 3 in schematischer Darstellung die erfindungsgemäße Anordnung.
  • In Fig. 1 ist mit 1 ein Sprühorgan bezeichnet, das an Hochspannung liegt und somit eine elektrostatische Zerstäubung des zugeführten flüssigen Lackes ermöglicht, und zwar an ruhenden Zerstäuberkanten, die einen Sprühspalt 9 (Fig. 2) definieren. Ein Substrat 2, z.B. eine Automobilkarosserie, liegt an Erde und ist mit einer ersten Lackschicht 3 beschichtet. Die durch das Sprühorgan 1 aufzubringende zweite Lackschicht, die vorzugsweise einen anderen Farbton aufweist, ist mit 4 bezeichnet.
  • Vor dem Sprühspalt 9 können motorisch verstellbare Hilfselektroden 5 angeordnet sein, die beispielsweise in Richtung der Spaltlängsachse x - x verstellbar sind und dadurch die wirksame Länge des Sprühspaltes 9 begrenzen.
  • In Fig. 3 sind mit 10 die Farbtongrenzen schematisch angedeutet und mit 11 die auf den Farbtongrenzen stehenden Flächennormalen.
  • Die erste Lackschicht 3 kann durch Verfahren aufgebracht werden, die heute üblicherweise zur Aufbringung von Lackschichten auf Substraten eingesetzt werden. Eine scharfe Begrenzung der ersten Lackschicht 3 zur nachfolgenden aufzubringenden Lackschicht 4 ist nicht erforderlich und kann mit den heute üblichen Verfahrensweisen auch nicht erzielt werden. Insbesondere aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß sich der Übergangsbereich der ersten Lackschicht 3 über die mit der zweiten Lackschicht 4 zu beschichtenden Fläche erstrecken kann.
  • In Fig. 2 sind die Flugbahnen der Lacktröpfchen unter Einwirkung von Luftschleppkräften und der Schwerkraft G bezeichnet. Kleinere und damit leichtere Lacktröpfchen werden auf das Substrat über die Flugbahn 7 geführt, während schwerere, d.h. größere Lacktröpfchen über die Flugbahn 8 vom Sprühorgan 1 zum Substrat 2 geführt werden. Durch diese Abhängigkeit der Flugbahnen von der Tröpfchenmasse ergibt sich auch bei der zweiten Lackschicht ein Übergangsbereich. Dieser ist jedoch kleiner als 2 cm und damit ist eine ausreichend scharfe Trennung der beiden Lackschichten 3 und 4 erreicht. Im Übergangsbereich, der - wie vorstehend ausgeführt - nur 2 cm groß ist, können entsprechende Zierleisten od. dgl. angebracht werden.
  • Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß, um die scharfen Farbtongrenzen 10 zu erreichen, die Ausrichtung des Sprühspaltes 9 mit seiner Längsachse x - x derart sein muß, daß diese Längsachse senkrecht zu der Ebene steht, die durch die Flächennormalen 11 im Bereich der Farbtongrenzen aufgespannt ist.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung zwei- oder mehrfarbiger Lackierungen, wobei ein erster Lack (3) auf mindestens einen Teil eines Substrates (2), insbesondere einer Kraftfahrzeugkarosserie, und danach ein zweiter und ggf. weitere andersfarbige Lacke (4) auf vorbestimmte, andere Teile des Substrates (2) aufgebracht und die Lackaufträge durch Einbrennen gehärtet werden, wobei Grenzbereiche zwischen dem ersten Lack (3) und dem zweiten oder den weiteren andersfarbigen Lacken vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite bzw. ggf. die weiteren andersfarbigen Lacke (4) ohne zwischenzeitliches Einbrennen des ersten Lackes (3) auf die vorbestimmten anderen Teile des Substrates (2) unter Einsatz einer elektrostatischen Zerstäubung an ruhenden Zerstäuberkanten mit elektrostatischem Transport der Farbteilchen aufgebracht werden und nach Aufbringen der ersten und weiteren Lacke (3,4) alle Lackaufträge gemeinsam durch Einbrennen gehärtet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausbreitungsverhalten der von der ruhenden Zerstäuberkante im elektrostatischen Feld wegtransportierten Lackpartikel durch Hilfselektroden (5) beeinflußt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Sprühvorganges das elektrostatische Feld durch Bewegen der Hilfselektroden (5) verändert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zu lackierende Substrat eine Kraftfahrzeugkarosserie ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich des Farbüberganges zwischen den einzelnen Farbtönen durch ein geeignetes Bauteil abgedeckt wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei mittels aus in Arbeitsrichtung hintereinander angeordneten Sprühorganen (1) oder Gruppen von Sprühorganen (1) zum Auftragen von Lack auf ein Substrat (2) ein erster Lack (3) auf mindestens einen Teil des Substrates (2) und danach ein zweiter und ggf. weitere andersfarbige Lacke (4) auf andere Teile des Substrates (2) aufgebracht und die Lackaufträge durch Einbrennen gehärtet werden, wobei Grenzbereiche zwischen dem ersten Lack (3) und dem zweiten oder den weiteren andersfarbigen Lacken vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens das letzte Sprühorgan (1) bzw. die letzte Gruppe von Sprühorganen eine ruhende Zerstäuberkante zur elektrostatischen Zerstäubung der Lackpartikel aufweist bzw. aufweisen, wobei der durch die ruhende Zerstäuberkante gebildete Sprühspalt (9) mit seiner Spaltlängsachse (x - x) im wesentlichen senkrecht zur Flächennormalen (11) des zu lackierenden Substrates (2) steht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühspalt (9) mit seiner Spaltlängsachse (x - x) im wesentlichen senkrecht zur Ebene steht, die aufgespannt wird durch die Richtung der an den Farbtongrenzen vorhandenen Flächennormale und der Bewegungsrichtung des an dem Sprühspalt vorbeigeführten Substrates.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, gekennzeichnet durch Hilfselektroden (5), die zwischen dem Sprühspalt (9) und dem Substrat (2) angeordnet sind und ortsveränderbar sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektroden (5) während des Sprühvorganges ortsveränderbar sind.
EP84112025A 1983-10-12 1984-10-08 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer zwei- oder mehrfarbigen Lackierung Expired EP0139274B1 (de)

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