EP1872864B1

EP1872864B1 - Vorrichtung und Verfahren zur Aufbringung eines flüssigen Belags auf eine Oberfläche

Info

Publication number: EP1872864B1
Application number: EP20070012411
Authority: EP
Inventors: Walter Mendelin; Michael Palenberg; Jörg Dobberschütz; Steffen Balack
Original assignee: Mankiewicz Gebr and Co GmbH and Co KG
Current assignee: Mankiewicz Gebr and Co GmbH and Co KG
Priority date: 2006-06-27
Filing date: 2007-06-25
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2027-06-25
Also published as: ES2438567T3; PT1872864E; EP1872864A3; EP1872864A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst eine Vorrichtung mit einer Applikationsdüse.
Derartige Vorrichtungen sind bekannt. Sie können einen Roboter umfassen, der eine Düse zur Abgabe der Flüssigkeit gegenüber der zu beschichtenden Oberfläche bewegen kann. Diese Düse kann die Flüssigkeit beispielsweise mittels eines Luftstrahls, der als Hornluft bezeichnet wird, auf die Oberfläche aufbringen. Die Vorrichtungen dienen beispielsweise zum Aufbringen von Lack oder Trennmitteln auf eine Oberfläche, insbesondere eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs. Weiterhin können mit einer derartigen Vorrichtung auch Schutzbeläge, wie beispielsweise ein Unterbodenschutz, oder auch Kleber auf eine Oberfläche aufgebracht werden.
Problematisch ist bei aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen das Nachtropfen der beispielsweise als Düse ausgeführten Abgabemittel nach dem Beendigen des Aufbringvorgangs. Beispielsweise bei dem Aufbringen von Lack erweist sich das Nachtropfen als ausgesprochen störend, weil die bereits lackierte Oberfläche durch nachträglich aufgebrachte Tropfen optisch beeinträchtigt wird.
Aus der US 4,857,367 ist eine Verfahren und ein System zum Beschichten eines knappen Bereichs einer Oberfläche beschrieben, bei dem mittels eines Luftvorhangs verhindert wird, dass ein anderer Bereich der Oberfläche beschichtet wird. In der EP 0 578 119 A1 wird ein Verfahren zum Auftragen einer einzelnen Haftmittelbeschichtung auf ein Substrat, welches durch Vorder- und Hinterrändern begrenzt ist, beschrieben. Bei dem Verfahren wird ein extrudierendes Beschichtungsmaterial mit Luft in einem Winkel beaufschlagt wird, um eine einzelne Haftmittelbschichtung mit gleichmäßigen Vorder- und Hinterrändern auf dem Substrat zu erzeugen.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist somit die Schaffung einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, die ein störendes Nachtropfen verhindern kann.
Dies wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Zwar ist aus anderen Bereichen eine Zerstäubung von kleinen Flüssigkeitsmengen bekannt, bspw. aus der DE 3809517 A1 . Die dort gewünschte Zerstäubung ist jedoch für die hier erforderliche Präzision ungeeignet. Der erzeugte Luftstrom kann verhindern, dass die bei Beendigung des Aufbringvorgangs entstehenden Tropfen unkontrolliert auf die Oberfläche gelangen. Beispielsweise kann der Luftstrom die Tropfen auf den bereits aufgebrachten Belag lenken. Alternativ kann der Luftstrom die Tropfen auch in einen gesonderten Auffangbehälter oder in den in Lackierkabinen vorgesehenen Auffangbereich für Lack lenken.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen

Fig. 1: eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2: eine um 90° gedrehte schematische Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. 3: eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik.

Aus Fig. 3 ist schematisch der Stand der Technik ersichtlich. Von der bekannten Vorrichtung, die an einem Roboter angeordnet sein kann, ist lediglich ein Teil abgebildet, der eine Düse 2 umfasst. Aus dieser Düse 2 kann beispielsweise Flüssigkeit 3 austreten, die auf dem schematisch angedeuteten Werkstück 4 einen Belag erzeugen kann. Diese Düse 2 kann die Flüssigkeit beispielsweise mittels eines Luftstroms auf die Oberfläche des Werkstücks 4 aufbringen. Fig. 3 zeigt den Zustand nach dem Abstoppen des Roboters beziehungsweise nach dem Beenden des eigentlichen Aufbringvorgangs. Aus der Düse tropft noch Flüssigkeit 3 In kleinen Mengen heraus. Diese Tropfen der Flüssigkeit 3 können unkontrolliert neben oder auf das Werkstück 4 fallen, das beschichtet werden soll. Dieses angedeutete Nachtropfen kann also die bereits geschilderten Nachteile bewirken.
Von der in Fig. 1 und Fig. 2 abgebildeten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, die ebenfalls an einem Roboter angeordnet sein kann, ist ein etwas größerer Teil angedeutet. Auch diese Vorrichtung 1 umfasst eine Düse 2 oder auch eine Mehrzahl von Düsen 2. Die Düse 2 kann eine Flüssigkeit 3 abgeben, die auf dem Werkstück 4 einen Belag erzeugen kann. Dabei kann der die Vorrichtung 1 tragende Roboter längs des Pfeils 6 relativ zu dem Werkstück bewegt werden.
Die Vorrichtung 1 umfasst weiterhin Mittel zur Erzeugung eines zusätzlichen Luftstrahls 5, der von dem von der Düse 2 zur Aufbringung des Belages verwendeten Luftstrahl verschieden ist. Diese Mittel umfassen einen Druckluftanschluss 7 sowie eine Düse, aus der der Luftstrahl 5 austreten kann. Der Luftstrahl 5 wird eingeschaltet, wenn der Roboter stoppt, wenn also der Aufbringvorgang beendet wird. Im Gegensatz zum in Fig. 3 abgebildeten Stand der Technik fallen nun die Tropfen der Flüssigkeit 3 nicht mehr unkontrolliert herab, sondern werden von dem Luftstrahl 5 gezielt abgelenkt. Dies kann, wie in Fig. 2 abgebildet, derart erfolgen, dass die Tropfen direkt auf den bereits auf der Oberfläche des Werkstücks 4 erzeugten Belag geführt werden. Alternativ können die Tropfen auch gezielt in entsprechende Auffangmittel gelenkt werden.
Eine weitere Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines entfernbaren Oberflächenschutzes. Diese weitere Erfindung, für die alleine und in Kombination mit der oben dargestellten Erfindung Schutz begehrt wird, betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines entfernbaren Oberflächenschutzes durch Applikation einer flüssigen, härtbaren Beschichtungszusammensetzung (Flüssigfolie) auf lackierte Oberflächen, bei dem die flüssige Beschichtungszusammensetzung durch eine Applikationsdüse, die über einen vorgegebenen, zu schützenden Oberflächenbereich in einer Applikationsrichtung relativ bewegt und der flüssige Beschichtungszusammensetzung unter Druck zugeführt wird, quer zur Applikationsrichtung über eine Applikationsbreite verteilt auf die Oberfläche gespritzt wird, wobei die Applikation durch Starten und Beenden der Zufuhr von Beschichtungszusammensetzung zu der Applikationsdüse in Koordination mit deren relativer Bewegung in Applikationsrichtung auf den vorgegebenen Oberflächenbereich in Applikationsrichtung beschränkt wird. Die Bewegung der Applikationsdüse wird hier als relativ bezeichnet, da bei ruhender Applikationsdüse auch die zu beschichtende Oberfläche bewegt werden kann.
Ein derartiges Verfahren ist aus DE 198 54 760 A1 bekannt, die ein Verfahren zum Herstellen eines entfernbaren Oberflächenschutzes (Flüssigfolie) auf einer lackierten Kraftfahrzeugkarosserie beschreibt. Dabei wird eine Flüssigkeit auf die lackierte Karosseriefläche gesprüht. Diese Flüssigkeit verfestigt sich zu einer abziehbaren Folie. Die Applikation der Flüssigkeit erfolgt über eine Applikationsdüse in Form einer Fächerdüse, um sogenanntes Overspray zu vermeiden und eine kanten-scharfe Applikation zu erreichen. Die Applikationsdüse wird durch einen Roboterarm über den vorgegebenen, zu schützenden Oberflächenbereich in einer Applikationsrichtung bewegt. Die Applikation wird durch Starten und Beenden der Zufuhr von Beschichtungszusammensetzung zu der Applikationsdüse in Koordination mit deren Bewegung in Applikationsrichtung auf den vor gegebenen Oberflächenbereich in Applikationsrichtung beschränkt, so dass nur die vordefinierten Oberflächebereiche beschichtet werden.
Ein Nachteil des beschriebenen Verfahrens ist die ungleichmäßige Schichtdicke des applizierten Flüssigkeitsfilmes. So ist die Schichtdicke an den Rändern der applizierten Flüssigkeitsbahn höher als in der Mitte der Bahn. Die Breite der mit einer Fächerdüse applizierten Flüssigkeitsbahn schwankt in Abhängigkeit vom Materialdruck unter dem die Flüssigkeit aus der Düse ausgetragen wird. Um größere Flächen mit einem geschlossenen Flüssigkeitsfilm zu belegen, müssen die aus der Fächerdüse ausgetragenen Flüssigkeitsbahnen überlappend appliziert werden. Dabei wird die Schichtdicke des applizierten Filmes in den Überlappungsbereichen zusätzlich erhöht.
Ungleichmäßige Schichtdicken des applizierten Filmes führen zu ungleichmäßigem Trocknungsverhalten des Flüssigkeitsfilmes. Um an allen Stellen der beschichteten Fläche einen vollständig durchgetrockneten Film zu erhalten ist es notwendig die Trocknungsbedingungen an der größtmöglichen auftretenden Schichtdicke zu orientieren. Das führt entweder zu hohen Trocknungstemperaturen oder zu längeren Trocknungszeiten.
DE 10 2004 018 597 B3 beschreibt die Applikation einer Flüssigfolie entlang einer Bahnrichtung mit einem Applikationskopf, der aus mehreren Kammern besteht, die in Fließrichtung hintereinander angeordnet sind, und der eine oder mehrere in Applikationsrichtung hintereinander angeordnete Reihen nebeneinander liegender Rundstrahldüsen aufweist (Multistrahldüse). Die Verwendung der Multistrahldüse bei der Flüssigfollenapplikation hat folgende Vorteile: Es werden gleichzeitig eine Vielzahl von Flüssigkeitsraupen nebeneinander ausgetragen. Diese Flüssigkeitsraupen verfließen unmittelbar nach der Applikation ineinander und bilden eine Flüssigkeitsbahn. Die Schichtdicken der innerhalb der Flüssigkeitsbahn abgelegten Raupen und der am Rand der Flüssigkeitsbahn abgelegten Raupen ist gleich. D. h. die Schichtdicke der so applizierten Flüssigkeitsbahn ist über die Bahnbreite gleichmäßiger als bei Verwendung einer Fächerdüse.
Bei Verwendung einer Multistrahldüse ist die Breite der applizierten Flüssigkeitsbahn weniger stark vom Materialdruck abhängig als bei Verwendung einer Fächerdüse. Deshalb ist es zur Beschichtung größerer Flächen mit einem geschlossenen Film nicht notwendig die einzelnen Flüssigkeitsbahnen überlappend aufzutragen. Die Schichtdickenverteilung ist deshalb gleichmäßiger als bei Verwendung einer Fächerdüse.
Ein gemeinsamer Nachteil beider zuvor beschriebener Verfahren ist folgender: Vor Beginn des Applikationsprozesses, ist die Applikationsdüse durch ein geschlossenes Ventil von der die flüssige Beschichtungszusammensetzung zuführenden Leitung getrennt. In der Leitung steht das Material bereits unter dem für die Applikation notwendigen Druck. Die Totvolumina der Düse sind zu diesem Zeitpunkt entweder noch nicht mit Material gefüllt oder enthalten Material, das unter geringerem Druck als dem zur Applikation gewählten Druck steht.
Zu Beginn der Applikation wird das Ventil geöffnet. Die flüssige Beschichtungszusammensetzung strömt in die Düse des Applikationskopfes und es kommt es zu einem Ansteigen des Materialdruckes innerhalb des Totvolumens der Düse. Dabei kann es je nach Ausformung der Fließwege Innerhalb der Düsenkonstruktlon zu stoßartig erhöhtem Materialdruck im Totvolumen der Düse kommen. Erst im Lauf der Applikation stellt sich unter dann konstanten Fließverhältnissen ein konstanter Materialdruck ein.
Die am Beginn der Applikation auftretenden Druckstöße könne dazu führen, dass das Material mit unerwünscht hoher Geschwindigkeit aus der Düse ausgetragen wird und nach dem Auftreffen auf die zu beschichtende Oberfläche zurückspritzt.
Die herumfliegenden Materialtröpfchen verunreinigen die Fahrzeugoberfläche außerhalb des vorgegebenen, zu schützenden Oberflächenbereichs, der beschichtet werden soll. Diese Verunreinigungen müssen nach der Trocknung der Flüssigfolie aufwendig händisch entfernt werden.
Darüber hinaus ist es möglich, dass beim Auftreffen des Materials auf die zu beschichtende Fläche Luft in den applizierten Film eingeschlossen wird, und zu Filmdefekten wie z. B. Schaum und Blasen führt.
Während der Applikation erzeugt der im Totvolumen der Düse im Vergleich zum Umgebungsdruck herrschende Überdruck den Materialfluss durch die Austrittsöffnungen der Düse. Dabei bleibt der Materialdruckruck im Totvolumen der Düse konstant.
Die Geschwindigkeit des aus der Düse ausgetragenen Materials ist in Strahlrichtung proportional zu dem im Totvolumen der Düse herrschenden Materialüberdruck.
Die Geschwindigkeit des aus der Düse ausgetragenen Materials ist in Applikationsrichtung, d.h. parallel zur Ebene der zu beschichtenden Fläche (horizontal), proportional zur Bewegungsgeschwindigkeit des Roboterarmes, der den Applikationskopf mit der Düse über die zu beschichtende Fläche führt.
Am Ende der Applikation wird das Ventil, das die Materialzuführung vom Totvolumen der Düse trennt, geschlossen. Danach sinkt der Materialdruck im Totvolumen der Düse bedingt durch den noch andauernden Materialaustrag aus der Düse bis auf Umgebungsdruck ab.
Das führt dazu, dass die vertikale Geschwindigkeit des aus der Düse ausgetragenen Materials geringer ist als während der Applikation. Das Material fliegt länger durch die Luft, bis es auf die zu beschichtende Fläche auftrifft. Die Horizontale Geschwindigkeit des ausgetragenen Materials ist aber unverändert durch die Vorschubgeschwindigkeit des Roboterarmes gegeben.
Deshalb fliegt am Ende der Applikation das aus der Düse ausgetragene Material weiter in Vorschubrichtung des Roboterarmes als während der Applikation. Das führt vor allem bei hoher Applikationsgeschwindigkeit, d.h. hoher Vorschubgeschwindigkeit des Roboterarmes, zu Verunreinigungen über den vorgegebenen Oberflächenbereich hinaus auf Flächen, die eigentlich nicht beschichtet werden sollen.
Diese Verunreinigungen treten zwar überwiegend bei der Verwendung von Multistrahldüsen auf, sind aber auch durch die Verwendung von Fächerdüsen nicht vollständig zu vermeiden.
Das Entfernen dieser Verunreinigungen kann nur händisch nach dem Trocknen der Flüssigfolie erfolgen, und ist deshalb sehr aufwändig.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verunreinigungen entgegenzuwirken, die bei der roboterunterstützten Applikation von Flüssigfolie mit Spritzdüsen unterschiedlicher Bauweise bisher zu Beginn und am Ende der Applikation nicht zu vermeiden waren.
Darüber hinaus sollte eine Möglichkeit gefunden werden, die Vorteile der Applikation von Flüssigfolie mit der Multistrahldüse nutzen zu können, ohne gleichzeitig einen gegenüber der Applikation mit der Fächerdüse erhöhten Aufwand zur Reinigung der beschichteten KFZ-Karossierie in Kauf zu nehmen zu müssen.
Außerdem soll die Applikationsgeschwindigkeit, die bei Verwendung der Multistrahldüse bisher durch das Auftreten von Verunreinigungen bei hohen Geschwindigkeiten begrenzt wurde, erhöht werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass Düseneinrichtungen in Applikationsrichtung vor und hinter der Applikationsdüse vorhanden sind, die dazu ausgestaltet sind, beim Starten der Applikation einen Gasstrom verteilt über die Applikationsbreite, in Applikationsrichtung von hinten unter einem Winkel auf den Spritzstrahl der Applikationsdüse zu richten, und beim Beenden der Applikation einen Gasstrom verteilt über die Applikationsbreite, in Applikationsrichtung von vorne unter einem Winkel auf den Spritzstrahl der Applikationsdüse zu richten, um jeweils einem Überspritzen (Overspraying) von Beschichtungszusammensetzung über den vorgegebenen Oberflächenbereich hinaus entgegenzuwirken und den Spritzstrahl in den vorgegebenen Oberflächenbereich zu lenken.
Durch jeweils eine Düseneinrichtung, die in Applikationsrichtung (= Vorschubrichtung des Roboterarmes, falls die relative Bewegung dadurch bewirkt wird) vor und hinter der Applikationsdüse angeordnet ist und zu Beginn der Applikation in Vorschubrichtung und am Ende der Applikation entgegen der Vorschubrichtung einen, vorzugsweise laminaren, Gasstrom erzeugt, können Verunreinigungen vermieden werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der durch die Düseneinrichtung erzeugte Gasstrom in einem Winkel von 25 bis 35 Grad auf den Spritzstrahl gerichtet ist.
Zum Zeitpunkt des Schaltens (auf oder zu) des Ventils in der
Materialzuführung zu der Applikationsdüse wird die jeweilige Düseneinrichtung mit Druckgas, z.B. Druckluft, beaufschlagt. Die aus den Düsenöffnungen ausströmende Luft bildet einen "Luftvorhang", der die aus der Spritzdüse austretende Flüssigkeit auf die zu beschichtenden oder bereits beschichtete Fläche bläst. Zu Beginn der Applikation wird nach dem Erreichen eines konstanten Materialstromes durch die Applikationsdüsen die Zufuhr an Pressluft zu der hinteren Düseneinrichtung beendet. Am Ende der Applikation wird zu einer im Voraus festgelegten Zeit in Bezug auf das Schließen des Ventils in der Materialzuführung die Pressluftzufuhr zu vorderen Düseneinrichtung gestartet.
Es hat sich ferner überraschend herausgestellt, dass sich viele Vorteile erzielen lassen, indem die zu beschichtende Oberfläche mit Wasser oder einer wässrigen Lösung einer oder mehrerer grenzflächenaktiver Substanzen behandelt und daraufhin die Beschichtungszusammensetzung aufgebracht wird. Durch Behandlung der Oberfläche, beispielsweise einer lackierten Fahrzeugkarosserie, mit Wasser oder wässrigen Lösungen grenzflächenaktiver Substanzen und Applikation der Flüssigfolie auf die vorbehandelten Flächen erhält man bereits bei geringeren Schichtdicken eine geschlossen verlaufene Bahn und einen entsprechenden Film als bei Applikation der Flüssigfolie auf trockene Flächen. Damit wird der Materialverbrauch pro Flächeneinheit reduziert, und trotzdem wird ein geschlossener Film erzeugt. Darüber hinaus kann der Materialdruck soweit reduziert werden, dass das Zurückspritzen des Beschichtungsstoffes vermieden werden kann.
Ein wesentlicher Vorteil dieser Ausführungsform mit Vorbenetzung gegenüber Applikationsverfahren ohne Vorbenetzung ist die Materialersparnis von 15 bis 20 % pro Flächeneinheit, die beim bevorzugten Verfahren erzielt wird.
Zwar ist das Waschen zu beschichtender Oberflächen mit Wasser oder wässrigen Reinigungsmitteln als Vorbehandlung vor einer Beschichtung bekannt. Dabei werden Verunreinigungen entfernt, die die Haftung der Beschichtung auf der Oberfläche stören könnten. Das Wasser oder das wässrige Reinigungsmittel wird aber vor Beginn der Applikation des Beschichtungsstoffes von der Oberfläche vollständig entfernt.
Dementsprechend wird in der bevorzugten Ausführungsform eines Verfahren zur Herstellung eines entfernbaren Oberflächenschutzes

a) die Oberfläche zunächst mit Wasser oder einer wässrigen Lösung einer oder mehrerer grenzflächenaktiver Substanzen behandelt,
b) eine Beschichtungszusammensetzung auf die behandelte Oberfläche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebracht, bevor das Wasser vollständig von der behandelten Oberfläche abgetrocknet ist, und
c) die Beschichtungszusammensetzung gehärtet, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Schichtdicke von höchstens 200 pm zu bilden.

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform wird die Oberfläche in Schritt a) mit Wasser behandelt, das gegebenenfalls durch Kondensation auf die Oberfläche aus mit Wasser übersättigter Luft aufkondensiert werden kann. Die Vorbehandlung durch Kondensation hat den Vorteil, dass die erzeugten Wasser-Schichtdicken gleichmäßig und gering sind. Darüber hinaus kann dabei auf Applikationstechnik für das Versprühen von Wasser verzichtet werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Behandlung mit Wasser oder der wässrigen Lösung grenzflächenaktiver Substanzen auf die Oberfläche durch Aufsprühen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt die Temperatur der Oberfläche bei Schritt a) 1°C bis 50°C, vorzugsweise 5°C bis 40°C, bevorzugter 10°C bis 30°C, insbesondere 15°C bis 25°C.
Der Beschichtungsaufbau auf der Fahrzeugoberfläche ist vorzugsweise eine typische PKW-Karossenlackierung, die z.B. aus einer kathodischen Tauchlackierung, optional einem Füller, einem Basecoat und zusätzlich einem Clearcoat als Decklack besteht. Es ist aber auch möglich, dass an Stelle von Basecoat und transparentem Clearcoat ein pigmentierter Decklack eingesetzt wird. Der als abschließender Decklack eingesetzte transparente oder pigmentierte Lack kann ein Lack auf Basis von z.B. einem ein- oder zweikomponentigen Polyurethansystem, oder einem Melaminharz/Polyol-System sein. Die zur Formulierung des als Decklack eingesetzten Lacks verwendeten Polyole können Polyester-, Polyacrylat- oder Polycarbonatpolyole sein.
Vorzugsweise erfolgt die Aufbringung der Beschichtungszusammensetzung weniger als 25 Minuten nach Schritt a), bevorzugter 0,1 Sekunden bis 25 Minuten, insbesondere 0,1 Sekunden bis 15 Minuten, wie 0,1 Sekunde bis 10 Minuten, oder 1 Sekunde bis 1 Minute, beispielsweise 1 Sekunde bis 45 Sekunden, oder 1 Sekunde bis 30 Sekunden nach Schritt a).
Die Beschichtungszusammensetzung ist vorzugsweise ein wasserverdünnbarer Beschichtungsstoff auf Basis von z. B. Polymerdispersionen, insbesondere Polyurethandispersionen und besonders bevorzugt Dispersionen von Polyesterurethanen.
Bei der Aufbringung der Beschichtungszusammensetzung wird vorzugsweise eine Multistrahldüse mit 1 bis 6 Reihen von jeweils 5 bis 500 Düsen, bevorzugter 10 bis 320 Düsen, insbesondere 20 bis 160 Düsen, wie 40 bis 80 Düsen eingesetzt.
Bei bevorzugten Verfahren mit Vorbenetzung können, im Vergleich mit dem Verfahren ohne Vorbenetzung, höher viskose Beschichtungszusammensetzungen eingesetzt werden. Bevorzugte Viskositätsbereiche sind 5 bis 40, vorzugsweise 10 bis 35, insbesondere 15 bis 30 Pa·s.
Die Schichtdicke der gehärteten Beschichtungszusammensetzung beträgt vorzugsweise 40 bis 170 µm, bevorzugter 50 bis 160 µm, insbesondere 60 bis 130 µm, beispielsweise 70 bis 120 µm, wie 80 bis 110 µm oder 90 bis 100 µm.
Das Härten in Schritt c) kann bei erhöhter Temperatur erfolgen, beispielsweise bei 10°C bis 90°C, vorzugsweise 15°C bis 80°C, insbesondere 15°C bis 60°C, wie 20°C bis 50°C.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher beschrieben, in denen:
Figur 4 eine Applikationsdüse mit daran angebrachten Düseneinrichtungen in seitlicher Ansicht (in der Darstellung oben) und in Draufsicht von unten (in der Darstellung unten) zeigt, und
Figur 5 eine seitliche Ansicht der Baueinheit aus Applikationsdüse und Düseneinrichtungen mit angedeutetem Spritzstrahl und Gasströmen zeigt.
Figur 4 zeigt die Applikationsdüse 2a, an deren Seiten jeweils eine Düseneinrichtung 10 und 20 montiert ist. Die Applikationsdüse 2a kann ein an einem Ende verschlossenes, im Querschnitt im Wesentlichen rechteckiges Rohr aufweisen; alternativ kann das Rohr auch an beiden Seiten offen und mit einer Anschlussöffnung für Beschichtungszusammensetzung versehen sein. An der Unterseite des Rohrkörpers befinden sich in einer Reihe entlang der Längsachse des Rohrkörpers eine Vielzahl von Bohrungen. Der Durchmesser der Bohrungen kann bis zu 2 mm betragen.
Die Düseneinrichtung 10 (20) weist ebenfalls einen länglichen rohrartigen Hohlkörper auf, der an seiner Unterseite eine Gebläsedüse in Form eines länglichen Schlitzes 12 (22) umfasst, der parallel zu der Applikationsdüsenreihe verläuft. Die Düseneinrichtungen 10, 20 sind jeweils so zu der Applikationsdüse 2a geneigt montiert, dass die aus den Schlitzen 12, 22 der Düseneinrichtungen 10, 20 austretenden Gasströme zu dem aus der Applikationsdüse austretenden Spritzstrahl 4a geneigt sind, wobei dieser Neigungswinkel vorzugsweise im Bereich von 25 bis 35° liegt.
Die Düseneinrichtungen 10, 20 werden durch Versorgungsleitungen (nicht gezeigt), die an beiden Enden an die Hohlkörper angeschlossen sind, mit Druckluft versorgt.
Alternativ zu den Schlitzen 12, 22 zur Abgabe der Gasströme können an den Düseneinrichtungen auch Reihen von Einzeldüsen anstelle der Schlitze vorgesehen werden, wobei diese Düsenreihen dann etwa Gesamtausdehnung und Anordnung wie die Gebläseschlitze 12, 22 haben. Im Falle einer solchen Ausbildung der Düseneinrichtung mit einer Reihe von Einzeldüsen kann es sinnvoll sein, die Durchmesser der einzelnen Düsen in der Reihe von den Enden mit Luftzuführung ausgehend zur Mitte des Rohrkörpers zunehmend kleiner zu wählen, um so einen möglichst laminaren Luftstrom zu erhalten. Entsprechend kann es sinnvoll sein, bei Ausbildung der Düseneinrichtungen 10, 20 mit durchgängigen Schlitzen 12, 22 die Breite der Schlitze von den Luftzuführungsenden aus zur Mitte des Rohrkörpers der Düseneinrichtung hin abnehmen zu lassen, um einen laminaren und homogenen Luftstrom zu erhalten.
Figur 5 zeigt schematisch die Anordnung der Applikationsdüse 2 mit den daran montierten Düseneinrichtungen 10, 20 in seitlicher Ansicht. Die Applikationsrichtung, d.h. die Richtung, in der die Applikationsdüse über die zu beschichtende Oberfläche bewegt wird, ist durch den horizontalen Pfeil angedeutet. Der Spritzstrahl der Applikationsdüse 2a ist mit 4a bezeichnet. Zu Beginn der Applikation wird die Düseneinrichtung 20 mit Druckluft versorgt, so dass der gestrichelt angedeutete Luftstrom auf den Spritzstrahl 4 der Applikationsdüse 2a trifft und diesen in den Strahl 4' ablenkt. Umgekehrt wird kurz vor Ende des Materialaustrags aus der Applikationsdüse 2a die Düseneinrichtung 10 betätigt und ein gestrichelt angedeuteter Luftstrom erzeugt, der unter dem Winkel b zum Spritzstrahl 4a der Applikationsdüse 2a abgegeben wird und den Spritzstrahl 4a in den Spritzstrahl 4" ablenkt, um so ein Overspraying am Ende des Materialauftrags auf die Beschichtungsoberfläche zu vermeiden.
Die Steuerung der Bewegung der Applikationsdüse 2a in Apptikationsrichtung, der Beschichtungsmaterialzuführung zu der Applikationsdüse 2a und damit koordiniert die Steuerung der Druckluftzufuhr zu den Düseneinrichtungen wird von ein programmierten Steuereinrichtung vorgenommen, in die Steuerparameter über die Beschichtungsmaterialzufuhr, Druckluftbeaufschlagung der Düseneinrichtungen und Angaben über die zu beschichtende, vorgegebene Oberfläche eingebbar sind.
Beispiele bevorzugter Ausführungsformen mit Vorbenetzung der Lackoberfläche werden im folgenden beschrieben.
Die Vorteile der oben ausgeführten Erfindungen sind auch aus den Figuren 6 und 7 ersichtlich, wobei in

Figur 6: das Aufbringen der Beschichtungszusammensetzung gemäß Schritt b) zeigt,
Figur 7: zwei gehärtete Beschichtungen zeigt, wobei rechts eine erfindungsgemäß hergestellte Beschichtung gezeigt ist und links eine Beschichtung gezeigt ist, die gemäß einem Verfahren ohne Schritt a) erzeugt wurde, und
Figur 8: das Entfernen einer erfindungsgemäß hergestellten Beschichtung gezeigt ist.

In Figur 6 ist veranschaulicht, dass die Beschichtungszusammensetzung mittels einer geeigneten Dosiereinrichtung (Pumpe) gefördert und durch eine Düse, die aus einer Vielzahl von Löchern besteht, ausgetragen wird. Die sich nach dem Austritt aus der Düse bildenden einzelnen Raupen vereinigen sich beim Auftreffen auf die Oberfläche zu einem geschlossenen Film. Hierbei ist ein bestimmter Überdruck erforderlich, der das Zusammenfließen der einzelnen Raupen und Bahnen zu einem Film ermöglicht.
Figur 7 veranschaulicht die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und entsprechend hergestellter Beschichtungen. Ziel der Erfindung ist u.a. die Reduzierung der aufgetragenen Menge von Beschichtungszusammensetzung pro Flächeneinheit. Die aufgetragenen Raupen und Bahnen aus Beschichtungszusammensetzung bilden dabei keinen geschlossenen Film aus (links). Erst die Vorbenetzung führt durch Verlaufen der einzelnen Bahnen zu einem Film (rechts). Die zu schützende Oberfläche wird erfindungsgemäß vorbenetzt, was bei der darauffolgenden Applikation der Flüssigfolie zu deren gleichmäßigem Verlaufen führt, und zwar bei geringeren Applikationsdrücken und somit auch Mengen von Beschichtungszusammensetzung.
Figur 8 veranschaulicht das Abziehen einer erfindungsgemäß hergestellten Beschichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei die Stufe des Abziehens von einer Motorhaube gezeigt ist. Es wurde eine wasserverdünnbare Einkomponentenbeschichtungszusammensetzung auf Basis einer Polyurethandispersion zur Konservierung von Oberflächen wie z.B, Automobilkarossen aufgebracht. Die Zusammensetzung bildet nach erfolgter Trocknung (auch bei Raumtemperatur) eine mechanisch und chemisch hochbeständige Schutzschicht (getrocknete Flüssigfofie). Diese läßt sich von Hand entfernen (abziehen), da sie nur durch relativ schwache Adhäsionskräfte mit der zu schützenden Oberfläche verbunden ist. Die getrocknete Zusammensetzung wird im üblicherweise unmittelbar vor Auslieferung des Automobils an den Kunden durch einfaches Abziehen von der Oberfläche entfernt, was den darunter liegenden Decklack freilegt.

Claims

Vorrichtung mit einer Applikationsdüse (2a), einem Roboter, der dazu eingerichtet ist, die Applikationsdüse über einen vorgegebenen, zu schützenden Oberilächenbereich in einer Applikationsrichtung zu bewegen, einer Zuführeinrichtung, die der Applikationsdüse die flüssige Beschichtungszusammensetzung unter Druck zuführt, wobei die Applikationsdüse die Beschichtungszusammensetzung quer zur Applikationsrichtung über eine Applikationsbreite verteilt, im Wesentlichen senkrecht auf die Oberfläche spritzt, wobei die Steuerung des Roboters dazu eingerichtet ist, die Applikation durch Starten und Beenden der Zufuhr von Beschichtungszusammensetzung zu der Applikationsdüse in Koordination mit dessen Bewegung in Applikationsrichtung auf den vorgegebenen Oberflächenbereich in Applikalionsrichtung zu beschränken, Düseneinrichtungen (10, 20), die in Applikationsrichtung vor und hinter der Applikationsdüse (2a) vorhanden sind und die von der Robotersteuerung so betrieben werden, um beim Starten der Applikation einen Gasstrom verteilt über die Applikationsbreite, in Applikationsrichtung von hinten unter einem Winkel (c) auf den Spritzstrahl der Applikationsdüse (2a) zu richten, und beim Beenden der Applikation einen Gasstrom verteilt über die Applikationsbreite, in Applikationsrichtung von vorne unter einem Winkel (b) auf den Spritzstrahl der Applikationsdüse zu richten, um jeweils einem Überspritzen von Beschichtungszusammensetzung über den vorgegebenen Oberflächenbereich hinaus entgegenzuwirken.
Verfahren, zum Herstellen eines entfernbaren Oberflächenschutzes durch Applikation einer flüssigen, härtbaren Beschichtungszusammensetzung auf lackierte Oberflächen, bei dem die flüssige Beschichtungszusammensetzung durch eine Applikationsdüse, die über einen vorgegebenen, zu schützenden Oberflächenbereich in einer Applikationsrichtung relativ bewegt wird und der flüssige Beschichtungszusammensetzung unter Druck zugeführt wird, quer zur Applikaffonsrichtung über eine Applikationsbreite verteilt, im Wesentlichen senkrecht auf die Oberfläche gespritzt wird, wobei die Applikation durch Starten und Beenden der Zufuhr von Beschichtungszusammensetzung zu der Appfikationsdüse in Koordination mit dessen relativer Bewegung in Applikationsrichtung auf den vorgegebenen Oberflächenbereich in Applikationsrichtung beschränkt wird, wobei Düseneinrichtungen (10, 20) in Applikationsrichtung vor und hinter der Applikationsdüse (2a) vorhanden und dazu vorbereitet sind, beim Starten der Applikation einen Gasstrom verteilt über die Applikationsbreite, in Applikationsrichtung von hinten unter einem Winkel (c) auf den Spritzstrahl der Applikationsdüse (2a) zu richten, und beim Beenden der Applikation einen Gasstrom verteilt über die Applikationsbreite, in Applikationsrichtung von vorne unter einem Winkel (b) auf den Spritzstrahl der Applikationsdüse (2a) zu richten, um jeweils einem Überspritzen von Beschichtungszusammensetzung über den vorgegebenen Oberflächenbereich hinaus entgegenzuwirken.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom der Düseneinrichtungen jeweils unter einem Winkel (b, c) von 25 bis 35 Grad gegenüber dem Spritzstrahl der Applikationsdüse gerichtet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Düseneinrichtungen (10, 20) mit Druckluft versorgt werden, um so einen Luftstrom als Gasstrom zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Düseneinrichtungen (10, 20) mit Druckluft mit einem Überdruck von 0,01 bis 6 bar, versorgt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Düseneinrichtungen (10, 20) dazu ausgestaltet sind im vorgesehenen Druckbereich, mit dem die Düseneinrichtungen beaufschlagt werden, einen laminaren Gasstrom zu erzeugen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, dass als Düseneinrichtung (10, 20) ein länglicher Rohrkörper verwendet wird, der neben einem Gaszufuhranschlüssen eine längliche, sich in Längsrichtung des Rohrkörpers erstreckende schlitzförmige Düsenaustrittsöffnung (12, 22) zum Ausgeben des Gasstroms aufwelst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Düseneinrichtung jeweils ein länglicher Rohrkörper verwendet wird, der neben einem Gaszufuhranschtuss mehrere, reihenförmig in Längsrichtung des rohrförmigen Körpers angeordnete Einzeldüsen aufweist, die zusammen den Gasstrom ausgeben.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2-8, bei dem
a) die Oberfläche vor Aufbringen der Beschichtungszusammensetzung mit Wasser oder einer wässrigen Lösung einer oder mehrerer grenzflächenaktiver Substanzen behandelt wird,

b) dann die Beschichtungszusammensetzung mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auf die behandelte Oberfläche aufgebracht wird, bevor das Wasser vollständig von der behandelten Oberfläche abgetrocknet ist, und

c) die Beschichtungszusammensetzung gehärtet wird, um eine gehärtete Beschichtung mit einer Schichtdicke von höchstens 200 pm zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Oberfläche in Schritt a) mit Wasser behandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem das Wasser aufkondensiert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Wasser oder die wässrige Lösung grenzflächenaktiver Substanzen auf die Oberfläche aufgesprüht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Oberfläche bei Schritt a) bis 50 °C beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche eine mit Decklack lackierte Oberfläche eines Kraftfahrzeugs ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt b) weniger als 25 Minuten nach Schritt a) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Decklack ausgewählt ist aus Decklacken auf Basis eines ein- oder zweikomponentigen Polyurethansystems oder eines Melaminharz/Polyol-systems.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungszusammensetzung ausgewählt ist aus wasserverdünnbaren Beschichtungsstoffen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungszusammensetzung aus einer Multistrahldüse mit 1 bis 6 Reihen von jeweils 5 bis 500 Düsen aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der gehärteten Beschichtung 40 bis 170 pm beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Härten in Schritt c) bei erhöhter Temperatur erfolgt.