DE19737065C2 - Verfahren, Vorrichtung und eine pastöse Masse zum Aufbringen eines Abdeckstreifens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen eines Ab­ deckstreifens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Vor­ richtung zum Aufbringen eines Abdeckstreifens nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 11 sowie eine pastöse Masse nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 16.

Abdeckstreifen werden z. B. dann aufgebracht, wenn bestimmte Flächen oder Kanten maskiert oder sonstwie geschützt werden sollen. Beispielsweise werden bei Malerarbeiten Tür- und Fen­ sterrahmen abgeklebt, um sie vor Farbe zu schützen.

Eine besondere Bedeutung hat das Abkleben bei der Fertigung von Kraftfahrzeugen. Diese betrifft vor allem die Scheibenflansche. Seit einiger Zeit werden die Scheiben von PKWs auf die Schei­ benflansche des jeweiligen Fensterausschnittes der Karosserie aufgeklebt, wodurch diese Scheiben mit in den tragenden Verbund der Karosserie miteinbezogen sind. Dies setzt allerdings vor­ aus, daß die Klebung sehr sorgfältig durchgeführt wird und daß die Klebeflächen sehr sauber gehalten werden. Auch die Ränder der einzuklebenden Scheiben selber müssen vor dem Auftragen des Klebers sorgfältig gereinigt werden. Da die Scheiben erst in einem relativ späten Stadium der Endmontage des Fahrzeuges ein­ gebaut werden, müssen die Scheibenflansche daher während der Montage abgeklebt sein. Das Abkleben erfolgte bisher mittels eines Klebebandes nach dem Lackieren bzw. Lackeinbrennen in die Fahrzeugkarosserie oder, vor allem bei der Verwendung von Wasserlacken, nach dem Grundieren der Karosserie. In letzterem Fall wird das Klebeband durch die oberen Lacklagen überlac­ kiert. Das Klebeband wird vor dem Einkleben der Scheiben wieder abgezogen, so daß der Lack oder die Grundierung im Klebebereich freigelegt werden.

Aus Kostengründen ist es erwünscht, das Abkleben maschinell vorzunehmen. Eine robotergeführte Bandaufklebevorrichtung ist z. B. aus der DE 43 10 146 C1 bekannt. Damit wird ein klebebe­ schichtetes Textilband verarbeitet. Nachteilig an dieser Vor­ richtung ist, daß sie sehr voluminös ist, weil die Vorratsrolle mit dem Band mitgeführt werden muß. Sie ist daher höchstens zum Abkleben von Scheibenflanschen geeignet. Bei modernen Produkti­ onsabläufen werden jedoch auch andere Flächen im Innenraum des Kraftfahrzeugs und im Inneren des Kofferraums abgeklebt. Diese Flächen können von der bekannten Vorrichtung nicht bedient wer­ den, da sie für sie nicht zugänglich sind. Sie müssen daher von Hand abgeklebt werden.

Aus der DE-PS 681 019 ist eine Abdeckpaste bekannt, die aus Me­ thylcellulose, Wasser, Vaselineöl und Glycerin besteht. Diese Paste wird mit einem Pinsel oder einer Spritzpistole auf ein Substrat aufgetragen, sie trocknet an Luft zu einer gummiarti­ gen Masse und läßt sich leicht vom Substrat abziehen. Auf Grund ihrer Komponenten ist sie jedoch nicht länger haltbar und auch nicht bei höheren Temperaturen beständig.

Die DE 42 08 884 A1 beschreibt eine Vorrichtung mit einem Sprüh­ kopf, durch den eine pastöse Masse mit Hilfe von Druckluft ver­ wirbelt wird und auf ein Werkstück aufgesprüht wird. Diese Vor­ richtung ist jedoch nicht für eine exakte Linienführung geeig­ net, zudem ist die Druckluft nur durch eine aufwendige Steue­ rung zu kontrollieren.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der oben genannten Art bereitzustellen, das es erlaubt, das Abkleben auch schwer zugänglicher Flächen rationell und exakt zu gestalten, insbesondere zu automatisieren, wobei das Abkleben gegenüber Wärmebehandlungen beständig sein soll.

Die Lösung besteht in einem Verfahren mit den Merkmalen des An­ spruchs 1. Das Verfahren ist ausführbar mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 11, insbesondere unter Ver­ wendung einer pastösen Masse mit den Merkmalen des Anspruchs 16.

Somit wird auf das Abkleben mittels eines Klebebandes vollkom­ men verzichtet. Stattdessen wird eine pastöse bzw. hochviskose Masse aufgetragen. Der Abdeckstreifen wird bei der Applikation, d. h. in situ, aus dieser Masse mittels einer Auftragsvorrich­ tung gebildet. Der so gebildete Abdeckstreifen kann nach der Verfestigung mit weiteren Lackschichten überzogen werden, wie es bei der Fertiglackierung der Karosserie geschieht.

Damit ist es möglich, die Baugröße des benötigten Werkzeugs im Vergleich zum bekannten Abklebewerkzeug relativ klein zu ge­ stalten, wodurch der Arbeitsgang mechanisiert und vor allem mit kleinen Robotern durchgeführt werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch deswegen sehr kom­ pakt ausgeführt werden, weil die Vorratsbehältnisse nun im Ab­ stand vom Auftragswerkzeug, auch ortsfest, aufgestellt werden können und nicht mehr, wie bei dem bekannten Werkzeug, in Form einer Vorratsrolle mitgeführt werden muß. Damit stellen sich weder Platzfragen noch Probleme beim Gebindewechsel.

Die erfindungsgemäße pastöse Masse ist im Prinzip ein anwen­ dungsspezifisch formulierter Stoff, welcher als zusammenhängen­ der Film abziehbar ist und danach eine saubere Oberfläche zu­ rückläßt, auf der eine gute Klebung möglich ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die Vorrichtung und die pa­ stöse Masse sind auch wesentlich kostengünstiger als das be­ kannte Textilband. Dies betrifft sowohl die Material- als auch die Fertigungskosten, da eine vollautomatische Abklebung an die Stelle der Handarbeit tritt.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprü­ chen. Der erfindungsgemäßen pastösen Masse ist vorzugsweise ein warmaushärtbares Plastisol auf PVC-Basis, vorzugsweise ohne Haftvermittler, welches also nur durch stoffeigene Adhäsions­ kräfte an der Grundierung der Karosserie haftet. Es kann luft­ trocknend oder durch Wärmebehandlung verfestigbar sein. Es ge­ nügt eine Angelierung, die der aufgetragenen Masse oberfläch­ lich eine genügende Festigkeit verleiht, so daß die Lackierung des Kraftfahrzeuges vorgenommen werden kann, wobei Lackschich­ ten auch auf den sich verfestigenden Streifen aufgetragen wer­ den.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mechanisiert, insbesondere mittels eines Roboters automatisiert werden. Das Werkzeug und der Roboter können so klein gestaltet werden, daß das Verfahren auch in der Fahrgastzelle oder im Kofferraum eines Kraftfahr­ zeuges einsetzbar ist. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es auch, die bereits heute eingesetzten mechanischen Anlagen zur Abklebung kostengünstig umzurüsten.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann bspw. zum Abkleben der Scheibenflansche für Windschutzscheibe, Heckscheibe und Seiten­ scheiben, aber auch zur Abklebung der Flansche des Dachs oder der Flansche der Ersatzradmulde im Kofferraum eingesetzt wer­ den.

Erfindungsgemäß kann das pastöse Material im Spritzverfahren, z. B. im Airless- oder Airmix-Verfahren unter Druck aufgebracht werden. Zur schnelleren Aushärtung ist es vorteilhaft, wenn die pastöse Masse bei erhöhten Temperaturen in einem Bereich von 100 bis 200°C aufgebracht und/oder bei Temperaturen von 70 bis 120°C verfestigt wird. Dabei genügt ein Angelieren, so daß die Karosserie einer nachfolgenden Lackierung unterzogen werden kann. Da die Lackierung oft auch bei erhöhten Temperaturen stattfindet, verfestigt sich die applizierte Masse während des Lackierens vollständig.

Die Schichtdicke beträgt vorzugsweise 0,1 bis 2 mm, insbesonde­ re 0,3 bis 1 mm. Eine Schichtdicke von z. B. 0,7 mm kann ohne weiteres erzielt werden, wenn die pastöse Masse z. B. eine Vis­ kosität von ca. 1,8 Pas, eine Fließgrenze von ca. 100 Pa und eine Standfestigkeit von bis zu 2 mm aufweist.

Statt PVC kann auch ein vergleichbares PMMA-Produkt eingesetzt werden; dieses kann mittels rheologischer Hilfsmittel auf die o. g. Werte eingestellt werden.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Eine schematische Darstellung einer PKW-Karosserie, wobei abzuklebende Flansche hervorgehoben sind;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbei­ spieles einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 3 einen Schnitt durch die Auftragsdüse entlang der Linie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbei­ spiels einer Auftragsdüse;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Auftragsdüse mit einem Anschlag.

Fig. 1 zeigt schematisch eine PKW-Karosserie 1, bei der die abzuklebenden Flansche hervorgehoben sind. Es handelt sich da­ bei um den Flansch 2 für die Windschutzscheibe, den Flansch 3 für die Heckscheibe, den Flansch 4 für die hintere Seitenschei­ be, den Flansch 5 für das Dach 6 sowie den Flansch 7 für die Ersatzradmulde 8 im Kofferraum 9.

Erfindungsgemäß wird eine pastöse Masse zum Abkleben einge­ setzt. Bei der pastösen Masse handelt es sich vorzugsweise um ein Plastisol. Unter Plastisolen versteht man Dispersionen von Kunststoffen in hochsiedenden Lösemitteln, die bei höherer Tem­ peratur als Weichmacher fungieren. Beim Erwärmen des Plastisols diffundieren die Lösungsmittel in die dispergierten Kunststof­ fe, lagern sich zwischen deren Makromolekülen ein und bewirken dadurch ein Plastifizieren der Kunststoffe. Beim Abkühlen ver­ festigen sich Plastisole zu formstabilen Systemen. Geeignete Kunststoffe sind insbesondere PVC und PMMA.

Im Ausführungsbeispiel wurde eine lösemittelfreie, wärmehärten­ de spritzbare Abziehfolie auf der Basis eines PVC-Plastisols eingesetzt. Diese kann bei Temperaturen von 130° bis 180°C in­ nerhalb von 10 bis 60 Minuten ausgeliert werden. Das Material läßt sich in dünnen Schichten auftragen und verläuft zu einem geschlossenen, dichten Film. Es kann mit vielen gebräuchlichen Füllgrundierungen und Decklacken überlackiert werden, ohne das es zu einer Beeinträchtigung der Oberflächen kommt.

Diese pastöse Masse wird insbesondere als abziehbares Maskie­ rungsmaterial bei Kraftfahrzeugen eingesetzt. Es wird z. B. auf Stahlbleche aufgebracht, die bereits mit Elektrotauchlack be­ schichtet sind. Nach vollem Lackierdurchlauf läßt sich die Ab­ ziehfolie rückstandsfrei entfernen.

Die hier beispielhaft beschriebene Substanz hat eine Dichte von ca. 1,3 g/cm³, einen Trockengehalt von ca. 95% und eine Korn­ freiheit von höchstens etwa 100 µm. Die Viskosität beträgt ca. 1,5 bis 1,8 Pas und die Fließgrenze liegt bei ca. 100 bis 110 Pa. Bei der Angelierung ist die Substanz nach Erwärmung auf 90°C für 10 Min. bereits griffest. Die Struktur des resultie­ renden Abklebebandes ist porenfrei. Das Material kann problem­ los überlackiert werden und verursacht keine Lackstörungen mit den in der Autoindustrie gebräuchlichen Füller- und Decklacken. Zu seiner Verarbeitung können Hochdruckpumpen mit einem Ver­ dichtungsverhältnis von 50 : 1 bis 90 : 1 eingesetzt werden. Es kann im Airless- oder Airmix-Verfahren bei Drücken von vorzugs­ weise 150 bis 200 bar gearbeitet werden.

Die Düsenauswahl richtet sich nach dem zu beschichtenden Ob­ jekt. Bevorzugt sind Flachdüsen, die z. B. bei der hier be­ schriebenen Anwendung einen erodierten Durchlaßquerschnitt von 14 mm.0,4 bis 0,5 mm haben können. Die Verwendung von Spritz­ robotern ist uneingeschränkt möglich, wobei in diesem Fall be­ vorzugt eine federnd ausgeführt Düse Verwendung findet. Die pa­ stöse Masse enthält keine Grobteile oder abrasiven Füllstoffe.

Die in Fig. 2 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen an einen Roboterarm 11 angebrachten Dosierer 12 mit einer Druckregelungseinheit 13 auf. Bei letzterer kann es sich z. B. um eine Spindel mit Servomotor handeln. Der Dosierer 12 ist über eine Versorgungsleitung 27 mit einer Versorgungsein­ richtung 14 verbunden. Zwischen die Versorgungsleitung 27 und den Dosierer 12 ist ein Ventil 15 zum Befüllen des Dosierers 12 geschaltet.

Die Versorgungseinrichtung 14 ist im wesentlichen eine Doppel­ faß-Anlage mit zwei Fässern 28, 16, die die pastöse Masse ent­ halten. Über Zuführleitungen 17, 17', die mit Dosierventilen 18, 18' bestückt sind, wird die pastöse Masse der Versorgungs­ leitung 27 zugeführt. Die Doppelfaßanlage erlaubt es, einen fliegenden Wechsel zwischen einzelnen Gebinden 28, 16, vorzu­ nehmen. Sobald ein Faß leer ist, wird über die Ventile 17, 17' die Versorgung auf das andere, volle Faß gelegt, während das leere Faß ausgetauscht wird.

Am Roboterarm 11 befindet sich ferner ein Ventil 20, das zwi­ schen eine Versorgungsleitung 21 zur Befüllung einer am Robo­ terarm befestigten Sprühpistole 22 zwischengeschaltet ist. Das Ventil 20 dient im wesentlichen zum Öffnen bzw. Schließen der Versorgungsleitung 21. Über ein Düsenrohr 23 gelangt die pastö­ se Masse zu einer Flachdüse 24. Über diese Düse wird es in Form eines Streifens 25 auf ein Substrat 26 aufgetragen.

Man sieht also, daß durch die ortsfeste Aufstellung der Versor­ gungseinrichtung 14 die Vorrichtung, bestehend aus Roboterarm 11, Spritzpistole 22, Düsenrohr 23 und Flachdüse 24, sehr klein und kompakt ausführbar ist, so daß auch schwer zugängliche Flansche, wie derjenige im Kofferraum 9 der Karosserie 1, abge­ klebt werden können.

Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Schnitt durch die Flachdüse 24. Man sieht nun, daß im Düsenrohr 23 eine Feder 30 integriert ist, so daß die Düse 24 beweglich ist. Die Flachdüse 24 hat ei­ nen Querschnitt von 15 0,5 mm. Es kann ein Streifen mit einer Breite b von 15 mm und einer Dicke d von 0,7 mm appliziert wer­ den.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Düsenrohrs 23', welches zwischen einer Düse 24 und der Pistole 22 angeord­ net ist. Die Feder 30' ist nunmehr nicht mehr in dem Düsenrohr 23' integriert, sondern zwischen Düsenrohr 23' und Sprühpistole 22 geschaltet. Hier ist im Ergebnis die Düse 24 in Richtung der Pfeile A bewegbar.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Düse 24' zum Abkleben des Flansches 7 der Ersatzradmulde 8 im Kofferraum eines Kraftfahrzeugs. Die Düse 24' ist mit einem Anschlag 31 versehen. Mittels des Anschlags 31 kann die Düse 24' möglichst gerade entlang dem Flansch 7 geführt werden. Dies erleichtert die Steuerung über den Roboterarm.

Claims (22)

1. Verfahren zum Aufbringen eines Abdeckstreifens mittels ei­ nes Werkzeugs auf gerade oder räumlich gekrümmte Oberflä­ chen und/oder entlang gerader oder räumlich gekrümmter Bah­ nen, wobei eine pastöse Masse auf die Oberfläche und/oder Bahn aufgebracht und zu einem Abdeckstreifen verfestigt wird, welcher rückstandsfrei abziehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein lösemittelfreies und/oder haftvermittlerfreies Pla­ stisol auf Basis von PVC und/oder PMMA verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Plastisol durch Trocknung an Luft und/oder durch Wärmebehandlung, vorzugsweise durch Behandlung mit IR- Strahlen, verfestigt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Plastisol nach dem Aufbringen angeliert oder ge­ liert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die pastöse Masse im Spritzverfahren aufgebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Plastisol unter Druck im Airless- oder Airmix- Verfahren aufgebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Plastisol unter einem Druck von 100-250 bar, insbe­ sondere 150-200 bar aufgebracht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Plastisol bei einem Verdichtungsverhältnis von 40 : 1 bis 90 : 1 verarbeitet wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Plastisol bei Temperaturen von 100-200°C aufgetra­ gen wird und/oder bei Temperaturen von 70-120°C verfestigt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Plastisol in einer Schichtdicke von 0,1 bis 2 mm, vorzugsweise 0,3 bis 1 mm, aufgetragen wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es zum Abkleben von zu maskierenden Flächen, insbeson­ dere Flanschen von Kraftfahrzeugen, verwendet wird.

11. Vorrichtung zum Aufbringen eines Abdeckstreifens auf gerade oder räumlich gekrümmte Oberflächen und/oder entlang gera­ der oder räumlich gekrümmter Bahnen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Vorrichtung eine an eine Versorgungseinrich­ tung (14) angeschlossene Dosiereinrichtung (12) zum Dosie­ ren einer pastösen Masse und eine Applikationseinrichtung (22) zur Bildung des Abdeckstreifens in situ aus der pastö­ sen Masse aufweist und wobei die Versorgungseinrichtung (14) von der Dosiereinrichtung (12) oder der Applikations­ einrichtung (22) beabstandet angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Applikationseinrichtung (22) an eine Roboterstation und/oder einen Roboterarm (11) befestigt ist und eine an einem Düsenrohr (23, 23') befestigte Düse (24) aufweist, wobei die Düse (24) federnd bewegbar ausgeführt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Düsenrohr (23) eine Feder (30) angeordnet ist und die Düse (24) entlang ihrer Längsachse federnd bewegbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Düsenrohr (23') und Applikationseinrichtung (22) eine Feder (30') angeordnet ist und die Düse (24) ho­ rizontal federnd bewegbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (24) als Flachdüse ausgeführt ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (24) mit einem Anschlag (31) versehen ist.

16. Pastöse Masse zum Aufbringen auf eine gerade oder räumlich gekrümmte Bahn und/oder eine gerade oder räumlich gekrümmte Oberfläche, welche nach dem Aufbringen verfestigbar und in verfestigter Form rückstandsfrei abziehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um ein lösemittelfreies und/oder haftvermitt­ lerfreies Plastisol auf Basis von PVC und/oder PMMA han­ delt.

17. Pastöse Masse nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch Trocknung an Luft und/oder durch Wärmebehand­ lung, vorzugsweise Behandlung mit IR-Strahlen, verfestigbar ist.

18. Pastöse Masse nach einem der Ansprüche 16 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie gelierbar oder angelierbar ist.

19. Pastöse Masse nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Trockengehalt von 80-99%, insbesondere von 95% aufweist.

20. Pastöse Masse nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Kornfreiheit von höchstens 100 µm aufweist.

21. Pastöse Masse nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Viskosität etwa 1,2 bis 2 Pas, vorzugsweise etwa 1,5 Pas beträgt.

22. Pastöse Masse nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Fließgrenze bei etwa 90 bis 120 Pa, vorzugsweise etwa 100 bis 110 Pa liegt.