Lackierkabine (1), die eine Innenwandung mit einer Beschichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwandung eine Innenauskleidung aus Edelstahlblech umfasst, und die Beschichtung eine schutzversiegelnde Glaskeramikschicht (3) aus Siliziumdioxid (SiO2) ist, die über einen Sol-Gel-Prozess mit Einbrennen und Keramisieren der Schicht bei einer Temperatur unterhalb von 200°C hergestellt ist.
Pießlinger-Schweiger, Siegfried (85591, Vaterstetten, DE)
Rolland, Calixte, Dr. (73312, Geislingen, DE)
POLIGRAT GmbH, 81829 (DE)
| DE202009001462U1 | N/A | 2009-04-30 | ||
| DE19959942C1 | N/A | 2001-06-21 | ||
| DE19739644A1 | N/A | 1999-03-25 | ||
| DE8312480U1 | N/A | 1984-10-04 |
| CH283612A | 1952-06-15 | |||
| FR1392029A | 1965-03-12 | |||
| FR2166276A1 | 1973-08-17 | |||
| GB533718A | 1941-02-19 | |||
| 2151733 | 1939-03-28 |
2. Lackierkabine (
3. Lackierkabine (
4. Lackierkabine (
5. Verfahren zur Schutzversiegelung einer Innenwandung einer Lackierkabine (
– Auftragen einer Schicht durch einen Sol-Gel-Prozess auf ein Edelstahlblech,
– Bilden einer glaskeramischen Schicht aus Siliziumdioxid (SiO2) durch Einbrennen und Keramisieren der Schicht bei einer Temperatur unterhalb von 200°C und
– Erhalten der Glaskeramikschicht (
– Umformen und Zuschneiden des beschichteten Blechs zu Tafelungselementen (
– und Aufbauen einer Innenauskleidung an der Innenwandung der Lackierkabine (
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Auftragen Tauchen, Spritzen oder Rollen umfasst.
Die Erfindung betrifft eine Lackierkabine mit Innenwandung, die eine schutzversiegelnde Beschichtung aufweist, und Verfahren, um eine solche Schutzversiegelungsschicht zu erzielen.
Die Reinigung und Instandhaltung von Lackierkabinen sind ständige Kostenfaktoren in der Kraftfahrzeug produzierenden Industrie. Werden als Auskleidungen für die Lackierkabinen beispielsweise unbeschichtete Edelstähle verwendet, so müssen diese in regelmäßigen Abständen von Lackrückständen, die aus dem Overspray entstehen, gereinigt werden. Unter Overspray wird bei Spritz- und Sprühapplikationen der Anteil des verspritzten Materials, etwa eines Lacks, verstanden, der nicht auf das Werkstück gelangt, sondern an den Innenwänden der Lackierkabine anhaftet. Herkömmliche Reinigungsvorgänge sehen den Einsatz von Lösemitteln vor. Ein anderer Ansatz, um die Reinigung zu erleichtern, liegt in der Abklebung der Auskleidungen von Lackierkabinen mit wieder entfernbaren Folien, die zusammen mit den darauf abgeschiedenen Lackrückständen entsorgt werden.
So beschreibt die
In der
Die
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Im Artikel ”Coatings made by solgel and chemical nanotechnology” (Aegeter, et al., J. Sol-Gel Sci. Technol. (2008) 47: 203–236) werden wasserabweisende Gläser, bzw. glasartige Beschichtungen beschrieben, die nach dem Sol/Gel-Verfahren aus Perfluoralkylsilanen hergestellt werden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es wünschenswert, eine Lackierkabine zu schaffen, von der unkompliziert und zeit- und kostengünstig auch getrocknete Lackrückstände einfach und vollständig entfernt werden können, wobei der Reinigungsumfang bezüglich Lösemittelverbrauch und mechanischem Aufwand minimiert werden soll.
Diese Aufgabe wird durch eine schutzversiegelt beschichtete Lackierkabine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Ein Verfahren, welches die Aufgabe der Herstellung einer entsprechend schutzversiegelt beschichteten Lackierkabine löst, wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 5 gelöst.
Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lackierkabine und des Verfahrens sind in den jeweiligen Unteransprüchen ausgeführt.
Eine erfindungsgemäß ausgestaltete Lackierkabine weist eine schutzversiegelt beschichteten Innenwandung auf, die vorteilhaft eine Beschichtung aus einer Glaskeramikschicht aufweist. Diese Glaskeramikschicht, die die Innenwandung hinsichtlich Aussehen, Struktur und Haptik unverändert lässt, verhindert, dass trocknende Lackreste fest an der Schichtoberfläche anhaften. Damit wird die eigentliche Oberfläche der Innenwandung nicht verschmutzt und auch durch das Reinigen nicht beschädigt, etwa durch Zerkratzen, so dass die Glaskeramikschicht quasi eine Schutzversiegelung erzeugt. Dadurch kann die Lackierkabine leicht und kostengünstig gerade auch von getrockneten Lackrückständen gereinigt werden. Sowohl Lösemittelverbrauch als auch mechanischer Aufwand zum Reinigen der Innenwandung werden minimiert.
Diese Innenwandung der Lackierkabine kann zudem eine Innenauskleidung umfassen, die aus einem Metall, insbesondere etwa aus einem Edelstahlblech, bestehen kann, wobei dann die glaskeramische Beschichtung auf der Innenseite der Innenauskleidung vorgesehen ist.
Die Innenauskleidung kann aus entsprechenden Täfelungselementen gebildet sein; entsprechend wird die Glaskeramikschicht auf der in das Innere der Lackierkabine weisenden Seite aufgebracht.
Die erfindungsgemäß zur Beschichtung der Innenwandung der Lackierkabine vorgesehene Glaskeramikschicht kann dabei von 0,5 bis 2 μm dünn sein. Die dünne Glaskeramikschicht ist homogen mit der metallischen Oberfläche haftfest verbunden und weist eine hohe Schlagfestigkeit und Oberflächenhärte auf, ohne zu verspröden oder zu altern.
Da die Glaskeramikschicht transparent, insbesondere farblos transparent sein kann, wird die metallische Edelstahloberfläche in ihrem Erscheinungsbild nicht verändert.
Um die Innenwandung der Lackierkabine zu versiegeln, so dass selbst getrockneter Lack leicht abgereinigt werden kann, umfasst ein Verfahren zur Schutzversiegelung der Innenwandung die Schritte des Auftragens einer Schicht durch einen Sol-Gel-Prozess auf die Innenwandung der Lackierkabine, die dann bei einer Temperatur unterhalb von 200°C eingebrannt bzw. keramisiert wird, wobei die Glaskeramikschicht erhalten wird.
Ist die Innenwandung der Kabine mit einer Innenauskleidung ausgekleidet, so kann die zur Bildung der Glaskeramik vorgesehene Schicht durch den Sol-Gel-Prozess auf die Innenauskleidung aufgebracht werden, beispielsweise durch Spritzen.
Alternativ zum Auftragen der glaskeramischen Schicht auf die Innenwandung beziehungsweise Innenauskleidung, kann die Schutzversiegelung der Innenwandung der Lackierkabine mit den Schritten eines weiteren Verfahrens durchgeführt werden, wobei durch den Sol-Gel-Prozess eine Schicht zunächst auf ein Edelstahlblech aufgebracht wird und bei einer Temperatur unterhalb von 200°C eingebrannt bzw. keramisiert wird. Das so erhaltene glaskeramisch beschichtete Edelstahlblech kann dann zu den Täfelungselementen umgeformt und zugeschnitten werden, aus denen dann die Innenauskleidung an der Innenwandung der Lackierkabine aufgebaut wird. Die dünne Glaskeramikschicht lässt aufgrund der homogenen Haftung an dem Edelstahlblech das Abkanten und/oder Schneiden zu, ohne rissig zu werden oder sich abzulösen.
Bei diesem Verfahren kann das Auftragen der Beschichtung im Rahmen des Sol-Gel-Prozesses durch Tauchen der Täfelungselemente, durch Aufrollen oder durch Spritzen erfolgen.
Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitende Figur dargelegt. Der Bezug auf die Figur in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Die Figur ist lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
Dabei zeigt:
Unter Glaskeramik wird hier ein teilkristalliner Werkstoff verstanden, der im So-Gel-Prozess durch unvollständige Kristallisation im Rahmen der Kondensation der Schicht durch die Temperaturbehandlung gebildet wird. Dabei entsteht eine teils glasige, teils polykristalline Struktur aus Siliziumdioxid (SiO2), welche farblos und transparent ist. Das Prinzip des Sol-Gel-Prozesses ist wie folgt:
Das Ausgangsmaterial, ein Orthosilikat, wird zu einem Sol hydrolysiert, woraufhin das aus dem Sol entstehende Gel aus einer intermediären Spezies gebildet wird. Aus dem Gel wird durch die Temperaturbehandlung (ΔT) die glaskeramische Schicht auskondensiert.
Die in der Figur dargestellte Lackierkabine
Die Wände und die Decke der Lackierkabine
Die Glaskeramikschicht
Die Innenwandung respektive Innenauskleidung der Lackierkabine werden mittels eines Sol-Gel-Prozesses mit einer Schicht versehen, die dann dort eingebrannt, bzw. keramisiert wird. Diese Schritte können vor dem Umformen und Beschneiden der Edelstahl-Blechtafeln
Das Applizieren der glaskeramischen Beschichtung kann weitgehend unabhängig von Form und Größe der zu beschichtenden Objekte erfolgen. Zudem ist es möglich, beschädigte Stellen vor Ort zu reparieren.
Weitere Vorteile in der glaskeramischen Beschichtung liegen in ihrer Temperaturbeständigkeit (bis 500°C), und dass sie unbrennbar und feuerbeständig ist, so dass sich im Brandfall keine Gase oder Dämpfe entwickeln. Ferner ist die glaskeramische Beschichtung unempfindlich gegen Alterung, UV-Strahlen und Chemikalien mit Ausnahme von Flusssäure und konzentrierter Natronlauge.
Als glaskeramische Beschichtung für die Innenauskleidung der Lackierkabine kommt beispielsweise Poliant® in Frage, erhältlich von Poligrat, eine glaskeramische Beschichtung für Metalloberflächen. Poliant® ist eine transparente, anorganische Beschichtung aus Siliziumdioxid (SiO2).
Die beschichteten Metalloberflächen werden unsichtbar und dauerhaft vor Verschmutzung geschützt und der Reinigungsumfang wird minimiert. Verunreinigungen durch Sprühfarben können mit einfachen Reinigungsmitteln rückstandsfrei entfernt werden.
Zur Veranschaulichung der Verbesserung der Abreinigungsfähigkeit der beschichteten, im Vergleich zu unbeschichteten Edelstahloberflächen, wurden Versuche mit verschiedenen Lacksystemen, verschiedenen Reinigungsmethoden und Spülmedien durchgeführt. In den nachfolgenden Tabellen 1 und 2 sind die Ergebnisse der Reinigungsversuche der unbeschichteten Edelstahloberfläche beziehungsweise der beschichteten Edelstahloberfläche aufgeführt.
Die Beschichtungsstoffe, die zur Durchführung der Versuche auf das beschichtete und unbeschichtete Edelstahlsubstrat appliziert wurden, sind Füller, Basislack und 2K Klarlack einer Automobilserie und ein 2K Topcoat Flugzeuglack.
Da ein Lack generell beständig sein und sich nicht vom Untergrund ablösen soll, bildet er mit dem Untergrund eine feste Schicht. Bei 2K-Lacken handelt es sich um Zweikomponentensysteme, bei denen das Bindemittel aus Harz und Härter besteht.
Wie aus der nachfolgenden Tabelle 1 ersichtlich wird, wurden nach Trocknung der Beschichtungsstoffe verschiedene Reinigungsmethoden untersucht, um das Overspray von dem unbeschichteten Edelstahlsubstrat abzureinigen. Bei den Reinigungsmethoden kamen eine Spritzflasche, eine Hochdruckbecherpistole und ein Abwischtuch unter Verwendung des jeweilig angegebenen Spülmediums zum Einsatz. Die Spritzflasche wurde mit schwachem Druck 5 Sekunden lang betätigt; die Hochdruckbecherpistole 5 Sekunden lang in 5 cm Abstand einmal mit 2 bar und einmal mit 5 bar betätigt. Mit dem Abwischtuch (Polytex®) wurde das Edelstahlsubstrat kreisend mit schwachem Druck in 20 Zyklen bearbeitet. Zudem wurde eine Haftungsprüfung (ohne Spülmedium) mit einem schwach angedrückten Polyester-Klebeband durchgeführt.
Lediglich im Falle des Füller-Oversprays auf dem unbeschichteten Edelstahlsubstrat konnte mit dem Spülmedium B (13% Butylglykol und 87% vollentsalztes Wasser) eine teilweise Enthaftung (indiziert mit 1 in der Tabelle) bei der Reinigungsmethode „Abwischen mit Tuch” erzielt werden. Bei allen anderen Lacken, Spülmedien und allen anderen Reinigungs- und Testmethoden konnte keine Enthaftung (indiziert mit 0 in der Tabelle) des Oversprays festgestellt werden.
1) 5 Sekunden mit schwachem Druck;
2) 2 bar, 5 sec, Rundstrahl, 5 cm Abstand;
3) 5 bar, 5 sec, Rundstrahl, 5 cm Abstand;
4) Polytex, 20 Zyklen, kreisend mit schwachem Druck;
5) mit Polyester-Klebeband schwach angedrückt, Test ohne Spülmedium.
Für das glaskeramisch beschichtete Edelstahlsubstrat wird hingegen aus der Tabelle 2 ersichtlich, dass dort deutlich verbesserte Enthaftungsresultate erhalten werden.
Das Füller-Overspray konnte mit Spülmedium B sowohl mit der Hochdruckbecherpistole bei 5 bar als auch durch „Abwischen mit Tuch” vollständig enthaftet werden.
Für den Basislack konnte mit der Hochdruckbecherpistole bei 5 bar schon bei der Verwendung von VE-Wasser (Spülmedium A) eine minimale Enthaftung bei einem von drei Versuchen (0*) festgestellt werden, mit Spülmedium B erzielte die gleiche Testmethode eine teilweise Enthaftung. Hingegen konnte durch „Abwischen mit Tuch” bei beiden Spülmedien vollständige Enthaftung erzielt werden.
Die Versuche, das 2K Klarlack-Overspray von dem beschichteten Edelstahlsubstrat zu entfernen, ergaben für die Hochdruckbecherpistole bei 2 und 5 bar mit Spülmedium C (Universalverdünnung) eine vollständige Enthaftung im Sprühbereich und Anlösen des Spritznebels in der benässten umgebenden Fläche (2**) und eine vollständige Enthaftung für „Abwischen mit Tuch” mit Spülmedium C. Mit Spülmedium A konnte für den 2K Klarlack mit der Hochdruckbecherpistole, 5 bar, eine vollständige Enthaftung bei einem von fünf Versuchen festgestellt werden, vier Versuche blieben ohne Enthaftung (2*).
Lediglich der 2K Topcoat Flugzeuglack zeigte bei keiner der Reinigungsmethoden eine Enthaftung.
Dafür konnte im Haftungstest mit dem Polyester-Klebeband eine teilweise Enthaftung auch bei dem 2K Topcoat Flugzeuglack festgestellt werden, während die Lacke der Automobilserie, Füller, Basislack und 2K Klarlack, in der Haftungsprüfung vollständige Enthaftung zeigten.
1) 5 Sekunden mit schwachem Druck;
2) 2 bar, 5 sec, Rundstrahl, 5 cm Abstand;
3) 5 bar, 5 sec, Rundstrahl, 5 cm Abstand;
4) Polytex, 20 Zyklen, kreisend mit schwachem Druck;
5) mit Polyester-Klebeband schwach angedrückt, Test ohne Spülmedium;