METHOD FOR COATING SOLID BODIES WITH LUBRICANTS

Abstract: The present invention relates to a method for coating solid bodies with lubricants in a manner which is selective in terms of quantity and location, by applying electrostatic methods. <IMAGE>

Description: Verfahren zum Beschichten fester Körper mit Schmiermitteln Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum mengenmässig und örtlich selektiven Beschichten fester Körper mit Schmierstoffen durch Anwendung elektrostatischer Verfahren. Das Beschichten durch elektrostatische Verfahren ist bekannt. Es sind zahlreiche Verfahren beschrieben worden, nach denen Farb-, Lack-, Kunststoff- und andere Beschichtungen mittels elektrostatischer Felder aufgebracht werden können. So wird in DE-OS 28 04 633 eine Vorrichtung zum elektrostatischen Aufbringen einer flüssigen Farbe beschrieben, wobei Schaum- und Bläschenbildung in der aufgebrachten Farbschicht vermieden werden sollen. In DE-OS 28 41 400 wird ein Verfahren beschrieben, um eine Kunststoffbeschichtung im elektrostatischen Feld in dünner gleichmässiger Schicht auf einem Körper aufzubringen. Hierzu wird ein auf einem Träger befindlicher geschmolzener Kunststoff an einem zu beschichtenden Körper im elektrostatischen Feld vorbeigeführt, wobei sich der flüssige Kunststoff auf dem Körper ablagert. Auch das elektrostatische Aufbringen flüssiger, organischer Schmierstoffe ist bereits beschrieben worden. So kann man nach DE-OS 24 33 006 einen elektrostatisch aufgeladenen Flüssigkeitsnebel eines Schmierstoffes in einer elektrostatischen Kammer auf einem Blech, einem Metallband oder einer Metallplatte abscheiden. Bei diesem Verfahren ist zwar eine mengenmässige Dosierung in gewissem Umfang möglich, jedoch wird die gesamte in der Kammer befindliche Metallfläche von dem angewendeten Schmiermittel bedeckt. In DE-OS 27 32 009 wird ein Verfahren beschrieben, um für Verpackungszwecke Feinstblech mit einer physiologisch unbedenklichen, dünnen, schützenden Schicht zu bedecken. Hierbei wird das Blech in Bandform bei einer bestimmten Bandgeschwindigkeit elektrostatisch beschichtet. Auch bei diesem Verfahren erfolgt die Beschichtung der gesamten Bandfläche. Über den geschilderten Stand der Technik hinaus besteht in zahlreichen Technologien, in denen eine Schmierung der zu verarbeitenden festen Körper erforderlich ist, ein Bedürfnis des Fachmanns, nicht nur Oberflachenbeschichtungen in fein verteilter, gleichmässiger Schicht, sondern eine solche Beschichtung auch örtlich begrenzt vornehmen zu können, nämlich nur an den Stellen, an denen die Schmierung tatsächlich erforderlich ist. Nach dem Stand der Technik verwendet man zum örtlich begrenzten Aufbringen von Schmiermitteln übliche nicht elektrostatisch arbeitende Schmiermittelpistolen, welche an bestimmten Stellen zu bestimmten Zeitpunkten eine nicht genau dosierbare Schmiermittelmenge auf den zu schmierenden Körper abgeben. Das Schmiermittel wird hierbei punktförmig aufgebracht oder auf einen in der Grösse nicht exakt eingrenzbaren Bereich aufgesprüht. Mit diesen Massnahmen sind erhebliche Mangel verbunden, wie z.B. das Vorliegen des Schmiermittels in Bereichen, auf denen dieses unerwünscht oder von Nachteil ist, wobei gegebenenfalls das Schmiermittel von diesen Stellen vor der Weiterverarbeitung durch Reinigen mit Lösungsmitteln wieder entfernt werden muss. Nachteilig ist ferner ein zu grosser Verbrauch an Schmiermitteln, die Emission des Schmiermittels in den Arbeitsraum, verbunden mit entsprechender Umweltbelastung, oder Verschmierungen und Verharzungen des nicht entfernbaren überschüssigen Schmiermittels, welche die Weiterverarbeitung der zu schmierenden Körper erschweren. Die geschilderten Schwierigkeiten treten insbesondere in technischen Bereichen auf, in denen Schmiermittel als Ziehmittel z.B. beim Tief- und Streckziehen oder als Umformschmierstoffe, z.B. beim Schmieden, Kaltfliesspressen, Drahtziehen und Rohr walzen eingesetzt werden. Figur 1 stellt als Beispiel einen zu schmierenden Tiefziehvorgang dar. Figur 2 stellt ein Beispiel einer erfindungsgemässen örtlich und zeitlich begrenzten Schmierung eines ebenen Bleches dar. In Figur 1 ist erläutert, wo räumlich begrenzt eine sehr gute Schmierung und wo kein Schmiermittel vorliegen soll. So ist im Bereich von Ziehringinnenseite und Blech eine gute Schmierung zur Verformung des Bleches erforderlich, während eine solche im Bereich des Stempelbodens unerwünscht ist. Natürlich wird auch keine Schmierung im Bereich ausserhalb der zu verformenden Stellen benötigt. Das Tiefziehen spielt eine bedeutende Rolle beispielsweise im Karosseriebau. Es ist Stand der Technik, dass tiefgezogene und streckgezogene Karosserieteile ohne zwischengeschaltete Reinigung direkt zur Rohkarosserie zusammengebaut werden. Der Zusammenbau erfolgt sowohl durch Schweissen als auch Kleben. Für beide Verarbeitungen sind Reste von Ziehfetten von grossem Nachteil. An Ziehfette wird daher unter anderem die Forderung der Verträglichkeit mit dem Kleber gestellt. Diese Forderung ist jedoch bei der Vielzahl vorhandener Kleber häufig schwer zu erfüllen. Verbleibendes überschüssiges Sdrier- mittel führt zu einem weiteren Nachteil, nämlich zur Auflösung von Ziehmittel im Lackbad, das zur Lackierung der Karosserie dient. Dies hat eine nicht einwandfreie Lackierung zur Folge. Figur 1 macht deutlich, dass ein grosses Bedürfnis für eine Lösung der Aufgabenstellung besteht, Schmierstoffe nicht nur in der erforderlichen dünnen Schicht und gleichmässigen Verteilung, sondern auch in der erforderlichen räumlichen Begrenzung auf feste, weiter zu verarbeitende Körper aufzubringen. Obgleich gerade in der metallverarbeitenden Industrie, insbesondere im Autobau weltweit in riesigem Umfang Verformungen mit Hilfe von Ziehmitteln vorgenommen werden, steht zu Zeit noch keine befriedigende Lösung der genannten Aufgabe zu Verfügung. Auf einem weiteren Gebiet ist die oben genannte Aufgabe ebenfalls nicht zufriedenstellend gelöst, nämlich im Bereich von in heissem Zustand um- oder zu verformenden Gegenständen. Auch bei Verformungsvorgängen im Temperaturbereich von über 1000"C werden Schmiermittel eingesetzt, wie z.B. Graphit, gewisse Pigmente, Talkum, Kreide, Molybdänsulfid, Borsaure, Kalk, Glaspulver u.a. die ggfs. in Pulverform oder als Suspension in verschiedenen Trägerflüssigkeiten vorliegen können. Diese Mittel dienen sowohl als Schmier- als auch als Trennmittel und werden nach dem Stand der Technik auf die zu verformende Stelle und deren Umgebung - wie bereits oben beschrieben aufgesprüht. Durch die hohe Temperatur wird ein Teil des Umformschmierstoffs verdampft und gelangt in den Arbeitsraum als Emission. Auch hier besteht ein Bedürfnis nach einem Verfahren, das die Nachteile des Standes der Technik ausschaltet. Gemäss vorliegender Erfindung wird nunmehr ein Verfahren zur Verfügung gestellt, dass eine befriedigende Lösung der geschilderten Aufgabe darstellt, nämlich ein Verfahren zum mengenmässig und örtlich selektiven Aufbringen von Schmiermitteln auf feste Körper, dadurch gekennzeichnet, dass man das Schmiermittel in flüssiger zerstäubter Form oder fester pulverförmiger Form unter Verwendung eines elektrostatischen Feldes auf den festen Körper aufbringt, wobei die mit dem Schmiermittel zu behandelnden Stellen des festen Körpers zeitlich und örtlich begrenzt, einem elektrostatischen Feld und/oder einer Änderung eines elektrostatischen Feldes ausgesetzt werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann das Schmiermittel mit an sich bekannten elektrostatisch arbeitenden Vorrichtungen aufgebracht werden. So kann eine Spritzvorrichtung eingesetzt werden, in der das aufzubringende feste oder flüssige Schmiermittel elektrisch aufgeladen wird und auf einen Körper aufgebracht wird auf dem örtlich und zeitlich begrenzt eine entgegengesetzte Ladung hervorgebracht wird, so dass nur im Bereich der Ladung das Schmiermittel festgehalten wird. Nach dem Einsatz eines räumlich begrenzten elektrischen Feldes kann erfindungsgemäss unmittelbar nach dem Aufbringen des Schmiermittels überschüssiges Schmiermittel von der Aufgabe vorrichtung abgesaugt und der Wiederverwendung zugeführt werden. Nach Durchlaufen der Aufbringvorrichtung kann nunmehr der Körper der Weiterverarbeitung zugeführt werden, z.B. dem Tief- und Streckziehen, wobei nunmehr nur an den Stellen Schmiermittel vorhanden ist, an denen es benötigt wird. Durch die angewendete Dosierung lässt sich an den gewünschten Stellen eine gleichmässige Schmiermittelbeschichtung aufbringen in der gewünschten Dicke. Auch im Falle der heissen Verformung kann erfindungsgemäss ebenfalls durch Anlegen eines elektrostatischen Feldes in der erforderlichen Stärke, räumlich und mengenmässig begrenzt, unter weitgehender Vermeidung von Emissionen die gewünschte Beschichtung vorgenommen werden. Elektrostatische Aufgabevorrichtungen können sich auch an mehreren Stellen bzw. Seiten des Körpers befinden, der mit Schmiermittel zu behandeln ist. Wesentlich ist, dass die mit dem Schmiermittel zu behandelnden Stellen des Körpers, örtlich und zeitlich begrenzt, einem elektrischen Feld und/oder einer Änderung eines elektrostatischen Feldes ausgesetzt werden. Auch ein Verfahren, wie es in der DE-OS 28 41 400 beschrieben ist, kann beispielsweise unter den genannten Vorraussetzungen erfindungsgemäss angewandt werden. örtlich begrenzte Beschichtungen können jedoch auch durch Vorschalten von Blenden vorgenommen werden. Die geschilderten Verfahren sind beispielhaft, jedoch nicht als einschränkend anzusehen. Als zu beschichtende Körper seien beispielhaft, jedoch nicht einschränkend genannt: Bleche, Platten, wobei diese beispielsweise in Form von Folien und Bändern, jedoch auch in vorgestanzter Form vorliegen können, Karosserieteile, Drähte, Blöcke, sonstige Körper, Behälter, Rohre, Töpfe, Bestecke u.a. Die Körper können aus Metallen angefertigt sein, jedoch auch beispielsweise aus Kunststoffen. Bei den Schmierstoffen handelt es sich erfindungsgemäss im allgemeinen um feste Schmierstoffe, wie. z.B. Paraffine, ferner Wachse, wie z.B. Ester-, Amid-, Etherwachs, Montanwachs u . Chlorparaffine, höher siedende organische Säuren, Alkohole, Ketone u.a.,ferner Polyisobutene , Silicone, tierische u. pflanzliche Fette, synthetische Fette u.a., ferner organische oder anorganische Pigmente, Borsäure, Kalk, Talkum, Kreide, organische und anorganische Polymere, Molybdänsulfid, Graphit, Glas u.a., wobei diese Feststoffe bevorzugt als Pulver angewendet werden. Die Feststoffe können jedoch auch z.B. in Form von Suspensionen angewendet werden. Ferner können die Schmiermittel Zusätze enthalten, wie z.B. Korrosionsschutzmittel, Inhibitoren u.a. Die Schmierstoffe können jedoch auch in Mikrokapseln eingeschlossene flüssige Schmierstoffe sein. Die Schmierstoffe können jedoch auch flüssig sein, und beispielsweise aus Kohlenwasserstoffen bestehen, ferner aus Siliconölen, tierischen und pflanzlichen Ölen, synthetischen Ölen, Flüssigwachsen u.a. Die genannten Schmiermittel sind beispielhaft, jedoch nicht limitierend anzusehen. Mit Hilfe der Figur 2 soll beispielhaft das erfindungsgemässe Verfahren näher erläutert werden. Ein Trägerband (1) aus elektrostatisch gut aufladbarem Kunststoff, beispielsweise einer Folie oder einem Gewebe, wird bei Vorrichtung (2) elektrostatisch aufgeladen. Anschliessend wird bei (3) pulverförmiges oder granulatförmiges Schmiermittel aufgegeben. Überschüssiges Schmiermittel fällt an der ersten Umlenkrolle des Trägerbandes ab und wird über Auffang- und Rückfördereinheit (5) zurückgewonnen. Es verbleibt eine der Aufladung des Trägerbandes entsprechend starke Materialschicht auf dem Trägerband. Dieses kann durch Trennstücke (4) in Segmente unterteilt werden, um Zonen unterschiedlicher Ladung zu erzeugen und diese voneinander zu trennen. Senkrecht zur Bewegungsrichtung des Trägerbandes bewegt sich ein mit Schmiermittel örtlich und mengenmässig selektiv zu beschichtendes Blech (7). Oberhalb des Trägerbandes befinden sich Entladungselemente (6). Das Blech ist durch Gegenpolbrüsten (8) als Gegenpol geschaltet. Durch entsprechende Umpolung der einzelnen Entladungselemente kann örtlich selektiv ein elektrostatisches Feld erzeugt oder geändert werden, das dazu führt, dass an diesen Stellen Schmiermittel von dem Trägerband auf das Blech gelangt. tiberschüssiges Pulver kann an Vorrichtung (11) abgestreift werden. (9) stellt eine Blechtransporteinheit dar. Im allgemeinen kommt das Blech während des Aufbringtaktes zum Stillstand. Es können sich jedoch sowohl das Trägerband als auch das Blech grundsätzlich während des Aufbringens bewegen, wobei die Steuerung der Entladungselemente (6) entsprechend angepasst sein muss. Die Stillstandtakte liegen im allgemeinen zwischen 0,1 bis 30 sec., vorzugsweise zwischen 0,5 bis 10 sec. Das elektrostatische Feld kann erfindungsgemäss sowohl durch Gleichstrom als auch durch Wechselstrom erzeugt werden. Die anzulegende Spannung muss entsprechend dem Abstand zwischen Trägerband und Blech, aufzubringender Schmiermittelmenge und Art des Trägerbandmaterials variiert werden. Trägerbandgeschwindigkeit und Schichtdicke auf dem Trägerband sind dem Bedarf an Schmiermittel-Schichtdicke auf dem zu beschichtenden Blech anzupassen. Beispielhaft wurde bei einer Blechbeschichtung eine Spannung von 4000 Volt eingestellt, bei einem Abstand zwischen Blech und Trägerband von 1 mm. Durch entsprechende Spannvorrichtungen und Führungshilfen können auch gewölbte Bleche oder Körper, mit Schmiermittel örtlich und mengenmässig selektiv beschichtet werden. Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist die Beschichtung mit Sprühelektrodenelementen anstelle der in Figur 2 dargestellten Kondensatorplatten. Auch elektrostatisch arbeitende Spritzpistolen oder bestimmte Raster können anstelle des in Figur 2 dargestellen Trägerbandes erfindungsgemäss eingesetzt werden. Durch das erfindungsgemässe Verfahren können erstmals im Schmiermittelbereich, insbesondere im Kalt- und Heissverformungsbereich die geschilderten Mangel des Standes der Technik überwunden werden.

Claims: Verfahren zum Beschichten fester Körper mit Schmiermitteln Patentansprüche ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ sIS J 1. Verfahren zum mengenmässig und örtlich selektiven Aufbringen von Schmiermitteln auf feste Körper, dadurch gekennzeichnet, dass man das Schmiermittel in flüssiger zerstäubter Form oder fester pulverförmiger Form unter Verwendung eines elektro statischen Feldes auf den festen Körper aufbringt, wobei die mit dem Schmiermittel zu behandelnden Stellen des festen Körpers zeitlich und örtlich begrenzt, einem elektrostati schen Feld und/oder einer Änderung eines elektrostatischen Feldes ausgesetzt werden. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Schmiermittel Ziehschmiermittel vorzugsweise in feiner Ver teilung eingesetzt werden. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Schmiermittel Umformschmierstoffe vorzugsweise in feiner Verteilung eingesetzt werden. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Aufbringen der Schmiermittel aus einem oder mehreren elektrostatisch arbeitenden Spritzgerä ten besteht. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar nach dem Aufbringen des Schmiermittels über schüssiges Schmiermittel von der Aufbringvorrichtung entfernt wird. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anwendung desselben bei der Blechumformung und Massivumformung von Metallen und Kunstoffen erfolgt.

Inventors: ENZ, H.-PETER, LINK, HELMUT, DR.
Applicants: LICHTENBERG & CO CHEMISCHE FABRIK ZWEIGNIEDERLASSUNG DER UK-MINERALOELWERKE WENZEL & WEIDMANN GMBH, ESCHWEILER
Application year: 1986
Main classification: B05D1
IPC codes: B05D5, F16N15, F16N7, B05D1