Elektrophoretisches Lackierverfahren Das elektrophoretische Lackieren beruht darauf, dass kolloide Pigment- und Bindemittelteilchen, in flüssigem Medium dispergiert, unter .der, Wirkung eines -elektrischen Feldes eine elektrische Ladung aufnehmen und an eine der mit dem Medium in direkter Verbindung stehenden Elektroden wandern.
Das Vorzeichen der Teilchenladung, das die Wande rungsrichtung bestimmt, ist bei den elektrophoreti- schen Tauchverfahren, .die in, wässrigem Medium; arbeiten, im allgemeinen negativ; die Teilchen wan dern daher zur Anode, welche durch den zu lackie renden Gegenstand gebildet wird. Dort kommen sie nach Berührung mit der, Elektrode zur Entladung, schlagen sich auf derselben nieder und bauen nach und nach den Beschichtungsfilm auf.
Die elektrophoretisehe Beschichtung wird in Tauchbecken durchgeführt, die mit wasserverdünn tem Elektrophorese Lack gefüllt sind. In diese Tauchbecken werden die metallischen Werkstücke eingeführt und als Anode geschaltet. Das Tauchbek- ken selbst dient im allgemeinen als Kathode, jedoch ist es auch möglich, in das Becken metallische Leiter als Kathoden gesondert einzuhängen.
Die aus. Pigment- und Bindemittelteilchen mög lichst gleicher Wanderungsgeschwindigkeit bestehen den Elektrophorese-Lacke werden, wie bereits er wähnt, aus wässrigem Medium appliziert. Während Laboratoriumsversuche mit den meisten was.server- dünnbaren Lacken hei beliebigen Konzentrationen befriedigend verlaufen, ergeben sich beim Übergang zum technischen Masstab Schwierigkeiten,
bei spielsweise um die Beschichtungsbäder über längere Zeit konstant und damit in störungsfreier. Funktion zu halten. Die Beschichtungsbäder werden im allge meinen mit entsalztem Wasser und einem relativ niedrigen Festkörpergehalt von 8-15 % hergestellt. Durch diese hohe Verdünnung ist der Tauchbecken- inhalt
wasserdünn und läuft vom stromlos einge4 tauchten Werkstück fast restlos wieder ab. Rein mechanisch ausgetauchter Lack wird,dadurch .auf .den Werkstücken weitgehend vermieden. Bei der niedri gen Viskosität des Beckeninhalts haben die Feststoffe allerdings eine hoheAbsetzneigung und müssendurch wirkungsvolle Umwälzung in Schwebe gehalten wer den.. Zweckmässig lässt man den Beckeninhalt z. B.
über einen überlauf abfliessen und pumpt den im Auffangbehälter gesammelten Lack kontinuierlich wieder unterhalb des Flüssigkeitsspiegels in, das Bek- ken zurück. Aus dem Bad, das einen Festkörperge- halt von 8-15 % aufweist,
werden im allgemeinen Lackfilme mit bis zu 95 % der festen Bestandteile und nur einem kleinen Teil Wasser abgeschieden.
Das Beschichtungsbad verarmt also während der Elektrophorese an Lacksubstanz, und für eine gleich mässige Zuführung von neuem Festkörper muss so mit Sorge getragen werden.
Die elektrophoretische Beschichtung wird im all- gemeinen bei einer Spannung von 80 bis 150 Volt und Stromstärken von 20 bis ca. 60 Ampere pro m2 durchgeführt. Die Verweilzeit im Becken beträgt wenige Minuten, und Temperaturen im Bereich der normalen Raumtemperatur haben sich als vorteilhaft erwiesen.
Beim elektrophoretischen Lackierverfahren dient das Wasser. nur als Medium für die aus Bindemittel und Pigment zusammengesetzten Lackteilchen. Auf den Metalloberflächen wird weitgehend. wasserfreier Lack niedergeschlagen, welches Ergebnis u. a.
durch das Auftreten elektroosmotischer Erscheinungen be günstigt wird. Der Festkörpergehalt des Lacküberzu ges nach Beendigung .des Beschichtungsvorganges und. Entnahme .der Werkteile .aus ,dem Becken, beträgt somit etwa 95 %. Beim Einbrennen des so erhaltenen Überzugs entsteht ein glatter porenloser Film.
Beim elektrophonetischen Lackierverfahren wird' als Medium nicht Leitungswasser, sondern erstio nisiertes Wasser verwendet, um die elektrolytische Leitfähigkeit des Beschichtungsbades auf einem nied rigen Wert zu halten.
Trotzdem liegt durch die suspendierten oder gelösten Lackbestandteile eine solche Ionenkonzentration und ein pH-Wert vor, dass an der Anode neben den elektrisch negativ aufgela denen Kolloidteilchen messbare Mengen an OH-Io- nen entladen werden. Dadurch tritt an derAnode eine Sauerstoffentwicklung auf, die sich durch einen Schaumbelag auf den aus dem Tauchbad entnomme- nen Werkstücken äussert.
Dieser Belag muss vor dem Einbrennenr entfernt werden, was im allgemeinen durch mehrfaches Abspülen mit Wasser erfolgt.
Im allgemeinen wurde bislang so vorgegangen, dass der aus dem Tauchbad entnommene Gegenstand zunächst mit Leitungswasser abgespritzt und danach mit entsalztem Wasser übersprüht wurde.
Nach einer anderen Ausführungsform wurde die Spülung nach dem Gegenstromprinzip vorgenommen, indem reines Wasser nur für die Schlussspülung verwendet und die schon benutzten und mit Tauchlack angereicherten Wasser zum Vorspülen der dem Becken frisch ent nommenen Teile verwendet wurden. Beide Verfahren benötigten erhebliche Mengen an, entsalztem Wasser,
und die dabei resultierenden Abwässer müssen vor dem Ablassen in das Kanalsystem gereinigt werden.
Es wurde nun gefunden, dass der für. das elektro phonetische Lackierverfahren notwendige Spülvor gang wesentlich vereinfacht und. verbilligt werden kann, indem man den mit einer Schaumschicht be hafteten, aus dem Tauchbad entnommenen Gegen stand mit der Tauchlösung selbst überspült, worauf getrocknet und vingebrannt werden kann. Überra schenderweise erhält man:
so unter Umgehung der bisher als notwendig befundenen Spülvorgänge mit reinem Leitungswasser und erstionisiertem Wasser einen einwandfreien Lack, gleichzeitig erzielt man folgende weiteren Vorteile: Es werden geringere Wassermengen, verbraucht;
der Raumbedarf :der gesamten Lackieranlage wird bedeutend verringert; die Abwasserreinigung entfällt praktisch, da das Tauchbad im Kreislauf geführt und nur gelegentlich zur Aufbereitung und Erneuerung teilweise abgezogen wind.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann mit be sonderem Vorteil so gestaltet werden, dass der für die Tauchbadumwälzung bereits benötigte Kreislauf der Badflüssigkeit über die Flutvorrichtung im Wasch tunnel geführt wird.
Anstatt die Badflüssigkeit durch die der Überfallstelle des Tauchbeckens nachgeord nete Pumpe direkt wieder in das Tauchbecken zu pumpen, wird die Ballflüssigkeit zu den Flutdüsen im Waschtunnel geleitet.
Nach dem Überfluten der Objekte gelangt die Ballflüssigkeit in freiem Fall in: ein trichterförmiges Sammelbecken. Von dort wird sie durch eine weitere Pumpe in :das Tauchbecken gefördert, wobei die notwendige Badumwülzung be wirkt wird.
Wie Versuche gezeigt haben, kann mit dem erfin- dungsgemässen Verfahren die Wirtschaftlichkeit des Elektrophorese-Tauchlackierems wesentlich verbes sert werden.
Es ergibt sich eine .beträchtliche Verbes- serung der Wirtschaftlichkeit vor allem bei den Be triebskosten aus folgenden Faktoren: a) Wegfall der Kosten für den Verbrauch an ge- wöhnlichem Waschwasser bei der sonst notwendigen Vorwaschung.
b) Wegfall der Kosten für den Verbrauch an erst ionisiertem Spülwasser für das Nachspülen durch Sprühdüsen.
c) Wegfall der Betriebskosten für die Neutralisie- rung des Abwassers in :der Abwasser-Neutralisations- anlage.
,d) Verminderung des Verbrauches an elektrischer Energie.
Sodann ergibt sich eine bessere Wirtschaftlichkeit durch Verminderung der notwendigen Investitionen und geringeren Raumbedarf der, gesamten Lackieran lage.
Weiterhin kann das erfindungsgemässe Verfahren bei Anlagen mit Taktbetrieb auch so angewendet werden, dass die elektrophonetisch beschichteten Objekte nach dem Ausfahren aus dem Tauchbad. noch einmal - jedoch ohne Stromeinwirkung - in das Bad eingefahren werden.
Die rein mechanische Einwirkung der Badflüssigkeit beim zweitem, stromlo- sen Ein, und Austauchen genügt, um den Schaum von der Oberfläche zu entfernen und die Oberfläche so zu benetzen, dass beim Trocknen im Konvektions oder Infra-Ofen eine einwandfreie Lackoberfläche entsteht.
Man wird im .allgemeinten mit einem Taktbetrieb von ca. 90 Sekunden Intervall für den Tauchvorgang und .das elektrophonetische Beschichten rechnen.
Diese Anwendungsart des erfindungsgemässen Verfahrens kommt vor allem dann in Betracht, wenn der Durchsatz aus fabrikatonischen Grüniden ohnehin eine längere Taktzeit benötigt, da sich für diese Aus führungsart die doppelte Taktzeit von mindesteins 180 Sekunden- ergibt.
Die genannte Anwendungsart ist also vor allem dann nutzbringend. :anzuwenden, wenn die Dauer der Taktzeit keine kritische Rolle spielt.
Bei sehr grossen Tauchbecken, etwa über 10 Tonnen Badinhalt, welche eine intensivere Badum- wälzung erfordern, lässt sich die Entnahme der Bad flüssigkeit für das Fluten im Waschtunnel auch als Bypass zur Badümwälzung anordnen,
wodurch eine Freizügigkeit in der Bestimmung der für das Fluten zu verwendenden Flüssigkeitsmenge entsteht, da sie dann nicht mehr der für eine ausreichende Ballum- wälzung notwendigen Menge gleich sein muss.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsge- mässen Verfahrenes besteht bei .ausreichendem Platz auch darin, dass bei kontinuierlichem. Durchlaufbe- trieb nach dem Elektrophorese-Tauchbad die Objekte am Kettenförderer durch eine zweite Wanne mit dem gleichen Badinhalt geführt werden. In die sem Falle entstehen zwar die Kosten der Investition für ein, zweites Tauchbecken,
dafür verdoppelt sich aber die Produktionsmenge pro Zeiteinheit und ver glichen mit der Verfahrensanwendung in einem Fluttunnel entfällt die Investition für die Sprühvor richtung sowie für die zweite Pumpe, da der Ballin- halt beider Becken mit der gleichen Pumpe umge wälzt wird.