Vorrichtung zur elektrophoretischen Beschichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrophoretischen Beschichtung von Gegenständen, wobei der zu beschichtende Gegenstand als Anode dient und die Kathode als Hohlkörper mit mindestens einer Austrittsöffnung ausgebildet ist.
Die elektrophoretische Lackierung ist allgemein bekannt und in zahlreichen Fachzeitschriften beschrieben (vergleiche Industriekurier , Technik und Forschung Nr. 17 (4) vom 3. Februar 1965; Farben und Lack Heft 11, Seiten 943 und 944 (1964); Heft 11, Seite 935 (1964); Heft 3, Seite 211 (1965); Industrie- und Lackierbetrieb 9. 33. Jahrgang, September 1965, Seiten 299 bis 313). Die elektrophoretische Lackierungwurde bisher vor allem im Tauchverfahren durchgeführt, wobei eine Vorrichtung verwendet wurde, die aus einem als Kathode geschalteten Tauchbecken besteht. Unter Einwirkung des Stromes wandern die Lackteilchen längs der Feldlinie des elektrischen Feldes auf die zu beschichtenden, als Anode geschalteten Formkörper zu.
Als Vorrichtung für diese elektrophoretischen Tauchlackierungen werden ein möglichst grosses, gleichzeitig als Kathode dienendes Tauchbecken, das zur Vermeidung von Verunreinigungen in einer Halle stehen sollte, Rührwerke und/oder Umwälzpumpen, um die Gleichmässigkeit des Lackes im Tauchbad zu gewährleisten, gegebenenfalls ein mit dem Tauch- bad verbundener Beruhigungsbehälter benötigt (vergleiche Farbe und Lack Heft 11, Seite 943, November 1965).
Um diesen hohen Materialaufwand herabzusetzen, wurden weiterhin Vorrichtungen entwickelt, die eine elektrophoretische Beschichtung durch Uberflutung mit Lack bzw. anderen Beschichtungsmaterialien gestatten. So wird unter anderem nach dem Gbm 1 945 522 und 1 945 523 ein zur elektrophoretischen Beschichtung verwendbarer Lack unter Sprühen, Fluten oder Rieseln auf den zu beschichtenden Form körper aufgebracht, der eine Spannungsdifferenz gegenüber dem anströmenden Lack aufweist und der bei Kontakt mit dem zu beschichtenden Formkörper elektrophoretisch abgeschieden wird. Die Austrittsöffnung für die Beschichtungsflüssigkeit ist somit als Kathode, der zu beschichtende Gegenstand als Anode geschaltet.
Der Geschwindigkeit des überströmenden Lackes sind hierbei sehr enge Grenzen nach oben gesetzt, und so steht zum Beispiel im Gmb 1 944 248 auf Seite 2, Zeilen 9 ff, dass die Strömungsgeschwindigkeit eines Überzugsma- terials beim Auftreffen auf der Oberfläche möglichst gering sein soll um die Ausbildung des Überzuges nicht zu stören.
Ähnliche Hinweise sind auch aus den Gbm 1 945 522 und 1 945 523 zu entnehmen.
Die Beschichtung spielt sich im Flutverfahren nur innerhalb einer relativ dünnen Grenzschicht an der Anode ab. Diese Grenzschicht darf durch einen zu schnell strömenden Lackstrahl nicht zerstört werden. Weiterhin ist der elektrische Widerstand des strömenden Lackes infolge der geringen Flüssigkeitsfilmdicke und des damit verbundenen geringen Querschnittes relativ hoch, so dass für die Beschichtung eine hohe Spannung angewendet werden muss.
Es wurde festgestellt, dass diese Nachteile mit einer eingangs erwähnten Vorrichtung zur elektrophoretischen Beschichtung von Gegenständen erfindungsgemäss dadurch behoben werden können, dass bei der Zuleitung der Beschichtungsflüssigkeit zwischen Pumpe und Austrittsöffnung, oder an der Austritts öffnung selbst, mindestens eine Eintrittsöffnung für die Zufuhr von Gasen vorgesehen ist.
Es ist zweckmässig, dass die Eintrittsöffnungen mit unter Druck stehenden Sammelgefässen für Gas oder mit luftkomprimierenden Pumpen in Verbindung stehen.
Vorteilhafterweise ist mindestens eine Lufteintrittsöffnung vor bzw. an der Austrittsöffnung angebracht.
Vorzugsweise weist die Austrittsöffnung einen Düsenkopf auf, der aus einer mit einer Luftzuleitungsöffnung versehenen Brause besteht.
Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes näher erläutert.
Der Lack wird in einer Injektordüse (1) mit Luft verschäumt und der Schaumstrahl gegen den zu beschichtenden Gegenstand (2) gerichtet. Die Grösse der Schaumbläschen liegt unter 0,5 mm. Der vom Gegenstand abfliessende Schaum wird in einem Auffangtnchter (3) gesammelt, durch die Schaumberu higungseinrichtung (4) verflüssigt und durch das Rohr (5) zu einer Umlaufpumpe geführt, von wo aus der Lack der Injektordüse durch die Öffnung (6) wieder zugeführt wird. Dadurch ist es möglich, dass der nicht verbrauchte Lack ständig im Kreislauf geführt wird.
Um eine übermässige Schaumbildung zu vermeiden, kann dem Lack ein Entschäumungsmittel zugesetzt werden oder der geschäumte Lack zur Beruhigung im Beruhigungsbehälter lackberieselt werden.
Die Breite des Lackitrahles und die Strömungsgeschwindigkeit richtet sich nach der gewünschten Schichtstärke, nach der Geschwindigkeit, mit der der zu beschichtende Körper durch der Lackstrahl geführt wird und dergleichen. Der Lack kann auch mit Hilfe einer Art Spritzpistole, die natürlich der Anode gegenüber kathodisch geschaltet sein muss und die eine Luftaufnahme bzw. Gasaufnahme des Lackes ermöglicht, aufgebracht werden.
Durch den austretenden Lackstrahl bzw. Beschichtungsstrahl wird Luft durch die Lufteintrittsöffnung bzw. Gas durch die Gaseintrittsöffnung angesaugt, so dass der austretende Lack bzw. Beschichtungsstrahl mit Luft bzw. Gas verschäumt ist.
Bei den Gaszuleitungsrohren bzw. Luftzuleitungsrohren erfolgt die Gas- bzw. Luftzuleitung nicht durch den Sog des austretenden Lackstrahles sondern durch unter Druck stehende Gase, zum Beispiel Luft, Sauerstoff und dergleichen, so dass diese Luftzuleitungsrohre mit unter Druck stehenden Sammelgefässen oder mit luftkomprimierenden Pumpen in Verbindung stehen müssen.
In beiden Fällen wird der Lack hierbei in einer Austrittsöffnung, beispielsweise Injektordüse, mit Luft verschäumt und der Schaumstrahl gegen den zu beschichtenden Gegenstand gerichtet. Die Grösse der Schaumbläschen sollte nach Möglichkeit 0,5 mm nicht übersteigen, und es ist dafür Sorge zu tragen, dass der Schaunufluss an zu beschichtenden Gegenständen nicht zum Stillstand kommt. Eine Stromleitung erfolgt dann über den Schaumstrahl zum beschichtenden Gegenstand. An der Grenzfläche zwischen Anode und Schaumbläschen wird der Lack in an sich bekannter Weise elektrophoretisch abgeschieden.
Zweckmässig ist die Verwendung eines Auffangbeckens bzw. Auffangbehälters unterhalb der zu beschichtenden Formteile, Werkstücke und dergleichen bzw. in Richtung der als Kathode ausgebildeten Austrittsöffnung, Schlitze oder Düsen bzw. in Richtung des austretenden Lackstrahles, das den vom Formteil bzw. von der Austrittsöffnung herablaufenden Lack aufsammelt. Die als Kathode ausgebildete Austrittsöffnung bzw. Düse und dergleichen, das Auffangbecken bzw. der Auffangbehälter für den herablaufenden Lack sind über Rohre beziehungsweise andere Zuführungsleitungen und unter Zwischenschaltung einer Pumpe oder einer ähnlichen Vorrichtung, durch die bei der Beschichtung nicht verbrauchter Lack und/ oder neuer Lack beziehungsweise Lackergänzungsflüssigkeit zu der Kathode transportiert wird, verbunden.
Zweckmässig ist, den herablaufenden Lack durch eine an sich bekannte Schaumberuhigungseinrichtung zu führen, zu verflüssigen und dann über einen Sammelbehälter zu einer Umlaufpumpe zu führen. Mit Hilfe dieser Vorrichtung können sehr hohe Strömungsgeschwindigkeiten sowie kurze Abschaltzeiten bei relativ niedrigen Spannungen erzielt werden.
Nach einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform besteht der Düsenkopf aus einer Austrittsöffnung bzw.
Düse und einer mit Luftzuleitungsöffnungen versehenen Brause, aus der ein Schaumstrahl austreten kann.
Es ist weiterhin zweckmässig, die Apparatur mit Transportbzw. Begleiteinrichtungen zu kombinieren, damit die zu beschichtenden Gegenstände zur Beschichtungsvorrichtung geführt werden können. Eine Kombination mit einer Waschoder Spülvorrichtung und einer Trocken- oder Einbrennvor- richtung ist ebenfalls zweckmässig.
Da die elektrophoretische Beschichtung unter Verwendung von Gleichstrom erfolgt, sollte die Stromversorgungsanlage so gebaut sein, dass die Gleichrichteraniage galvanisch unabhän gig vom Netz ist, um jede Polung zu ermöglichen.