NL2004669C2 - Werkwijze voor het anodiseren en kleuren van een object, alsmede object zodanig geanodiseerd. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Werkwijze voor het anodiseren en kleuren van een object, alsmede object zodanig geanodiseerd.

Gebied van de uitvinding 5 De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het anodiseren en kleuren van een object, waarbij het object wordt gevormd door ten minste twee metalen deelobjecten welke op elektrisch van elkaar gescheiden wijze met elkaar zijn verbonden voor het vormen van het object. Voorts heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een object dat conform de hierboven 10 beschreven werkwijze is geanodiseerd en gekleurd.

Anodiseren is een oppervlaktebehandeling van ondermeer aluminium en een aantal andere metalen. Het is een elektrolytisch proces waarbij het oppervlak van het metaal wordt omgevormd tot metaaloxide. Anodiseren van metalen objecten heeft vele toepassingen, waarvan een belangrijke toepassing bestaat in het 15 corrosiebestendig maken van het metaal. Ter verfraaiing van het uiterlijk is het mogelijk de oxidelaag in te kleuren.

Het kleuren vindt ofwel plaats door middel van het dompelen van het geanodiseerde product in een kleurstof, of door middel van elektrolyse waarbij een element, bijvoorbeeld tin, neerslaat in de poriën van de anodiseerlaag. Het kleuren 20 van een geanodiseerd product, met name wanneer dit gebeurt door middel van elektrolyse, is een kritisch proces waarvan het resultaat sterk afhankelijk is van veranderingen in de parameters en omgeving. Het proces verloopt relatief snel, zodat een variatie in de tijdsduur (in de ordegrootte van bijvoorbeeld een één seconde) reeds een significant kleurverschil teweeg kan brengen. Voorts is het 25 resultaat ook afhankelijk van de structuur van de onderliggende laag, de dikte van de anodiseerlaag, de temperatuur van het vloeistofbad waarin elektrolyse plaatsvindt, de druk, de concentraties van verschillende chemicaliën in de vloeistof (welke gedurende de looptijd van de elektrolyse zullen veranderen), oppervlakteverontreinigingen en vele andere parameters. Het is daarom uiterst 30 moeilijk om het kleurproces voor een serie producten goed te laten verlopen en de onderlinge kleurverschillen tussen de verschillende producten uit de serie binnen acceptabele grenzen te houden.

Omdat bij het kleuren van het object door middel van elektrolyse het 2 object dient te worden ondergedompeld in een elektrolysebad, worden geanodiseerde objecten en producten doorgaans éénkleurig ingekleurd. Het te kleuren object wordt daarbij zijn geheel ondergedompeld in een elektrolyt, en het kleurgevende element (bijvoorbeeld tin) slaat neer in de anodiseerlaag over het 5 gehele buitenoppervlak van het object.

Het meerkleurig inkleuren van een te anodiseren object is in de industrie onbekend. Het kritische kleuringsproces en ook de aard van het proces (volledige onderdompeling) vormen een obstakel in het kleurproces, dat als gevolg daarvan de mogelijkheden van het kleuren van geanodiseerde objecten en 10 producten bepaalt.

Het twee- of meerkleurig inkleuren van objecten zou een belangrijke verbreding van de toepassing van het kleurproces binnen een anodiseerproces kunnen verschaffen. Hierbij kan bijvoorbeeld gedacht worden aan het tweekleurig inkleuren van aluminiumkozijnen, waarbij de buitenzijde van het kozijn een kleur krijgt 15 die past bij het exterieur van een gebouw, terwijl de binnenzijde van het kozijn zo neutraal mogelijk gehouden wordt om te passen bij verschillende stijlen interieur die in het gebouw kunnen voorkomen. Andere toepassingen zijn eveneens mogelijk.

Samenvatting van de uitvinding 20 Het is een doel van de onderhavige uitvinding een werkwijze te verschaffen waarmee te anodiseren producten en objecten meerkleurig kunnen worden ingekleurd.

Dit doel wordt door de onderhavige uitvinding bereikt doordat deze voorziet in een werkwijze voor het anodiseren en kleuren van een object, waarbij het 25 object wordt gevormd door ten minste twee metalen deelobjecten welke op elektrisch van elkaar gescheiden wijze met elkaar zijn verbonden voor het vormen van het object, waarbij de werkwijze de stappen omvat van: het elektrisch verbinden van een eerste deelobject van de ten minste twee deelobjecten met een anode; het verschaffen van een verbreekbare elektrische verbinding tussen de anode en één of 30 meer te anodiseren verdere deelobjecten van de ten minste twee deelobjecten; het anodiseren van het object in een anodiseerbad voor het vormen van een anodiseerlaag op de ten minste twee deelobjecten; het kleuren van de anodiseerlaag in een elektrolysebad voorzien van een kathode middels het onderdompelen van het 3 object en het aanleggen van een elektrisch spanningsverschil tussen de anode en de kathode voor het onderwerpen van het object aan een elektrolysebewerking; het vóór of tijdens het kleuren verbreken van de verbreekbare elektrische verbinding voor het voortbrengen van een verschil in de tijdsduur waarin het eerste deelobject is 5 onderworpen aan de elektrolysebewerking ten opzichte van de tijdsduur waarin de één of meer verdere deelobjecten zijn onderworpen aan de elektrolysebewerking.

De uitvinding berust op het inzicht dat een groot aantal te anodiseren objecten wordt gevormd door verschillende deelobjecten welke op elektrisch van elkaar gescheiden wijze met elkaar zijn verbonden. Een goed 10 voorbeeld van een dergelijk product is bijvoorbeeld de in de bouw veel toegepaste isolatieprofielen, waarvan bijvoorbeeld deur- en raamkozijnen worden gemaakt. Dergelijke isolatieprofielen bestaan uit een aluminiumbuitenprofiel en een aluminiumbinnenprofiel, die met elkaar zijn verbonden door middel van een kunststof profielbrug welke de functie vervult van thermische onderbreking. Dergelijke 15 isolatieprofielen worden bij de vervaardiging geassembleerd, en na assemblage geanodiseerd en ingekleurd. Het anodiseren vindt achteraf plaats, omdat anders de kans op beschadiging van de anodiseerlaag in het assemblageproces te groot is. Het beschadigen van de anodiseerlaag zou in dat geval de kwaliteit van het eindproduct sterk verslechteren, omdat de beschadiging een zwakke plek vormt welke niet vrij is 20 van corrosie en bovendien voor het oog zichtbaar is.

Achteraf anodiseren en kleuren betekent bij conventionele kleurprocessen dat het gehele profiel middels elektrolyse éénkleurig wordt gekleurd. Met de werkwijze overeenkomstig de onderhavige uitvinding kan echter een kleurverschil worden aangebracht door voorafgaand of tijdens het kleuren de 25 verbreekbare elektrische verbinding te verbreken. In een enkel kleurbad ontstaat zo direct een kleurverschil tussen de twee deelobjecten van het object waarbij bijvoorbeeld het ene deelobject lichter is ingekleurd dan het andere deelobject. Tevens is het mogelijk om bijvoorbeeld één of meer van de deelobjecten in zijn geheel niet in te kleuren, terwijl één of meer andere van de deelobjecten wél worden 30 ingekleurd.

Voor het isolatieprofiel kan hiermee bereikt worden dat de buitenzijde van het kozijn wordt ingekleurd in een kleur die past bij het exterieur van het gebouw, terwijl de binnenzijde van het isolatieprofiel niet wordt onderworpen aan 4 kleuring, en daarmee een neutrale aluminiumkleur behoudt.

De werkwijze overeenkomstig de uitvinding kan worden toegepast op het inkleuren van objecten in een anodiseerproces, waarbij het inkleuren geschiedt op basis van elektrolyse met elk gewenst reageermiddel als elektrolyt. In 5 het bijzonder kan het reageermiddel een element zijn uit een groep omvattende metaalzouten, waaronder verbindingen van metalen zoals tin, nikkel, kobalt, en koper, zoals tinsulfaat.

De metalen deelobjecten kunnen zijn vervaardigd uit een metaal uit een groep omvattende aluminium, titanium, zink, magnesium, niobium, tantalum, 10 silicium, ijzer, koper, mangaan, chromium en legeringen omvattende deze metalen. De vakman zal begrijpen dat de werkwijze overeenkomstig de onderhavige uitvinding kan worden toegepast op anodiseerprocessen in het algemeen, ongeacht het materiaal waarvan de anodiseren deelobjecten is vervaardigd. De hierboven genoemde metalen zijn slechts voorbeelden.

15 In een verdere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt het object gevormd door meer dan twee metalen deelobjecten die elk op elektrisch van elkaar gescheiden wijze met elkaar zijn verbonden. De stap van het verschaffen van de verbreekbare elektrische verbinding tussen de anode en de te anodiseren verdere deelobjecten omvat daarbij het verschaffen van een verbreekbare 20 elektrische verbinding tussen de anode en elk verdere deelobject van de meer dan twee deelobjecten. Elke verbreekbare verbinding wordt tijdens de elektrolysebewerking verbroken op een geschikt voor dat deelobject gekozen tijdstip. Op deze wijze kan elk afzonderlijk deelobject selectief worden ingekleurd tijdens het kleurproces.

25 Het verschaffen van de verbreekbare elektrische verbinding tussen de anode en elk van de te anodiseren verdere deelobjecten kan op verscheidene wijzen plaatsvinden. In een specifieke uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat de stap van het verschaffen van de verbreekbare elektrische verbinding, een stap van het aanbrengen van een verwijderbare of verbreekbare elektrische brug tussen het 30 eerste deelobject en de of elk verdere deelobject. Een dergelijke brug kan bijvoorbeeld een elektrisch geleidende klem of beugel zijn welke tussen het eerste deelobject en de verdere deelobjecten wordt ingeklemd. Tevens is het mogelijk een dergelijke brug zodanig te maken dat deze gedurende het kleurproces mechanisch 5 kan worden verbroken (bijvoorbeeld doorgeknipt, verwijderd, of elektronisch worden verbroken).

Overeenkomstig een verdere specifieke uitvoeringsvorm van de uitvinding is de anode voorzien van verbindingsmiddelen voor het verbreekbaar 5 elektrisch verbinden van de anode met één of meer deelobjecten. De stap van het verschaffen van de verbreekbare elektrische verbinding omvat daarbij een stap van het verbreekbaar elektrisch verbinden van de of elk verdere deelobject met de anode, met behulp van de verbindingsmiddelen. Gedacht kan hierbij worden aan een elektronische schakelinrichting welke op afstand bedienbaar is, en waarbij 10 bijvoorbeeld verschillende delen van de anode kunnen worden in- en uitgeschakeld op gewenste tijdstippen. Door elk van de deelobjecten te verbinden met een afzonderlijk te schakelen deel van de anode, kunnen door middel van het in- en uitschakelen van de verschillende delen van de anode de verschillende deelobjecten afzonderlijk worden ingekleurd door deze elk voor een eigen tijdsduur te 15 onderwerpen aan een elektrolysebewerking.

Overeenkomstig een verdere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is het mogelijk dat de stap van het onderdompelen het opeenvolgend onderdompelen van het object in een veelheid elektrolysebaden omvat, waarbij vóór of tijdens het onderdompelen van het object in ten minste één van de 20 elektrolysebaden, de of elk verder deelobject elektrisch wordt ontkoppeld van de anode middels het verbreken van de verbreekbare elektrische verbinding. Op deze wijze is het mogelijk om bepaalde deelobjecten selectief te laten meedoen met de elektrolysebewerking in bepaalde elektrolysebaden, voor het verschaffen van een specifiek kleureffect.

25 Overeenkomstig een verdere uitvoeringsvorm wordt het object gevormd door een element uit een groep omvattende isolatieprofielen voor de bouw, geheel of gedeeltelijk geassembleerde bouwmaterialen omvattende dergelijke isolatieprofielen, sandwichpanelen, of delen daarvan. Sandwichpanelen zijn panelen voor toepassing in de bouw, bestaande uit twee metalen platen waartussen zich een 30 thermisch isolerend materiaal bevindt. Het tussenliggende materiaal is doorgaands van zichzelf ook elektrisch isolerend. Sandwichpanelen worden ondermeer toegepast als geveldecoratie bij bouwwerken.

De uitvinding verschaft overeenkomstig een tweede aspect daarvan, 6 een object vervaardigd met behulp van een vervaardigingswerkwijze, waarbij de vervaardigingswerkwijze een werkwijze omvat zoals hierboven is beschreven.

Korte omschrijving van de tekeningen 5 De uitvinding zal in het navolgende worden toegelicht aan de hand van enkele niet als beperkend bedoelde specifieke uitvoeringsvormen daarvan, onder verwijzing naar de bijgevoegde tekeningen, waarin: figuur 1 schematisch een weergave is van een elektrolysebad tijdens een anodiseerproces, voor het kleuren van een object; 10 figuur 2 een schematische illustratie is van een elektrolysedeelproces overeenkomstig de onderhavige uitvinding, binnen een anodiseerproces.

Gedetailleerde beschrijving van de uitvoeringsvormen 15 Figuur 1 toont een elektrolyse-inrichting in een anodiseerproces overeenkomstig de onderhavige uitvinding. De elektrolyse-inrichting 1 bestaat uit een elektrolysebad 3 dat is gevuld met een geschikt elektrolyt 6 voor het kleuren van het object 22 met behulp van elektrolyse. In het elektrolysebad 3 bevindt zich een kathode 4. Het te kleuren object 22 bestaat uit een eerste deelobject 24 en een 20 tweede deelobject 25, welke met elkaar zijn gekoppeld door middel van een elektrisch niet geleidende kunststof koppelbrug 26.

De elektrolyse-inrichting 1 omvat voorts een anode 5 welke met kabels 13 en 14 is opgehangen aan een takelinrichting waarmee de anode 5 in het elektrolysebad 3 kan worden neergelaten. De anode 5 en kathode 4 zijn 25 respectievelijk met kabels 9 en 8 elektrisch verbonden met de positieve en negatieve uitgang van gelijkspanningsbron 10.

Het object 22 is met deelobject 24 verbonden aan anode 5 van de elektrolyse-inrichting 1. Deelobject 24 is vastgeklemd aan de anode 5 met behulp van elektrisch geleidende klemmen 17 en 18. De elektrisch geleidende klemmen 17 30 en 18 kunnen worden bediend met behulp van knoppen 19 en 20, bijvoorbeeld met behulp van een schroefdraad en een schroefinrichting, of een veer (niet getoond). Deelobject 24 van het object 22 is daarmee elektrisch geleidend verbonden met de anode 5 van de elektrolyse-inrichting. De vakman zal begrijpen dat de verbinding met 7 de anode op elke geschikte en gebruikelijke wijze kan worden gemaakt, bijvoorbeeld door het object direct tegen de anode aan te klemmen met al dan niet geleidende klemmen, door het aanbrengen van een geleidende kabel, door het middels lichte vervorming doen laten inklemmen van het object 22 in de anode (bijvoorbeeld licht 5 torderen), en op tal van andere manieren. Voorts is de in figuur 1 getoonde anode omwille van de illustratie op een geschikte wijze getekend, maar kunnen uiteraard vele andere vormen, varianten en uitvoeringen van anoden worden gebruikt. De vakman kan hier op grond van zijn vakkennis invulling aangeven, zonder af te wijken van het concept van de uitvinding.

10 Omdat deelobject 25 van het object 22 is verbonden met deelobject 24 met behulp van een elektrisch niet geleidende kunststofbrug 26, is deelobject 25 van zichzelf niet elektrisch verbonden met de anode 5 van de elektrolyse-inrichting. Om elektrische verbinding van het deelobject 25 met de anode 5 te realiseren, is eenvoudig een elektrisch geleidende beugel 28 ingeklemd tussen deelobject 24 en 15 deelobject 25 van het object 22.

Elektrolyse van het object 22 vindt plaats door de anode 5 met kabels 13 en 14 neer te laten in het elektrolysebad 3 dat is gevuld met elektrolyt 6. Wanneer het object 22 geheel is ondergedompeld in het elektrolyt 6 kunnen de kathode 4 en anode 5 voor een geschikte tijdsduur worden bekrachtigd (door een 20 elektrisch spanningsverschil tussen de anode en kathode aan te leggen) voor het kleuren van deelobjecten 24 en 25. Op enig moment tijdens het kleuren kan beugel 28 tussen deelobjecten 24 en 25 worden verwijderd, zodat vanaf dat moment deelobject 25 niet meer elektrisch in verbinding staat met anode 5, en daarom niet verder deelneemt aan het elektrolyseproces. Deelobject 24 zal na afloop van het 25 elektrolyseproces veel verder zijn gekleurd dan deelobject 25.

De werkwijze overeenkomstig de uitvinding is verder schematisch weergegeven in figuur 2. Figuur 2 geeft schematisch het elektrolysedeelproces weer binnen het anodiseerproces. In stap 30 vangt het anodiseerproces aan door het bevestigen van het object aan de anode, en het aanbrengen van de verbreekbare 30 elektrische verbindingen tussen het eerste deelobject en het tweede deelobject voor het overbruggen van de elektrisch niet-geleidende verbinding tussen de twee deelobjecten. De verschillende stappen van het anodiseerproces voorafgaand aan kleuren (bijvoorbeeld voorbehandelen: ontvetten, eventueel beitsen in natronloog, 8 neutraliseren in salpeterzuur, en het anodiseren zelf) zijn samengevat in stap 32. De uitvinding is met name gericht op het kleurproces middels elektrolyse binnen het anodiseerproces, zodat een uitvoerige beschrijving van het anodiseerproces voorafgaand aan het kleuren hier buiten beschouwing gelaten kan worden.

5 In stap 34 vangt het elektrolyseproces aan, voor het kleuren van het object. In stap 34 wordt de anode, met daaraanvast het object bestaande uit de deelobjecten, ondergedompeld in het elektrolyt, en worden de kathode en de anode bekrachtigd. Na verloop van tijd (bijvoorbeeld 10 seconden) wordt in stap 36 de elektrisch verbreekbare verbinding tussen het eerste deelobject en het tweede 10 deelobject verbroken. Het tijdsverloop tussen het aanvangen van het elektrolyseproces in stap 34 en het verbreken van de elektrische verbinding tussen de deelobjecten in stap 36 wordt schematisch weergegeven met klokje 35.

Het elektrolyseproces loopt ondertussen gewoon door voor het eerste deelobject, en wederom na enige tijd (schematisch weergegeven door klokje 15 37, bijvoorbeeld 15 seconden), wordt het elektrolyseproces in stap 38 gestaakt door bijvoorbeeld ófwel de aangelegde elektrische spanning tussen de kathode en anode op te heffen, óf door het object uit het elektrolyt te tillen.

Na afloop van het elektrolyseproces is te zien dat het eerste deelobject, welke gedurende langere tijd (25 seconden) in het elektrolyt verbleef en 20 gekoppeld was met de anode, veel meer (donkerder) gekleurd is dan het tweede deelobject dat reeds in stap 36 (na 10 seconden) van de anode is losgekoppeld. In stap 40 wordt het proces beëindigd door het loskoppelen van het object van de anode na bijvoorbeeld het sealen en drogen van het object.

De vakman zal begrijpen dat de werkwijze ook op een andere 25 manier kan worden geïmplementeerd dan specifiek hierin beschreven. Voorts zal de vakman begrijpen dat het voorbereidingsproces en het anodiseerproces voorafgaand aan de stap van het kleuren door middel van elektrolyse, kan voorzien in een aantal verschillende optionele stappen die hier niet nader zijn toegelicht. De omvang van de uitvinding wordt dan ook slechts beperkt door de navolgende conclusies.

30

Claims (10)

1. Werkwijze voor het anodiseren en kleuren van een object, waarbij het object wordt gevormd door ten minste twee metalen deelobjecten welke op 5 elektrisch van elkaar gescheiden wijze met elkaar zijn verbonden voor het vormen van het object, waarbij de werkwijze de stappen omvat van: het elektrisch verbinden van een eerste deelobject van de ten minste twee deelobjecten met een anode; het verschaffen van een verbreekbare elektrische verbinding tussen 10 de anode en één of meer te anodiseren verdere deelobjecten van de ten minste twee deelobjecten; het anodiseren van het object in een anodiseerbad voor het vormen van een anodiseerlaag op de ten minste twee deelobjecten; het kleuren van de anodiseerlaag in een elektrolysebad voorzien 15 van een kathode middels het onderdompelen van het object en het aanleggen van een elektrisch spanningsverschil tussen de anode en de kathode voor het onderwerpen van het object aan een elektrolysebewerking; het vóór of tijdens het kleuren verbreken van de verbreekbare elektrische verbinding voor het voortbrengen van een verschil in de tijdsduur waarin 20 het eerste deelobject is onderworpen aan de elektrolysebewerking ten opzichte van de tijdsduur waarin de één of meer verdere deelobjecten zijn onderworpen aan de elektrolysebewerking.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarin het verschil in de tijdsduur waarin het eerste deelobject en één of meer verdere deelobjecten aan de 25 elektrolysebewerking zijn onderworpen zodanig is dat het eerste deelobject en één of meer verdere deelobjecten selectief worden ingekleurd.

3. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies, waarin het elektrolysebad is voorzien van een reageermiddel, waarbij het reageermiddel een element is uit een groep omvattende metaalzouten, waaronder 30 verbindingen van metalen zoals tin, nikkel, kobalt, en koper, zoals tinsulfaat.

4. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies, waarin ten minste één van de metalen deelobjecten is vervaardigd uit een metaal uit een groep omvattende aluminium, titanium, zink, magnesium, niobium, tantalum, silicium, ijzer, koper, mangaan, chromium en legeringen omvattende deze metalen. 2 0 0 4 6 6 9

5. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies, waarin het object wordt gevormd door meer dan twee metalen deelobjecten welke op elektrisch van elkaar gescheiden wijze met elkaar zijn verbonden, waarin de stap van het verschaffen van de verbreekbare elektrische verbinding het verschaffen van 5 een verbreekbare elektrische verbinding tussen de anode en elk verdere deelobject van de meer dan twee deelobjecten omvat, en waarin elke verbreekbare verbinding tijdens de elektrolysebewerking wordt verbroken op een geschikt voor dat deelobject gekozen tijdstip.

6. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies, 10 waarin de stap van het verschaffen van de verbreekbare elektrische verbinding, de stap omvat van het aanbrengen van een verwijderbare of verbreekbare elektrische brug tussen het eerste deelobject en de of elk te anodiseren verdere deelobject.

7. Werkwijze volgens één of meer van de conclusies 1-5, waarin de anode is voorzien van verbindingsmiddelen voor het verbreekbaar elektrisch 15 verbinden van de anode met één of meer deelobjecten, en waarbij de stap van het verschaffen van de verbreekbare elektrische verbinding de stap omvat van het verbreekbaar elektrisch verbinden van de of elk verdere deelobject met de anode met behulp van de verbindingsmiddelen.

8. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies, 20 waarin de stap van het onderdompelen het opeenvolgend onderdompelen van het object in een veelheid elektrolysebaden omvat, waarbij vóór of tijdens het onderdompelen van het object in ten minste één van de veelheid elektrolysebaden, de of elk verder deelobject elektrisch wordt ontkoppeld van de anode middels het verbreken van de veerbreekbare elektrische verbinding.

9. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies, waarbij het object een wordt gevormd door een element uit een groep omvattende isolatieprofielen voor de bouw, geheel of gedeeltelijk geassembleerde bouwmaterialen omvattende dergelijke isolatieprofielen, sandwichpanelen, of delen daarvan.

10. Object vervaardigd middels een vervaardigingswerkwijze, waarbij de vervaardigingswerkwijze een werkwijze volgens één van de conclusies 1-9 omvat.