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Verfahren und Vorrichtung zur Elektrobeschichtung und anschliessenden Trocknung von fortlaufenden draht-oder bandförmigen Gegenständen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Elektrobeschichtung und anschliessenden Trocknung von fortlaufenden draht-oder bandförmigen Gegenständen, insbesondere zum Isolieren von elektrischen
Leitern, wobei der Gegenstand durch das wässerige Elektrobeschichtungsbad läuft und als die eine Elektrode geschaltet wird, das filmbildende Material unter Einwirkung von elektrischem Strom auf dem
Gegenstand abgeschieden und danach dieser beschichtete Gegenstand getrocknet wird sowie eine
Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Durch die Elektrobeschichtung von Metallgegenständen aus wässerigen Systemen kann eine Beschichtung mit höchster Oberflächenqualität erreicht werden, da die Beschichtung über die gesamte Oberfläche von gleichmässiger Schichtdicke und bei entsprechender Badzusammensetzung porenfrei anfällt. Der so erhaltene Film weist einen Lösungsmittelgehalt von rund 3% auf. Im Gegensatz dazu enthält ein nach einer konventionellen Methode hergestellter Film bis zu 50% Lösungsmittel. Hat der zu beschichtende Gegenstand eine einfache Gestalt, so ist die Beschichtung innerhalb kürzester Zeit beendet. Bei der Beschichtung fortlaufender Gegenstände, wie Drähte, Bänder usw., ist jedoch die Transportgeschwindigkeit der Gegenstände durch die benötigte Einbrenndauer, die in üblichen Trocknungsöfen bis zu 150 sec betragen kann, begrenzt.
Es ist bekannt, zur Erzielung besserer überzüge die Elektrobeschichtung unter Verwendung von Impulsstrom durchzuführen.
Weiters ist es bekannt, unter Verwendung von Bürsten, durch Sprühdüsen od. dgl. lackierte Gegenstände zur Trocknung auf einem Förderband durch eine Induktionsspule hindurchzuführen, die durch einen Hochfrequenzgenerator gespeist wird und die Gegenstände rasch erhitzt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass die Lacküberzüge infolge des hohen Lösungsmittelgehaltes bei der raschen Trocknung rissig werden.
Schliesslich ist es bekannt, bei der Elektrobeschichtung den verwendeten Gleichstrom in Abhängigkeit vom Transport der einzelnen Gegenstände durch das Bad zu regeln.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Verfahren der eingangs genannten Art zu vermeiden und insbesondere überzüge besserer Qualität in kürzerer Zeit zu erzielen. Diese Aufgabe wird beim vorgenannten Verfahren erfindungsgemäss durch die Kombination der an sich bekannten Merkmale gelöst, dass man das filmbildende Material aus dem Bad unter Einwirkung von Impulsstrom auf dem Gegenstand abscheidet, dass die Regelung der Stromzufuhr in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit des Gegenstandes im Bad erfolgt und dass man den so erhaltenen beschichteten Gegenstand, gegebenenfalls nach Durchlaufen einer Vortrocknung, induktiv erhitzt.
Diese Merkmalskombination hat die besonderen Vorteile, dass durch die Verwendung von Impulsstrom ausreichende Schichtdicken geringen Feuchtigkeitsgehaltes erzielt werden, dass diese Schichten wegen dieses geringen Feuchtigkeitsgehaltes durch die induktive Erhitzung in äusserst kurzer Zeit (zirka 1/2 sec) vollständig eingebrannt werden können und dass die Stromregelung die Anpassung
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an die Durchlaufgeschwindigkeit des zu behandelnden Gegenstandes gewährleistet.
Weitere Vorteile der
Erfindung bestehen darin, dass beim induktiven Einbrennen der fortlaufende Gegenstand innerhalb kürzester Zeit die gewünschte Einbrenntemperatur erreicht, so dass ein Aus-und Einschalten bzw. ein durch den Betrieb bedingter Stillstand ohne störende Folgen ist, dass die Energieverluste wesentlich geringer als in herkömmlichen Verfahren sind, da die zugeführte Energie fast 100%ig in den Gegenstand übergeht, und dass der Glanz der so erhaltenen Filme und die Haftfestigkeit derselben wesentlich besser ist. Weisse Überzüge gilben beim erfindungsgemässen Verfahren nicht oder zumindest wesentlich weniger als bei herkömmlichen Verfahren.
Besonders bei der Isolierung von elektrischen Leitern zeigt sich die durch das erfmdungsgemässe
Verfahren erreichte Verbesserung ; bei herkömmlich isolierten Drähten erfolgt die Beschichtung durch mechanische Aufbringung in 6 bis 12 Arbeitsgängen. Dabei muss jede Schicht eingebrannt werden. Das oftmalige Auftragen ist erforderlich, um die verlangte Oberflächenqualität zu erreichen. Unter Einwirkung von elektrischem Impulsstrom ist die Beschichtung in einem Arbeitsgang möglich und in Verbindung mit dem induktiven Einbrennen der Schicht kann man die Transportgeschwindigkeit von fortlaufenden Gegenständen in Form von Drähten oder Bändern bis zu etwa 400 m/min erhöhen. Die Dauer der induktiven Erhitzung ist dabei mit 0, 01 bis 5 sec, vorzugsweise 0, 1 bis 1 sec, zu bemessen.
Insbesondere bei Transportgeschwindigkeiten von über 100 m/min hat es sich als notwendig erwiesen, die Stromzufuhr synchron mit der Transportgeschwindigkeit zu regeln. Hiebei ist es günstig, wenn die je Längeneinheit des Gegenstandes zur Beschichtung desselben aufgebrachte Anzahl der Stromimpulse konstant gehalten wird. Ebenso ist es meist von Vorteil, die Impulsdauer der zugeführten Stromimpulse konstant zu halten.
Die für die Beschichtung geeigneten Bäder können die Zusammensetzung bekannter Elektrobeschichtungsbäder haben. Als besonders geeignet für die Durchführung rascher Beschichtungen haben sich Bäder erwiesen, die Bindemittel enthalten, die zumindest zum Teil aus einem Harz bestehen, das in Wasser schwerlösliche Metallseifen bildet.
Eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens mit einem Behälter zur Aufnahme des Beschichtungsmaterials, der mit Ein-und Austrittsöffnungen für die fortlaufenden Gegenstände, wie Drähte, Bänder od. dgl., versehen ist, Transporteinrichtungen, Stromzuführungseinrichtungen und Regeleinrichtungen zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine Regeleinrichtung zur Regelung der Stromzufuhr in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit des zu beschichtenden Gegenstandes und zumindest eine Hochfrequenzinduktionsspule mit Generator aufweist. Diese Vorrichtung ermöglicht in einfachster Weise die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird nun an Hand eines Beispiels erläutert.
Beispiel : Bs handelt sich dabei um die Beschichtung eines mit Kupfer überzogenen Eisendrahtes von 0, 2 mm Durchmesser mittels Impulsstrom. Die Beschichtung erfolgt in einem Bad, das 8% Urethanalkydharz in Wasser enthält. Der pH-Wert des Bades ist mit Triäthylamin auf 7, 6 eingestellt. Die Beschichtung wird in einem PH-Bereich von 7, 2 bis 8, vorzugsweise 7, 6 bis 7, 8, und bei einer Temperatur von 35 C durchgeführt.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben.
Die Vorrichtung zur Beschichtung eines Drahtes--l--besteht im wesentlichen aus einem
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einrichtungen.
Der Draht--l--wird von einer Spule--2--abgerollt, durchläuft die Beschichtungsvorrichtung und wird auf einer angetriebenen Rolle--3--aufgewickelt. Der Badbehälter--4--besteht aus einer 3 m langen Metallwanne, die mit einer Eintrittsstelle-6und einer Austrittsstelle --7-- für den Draht versehen ist. An der Eintrittsstelle--6--ist ein Polyvinylchloridstopfen eingebaut, durch den der Draht--l--dicht anliegend geführt wird. An der Austrittsstelle--7--hingegen ist ein Ring aus Polyvinylchlorid vorgesehen, so dass der Draht--l- berührungsfrei das Bad verlässt. Der Badbehälter--4--ist bis zu dem Niveau --5-- mit Badflüssigkeit gefüllt.
Die Badflüssigkeit tritt ständig an der Austrittsstelle--7--aus und gelangt über einen Abfluss --17-- in eine Auffangvorrichtung --11--. Die Badflüssigkeit wird in der Auffangvorrichtung--11--aufgefangen und mittels Rohrleitungen--12--und einer Pumpe --13-- in den Badbehälter--4--zurückgeleitet. In diesem Rückleitsystem können auch ein Nachsetzbehälter, eine Kühlvorrichtung, ein Ionenaustauscher und andere bekannte Vorrichtungen zur
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Regenerierung des Bades vorgesehen sein. Die Badflüssigkeit tritt durch ein mit Löchern versehenes Rohr-9-in das Bad ein. Dieses Rohr dient gleichzeitig als Kathode. Der Draht-l-selbst stellt die Anode dar.
Er ist über eine Kupferbürste--10--mit der Stromquelle verbunden. Nach der
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an, in der der Draht-l-mittels Gebläseluft-16-gekühlt wird. Die mit --8-- bezeichnete Drahtführungsrolle dient als Geber der Regelorgane, die die Synchronisierung der Stromzufuhr mit der Transportgeschwindigkeit herstellen.
Diese Regelorgane sind in der Zeichnung nicht enthalten. Sie bestehen zweckmässig aus einem mechanisch einschaltbaren elektronischen Impulsgeber. Die Drahtführungsrolle--8--, deren Umfang 30 cm beträgt, ist mit einer Nocke versehen, mittels der eine mechanische übertragungseinrichtung bestätigt wird, die so eingestellt ist, dass bei jeder zehnten Umdrehung der Rolle ein Impuls ausgelöst wird. Da die Rolle sich entsprechend der Drahtgeschwindigkeit dreht, ist somit die Verbindung der Steuerung der Auslösung der Impulse mit der Transportgeschwindigkeit des Drahtes hergestellt. Die Impulse weisen eine Impulsdauer von 0, 5 sec und eine maximale Spannung von 240 V auf. Es sind Rechteckimpulse. Die Impulspause beträgt mindestens 0, 1 sec ; sie wird jedoch bei langsamerem Drahttransport entsprechend länger.
Somit wird der Draht, unabhängig von seiner Geschwindigkeit, die maximal 300 m/min betragen kann, unter Einwirkung eines Impulses der oben angegebenen Form beschichtet. Die in dieser Anordnung erreichbare Schichtdicke beträgt 2011. Durch die Regelung der Stromzufuhr entsprechend
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dann, wenn es während des Beschichtungsvorganges zu wiederholten Stillständen kommt.
Selbstverständlich kann die Vorrichtung auch so ausgebildet werden, dass mehrere Drähte parallel die Beschichtungsvorrichtung durchlaufen. Ist für die gewünschte Beschichtung das Aufbringen mehrerer Impulse erforderlich oder soll mit geringerer Geschwindigkeit gefahren werden, so ist die übersetzung zwischen Rolle und Regelorgan entsprechend umzustellen. Es sei nochmals darauf hingewiesen, dass diese hohe Beschichtungsgeschwindigkeit nur durch die Anwendung der Elektrobeschichtung und die darauffolgende induktive Erhitzung der Drähte erreicht werden kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Elektrobeschichtung und anschliessenden Trocknung von fortlaufenden drahtoder bandförmigen Gegenständen, insbesondere zum Isolieren von elektrischen Leitern, wobei der Gegenstand durch das wässerige Elektrobeschichtungsbad läuft und als die eine Elektrode geschaltet wird, das filmbildende Material unter Einwirkung von elektrischem Strom auf dem Gegenstand
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aus dem Bad unter Einwirkung von Impulsstrom auf dem Gegenstand abscheidet, dass die Regelung der Stromzufuhr in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit des Gegenstandes im Bad erfolgt und dass man den so erhaltenen beschichteten Gegenstand, gegebenenfalls nach Durchlaufen einer Vortrocknung, induktiv erhitzt.
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