DE102009004202A1

DE102009004202A1 - Dialysezelle für eine kathodische Tauchbadlackierung

Info

Publication number: DE102009004202A1
Application number: DE102009004202A
Authority: DE
Inventors: Günther Behr; Ulrich Dipl.-Phys. Dr. Berner
Original assignee: BEJOTEC GmbH; Daimler AG
Current assignee: BEJOTEC GmbH; Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-01-09
Filing date: 2009-01-09
Publication date: 2010-07-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dialysezelle (1) für eine kathodische Tauchbadlackierung, umfassend ein zylindrisches Gehäuse (2) mit einem elektrischen Anschlusselement (3.4), einem Gehäusedeckel (2.1), einem Gehäuseboden (2.2) und einem dazwischen verlaufenden Stützgitterrohr (2.3) mit einer auf einer Außenseite des Stützgitterrohres (2.3) angeordneten Dialysemembran (2.4), wobei innerhalb des Gehäuses (2) eine zylindrische Anode (3) sowie eine Zulaufeinrichtung (4) und eine Ablaufeinrichtung (5) für ein Anolyt angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Anode (3) aus einem mit metallischen Keramikkörpern (6) gefüllten zylindrischen Anodenstützgitter (3.1) mit einer gelochten Bodenplatte (3.2) gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dialysezelle für eine kathodische Tauchbadlackierung, umfassend ein zylindrisches Gehäuse mit einem elektrischen Anschlusselement, einem Gehäusedeckel, einem Gehäuseboden und einem dazwischen verlaufenden Stützgitterrohr mit einer auf einer Außenseite des Stützgitterrohres angeordneten Dialysemembran, wobei innerhalb des Gehäuses eine zylindrische Anode sowie eine Zulaufeinrichtung und eine Ablaufeinrichtung für ein Anolyt angeordnet sind.
Es ist allgemein bekannt, Werkstücke, wie beispielsweise Karosserieteile eines Fahrzeuges in einer kathodischen Tauchlackierung (= KTL) zu beschichten bzw. zu lackieren. Eine derartige Tauchlackierung weist insbesondere den Vorteil auf, dass sie sich auch zur Lackierung von Werkstücken mit komplexen Strukturen eignet.
Zur Lackierung wird das Werkstück in ein elektrisch leitfähiges Tauchbad eingetaucht, wobei das Werkstück die Kathode bildet. Weiterhin sind in dem Tauchbad eine oder mehrere so genannte Dialysezellen angeordnet, welche eine oder mehrere Anoden bilden. An das Werkstück, d. h. die Kathode, und die Dialysezelle, d. h. die Anode, wird eine Gleichspannung angelegt, wodurch ein elektrisches Feld entsteht. Dieses elektrische Feld bewirkt eine Ausfällung von Lackbestandteilen aus dem Tauchbad, wobei die Lackbestandteile sich an dem als Kathode ausgebildeten Werkstück absetzen, an diesem anhaften und einen geschlossenen Lack bilden.
Während des Lackiervorganges entstehen Anionen im Tauchbad, welche den Lackiervorgang negativ beeinflussen. Diese Anionen werden durch eine Anionenaustauschermembran der Dialysezellen in das Innere der Dialysezellen geleitet, wobei durch das Innere der Dialysezellen ein so genanntes Anolyt strömt, welches als Oxidationsmittel wirkt und die Anionen aufnimmt, so dass diese abgeführt werden können.
Eine derartige Dialysezelle für elektrophoretische Beschichtungsbäder ist aus der DE 199 14 374 A1 bekannt, wobei die Dialysezelle ein rohrförmiges, d. h. zylindrisches, mindestens teilweise eine Dialysemembran bildenden Gehäuse und eine darin angeordnete stab- oder rohrförmigen Anode mit einem elektrischen Anschluss aufweist. Weiterhin weist die Dialysezelle Zulauf- und Ablaufanschlüssen zum Zirkulieren eines Anolyts zwischen der Anode und dem Gehäuse auf, wobei das Gehäuse durch ein poröses Kunststoffrohr gebildet ist, das aus einem Kunststoff mit einem beigemischten Anionenaustauscherharz in etwa homogener Verteilung besteht.
Weiterhin ist aus der DE 88 07 231 U1 eine rohrförmige, d. h. zylindrische, Anodenzelle (=Dialysezelle) für Kathaphoresebäder mit einem rohrförmigen Gehäuse bekannt, wobei das Gehäuse aus einem rohrförmigen Gehäusekopf, einem Bodenstück und einem dazwischen verlaufenden Stützgitterrohr, einer auf einer Außenseite des Stützgitterrohres angeordneten Dialysemembran, einer innerhalb des Gehäuses angeordneten rohrförmigen Metallanode, einer Zulauf- und einer Ablaufeinrichtung zum Hindurchzirkulieren eines Anolyts durch das Gehäuse gebildet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Dialysezelle für eine kathodische Tauchbadlackierung anzugeben, anhand derer ein verbesserter Beschichtungsprozess eines Werkstückes in der kathodischen Tauchlackierung realisierbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Dialysezelle gelöst, welche die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Untersprüche.
Die erfindungsgemäße Dialysezelle für eine kathodische Tauchbadlackierung umfasst ein zylindrisches Gehäuse mit einem elektrischen Anschlusselement, einem Gehäusedeckel, einem Gehäuseboden und einem dazwischen verlaufenden Stützgitterrohr mit einer auf einer Außenseite des Stützgitterrohres angeordneten Dialysemembran, wobei innerhalb des Gehäuses eine zylindrische Anode sowie eine Zulaufeinrichtung und eine Ablaufeinrichtung für ein Anolyt angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist die zylindrische Anode aus einem mit metallischen Keramikkörpern, insbesondere metallischen Keramikkugeln und/oder metallischen Keramikhohlkörpern, gefüllten röhrförmigen Anodenstützgitter mit einer gelochten Bodenplatte gebildet. Unter metallischer Keramik sind Keramiken zu verstehen, welche metallisiert sind, mit Metallen beschichtet oder beaufschlagte sind oder in denen Metalle mikroskopisch verteilt gebunden vorliegen.
Die metallischen Keramikkörper sind insbesondere aus einem mit Titan, Platin und/oder Iridium metallisierten Keramikträger gebildet.
Als Keramiken für Keramikkörper oder Keramikträger können die üblichen Trägermaterialien mit großen Oberflächen gewählt werden, wie sie beispielsweise als Katalysatorträgermaterialien Einsatz finden können. Hierzu zählen beispielsweise Schüttkugeln auf Aluminium- und Silizium-Oxid-Basis.
Weitere vorteilhafte Trägermaterialien für die metallische Beschichtung bestehen aus Stahlkugeln oder Stahlfasern. Diese sind besonders bevorzugt mit Ir beschichtet.
Daraus ergibt sich in besonders vorteilhafter Weise eine sehr große Anodenfläche der Dialysezelle, wodurch eine Erhöhung einer Beschichtungsleistung und somit eine Verringerung einer Beschichtungszeit der kathodischen Tauchlackierung erzielbar sind. Weiterhin ist eine Anzahl von zu verwendenden Dialysezellen in einem Tauchbad zur kathodischen Tauchlackierung verringerbar und eine Optimierung eines Anoden-Kathoden-Verhältnisses, insbesondere bei kleinen Tauchbecken, erzielbar. Ferner resultieren aus der Verwendung der erfindungsgemäßen Dialysezelle eine optimierte Schichtdickenverteilung des Lackes und somit eine Lackeinsparung.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Dialysezelle werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 schematisch eine Schnittdarstellung einer Dialysezelle für eine kathodische Tauchlackierung, und
2 schematisch eine Draufsicht auf eine gelochte Bodenplatte einer Anode der Dialysezelle gemäß 1.
Die einzige 1 zeigt eine Dialysezelle 1 zu einer Verwendung bei einer kathodischen Tauchlackierung eines nicht näher dargestellten Werkstückes, beispielsweise eines Karosserieelementes eines Fahrzeuges.
Die Dialysezelle 1 weist eine zylindrische Form auf, wobei ein Gehäuse 2 der Dialysezelle 1 aus einem Gehäusedeckel 2.1, einem Gehäuseboden 2.2 mit einer Ablassschraube 2.21 und einem zwischen dem Gehäusedeckel 2.1 und dem Gehäuseboden 2.2 angeordneten Stützgitterrohr 2.3 gebildet ist.
Der Gehäusedeckel 2.1 und der Gehäuseboden 2.2 sind dabei vorzugsweise aus einem Kunststoff, beispielsweise aus Polyvinylchlorid (= PVC) gebildet.
Auf einer Außenseite des Stützgitterrohres 2.3 ist eine Dialysemembran 2.4 angeordnet, bei der es sich um eine Anionenaustauschermembran handelt, durch welche bei der kathodischen Tauchlackierung entstehende Anionen von dem Tauchbad in das Innere der Dialysezelle 1 leitbar sind. Das Stützgitterrohr 2.3 ist aus Kunststoff, insbesondere aus Polypropylen gebildet.
Die Dialysezelle 1 umfasst weiterhin eine zylindrische Anode 3, welche aus einem Anodenstützgitter 3.1 und einer in 2 näher dargestellten gelochten Bodenplatte 3.2 gebildet ist. Das Anodenstützgitter 3.1 und die Bodenplatte 3.2 sind dabei derart miteinander verbunden, dass die zylindrische Anode 3 korbartig ausgebildet ist. Mit der gelochten Bodenplatte 3.2 ist eine stabförmige Elektrode 3.3 elektrisch verbunden, die von der Bodenplatte 3.2 durch die Anode 3 nach oben geführt ist und durch den Gehäusedeckel 2.1 nach außerhalb des Gehäuses 2 der Dialysezelle 1 ragend angeordnet und mit einem elektrischen Anschlusselement 3.4 gekoppelt ist.
Weiterhin ist durch den Gehäusedeckel 2.1 und die Anode 3 eine Zulaufeinrichtung 4 für ein nicht näher dargestelltes Anolyt geführt, wobei das Anolyt als Oxidationsmittel wirkt, vom unteren Bereich durch das Innere der Dialysezelle 1 nach oben strömt und die während der kathodischen Tauchlackierung entstehenden Anionen aufnimmt und somit die Tauchbadflüssigkeit elektrisch neutralisiert. Zum Abtransport des derart chemisch reduzierten Anolyts ist am Gehäusedeckel 2.1 eine Ablaufeinrichtung 5 vorgesehen.
Um eine möglichst große, elektrisch wirkende Anodenoberfläche der zylindrischen und korbförmigen Anode 3 zu erzielen, ist diese mit metallischen Keramikkörpern 6 gefüllt, bei denen es sich vorzugsweise um metallische Keramikkugeln und/oder Keramikhohlkörper handelt. Aufgrund dieser Vergrößerung der Oberfläche der Anode 3 sind insbesondere eine Erhöhung einer Beschichtungsleistung, eine damit verbundene Verringerung einer Beschichtungszeit sowie eine Optimierung eines Anoden-Kathoden-Verhältnisses erzielbar.
Die metallischen Keramikkörper 6 sind insbesondere aus Titan, Platin und/oder Iridium gebildet, wobei das Anodenstützgitter 3.1 und die gelochte Bodenplatte 3 zu einer verbesserten elektrischen Leitfähigkeit vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die metallischen Keramikkörper 6, d. h. ebenfalls aus Titan, Platin und/oder Iridium gebildet sind.
Auch ist die von dem elektrischen Anschlusselement 3.4 zu der gelochten Bodenplatte 3.2 geführte Elektrode 3.3 und das elektrische Anschlusselement 3.4 selbst aus Titan, Platin und/oder Iridium gebildet.
Neben den metallischen Keramikkörpern bzw. metallisierten Keramikkörpern sind in einer bevorzugten Ausgestaltung auch die gelochte Bodenplatte 3.2, die Elektrode 3.3 und das elektrische Anschlusselement 3.4 aus metallisch beschichtetem Material. Bevorzugt sind der Stromanschluss aus Elektrode 3.3 und elektrischem Anschlusselement 3.4 sowie die gelochte Bodenplatte aus Titan und mit Iridium beschichtet.
Dagegen sind Kopfteil, Bodenkappe, Vorlauf und Rücklauf bevorzugt aus PVC gebildet. Das Stützgitter besteht bevorzugt aus PP.
2 zeigt die gelochte Bodenplatte 3.2 mit der Elektrode 3.3 und der Zulaufeinrichtung 4 in einer Draufsicht.

1: Dialysezelle
2: Gehäuse
2.1: Gehäusedeckel
2.2: Gehäuseboden
2.3: Stützgitterrohr
2.4: Dialysemembran
3: Anode
3.1: Anodenstützgitter
3.2: Bodenplatte
3.3: Elektrode
3.4: Anschlusselement
4: Zulaufeinrichtung
5: Ablaufeinrichtung
6: Keramikkörper

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19914374 A1 [0005]
- DE 8807231 U1 [0006]

Claims

Dialysezelle (1) für eine kathodische Tauchbadlackierung, umfassend ein zylindrisches Gehäuse (2) mit einem elektrischen Anschlusselement (3.4), einem Gehäusedeckel (2.1), einem Gehäuseboden (2.2) und einem dazwischen verlaufenden Stützgitterrohr (2.3) mit einer auf einer Außenseite des Stützgitterrohres (2.3) angeordneten Dialysemembran (2.4), wobei innerhalb des Gehäuses (2) eine zylindrische Anode (3) sowie eine Zulaufeinrichtung (4) und eine Ablaufeinrichtung (5) für ein Anolyt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Anode (3) aus einem mit metallischen Keramikkörpern (6) gefüllten zylindrischen Anodenstützgitter (3.1) mit einer gelochten Bodenplatte (3.2) gebildet ist.
Dialysezelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Keramikkörper (6) metallische Keramikkugeln und/oder metallische Keramikhohlkörper sind.
Dialysezelle (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Keramikkörper (6) aus einem mit Titan, Platin und/oder Iridium metallisierten Keramikträger gebildet sind.
Dialysezelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Anodenstützgitter (3.1) und/oder die gelochte Bodenplatte (3.2) aus Titan, Platin und/oder Iridium gebildet sind.
Dialysezelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass von dem elektrischen Anschlusselement (3.4) eine Elektrode (3.3) zu der gelochten Bodenplatte (3.2) geführt ist, wobei die Elektrode (3.3) und/oder das elektrische Anschlusselement (3.4) aus Titan, Platin und/oder Iridium gebildet sind.
Dialysezelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (2.1) und/oder der Gehäuseboden (2.2) aus Kunststoff gebildet sind.