DE102014006795A1

DE102014006795A1 - Anlage und Verfahren zum Beschichten von Gegenständen

Info

Publication number: DE102014006795A1
Application number: DE102014006795.5A
Authority: DE
Inventors: Roland Barwich
Original assignee: Eisenmann SE
Current assignee: Eisenmann SE
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2015-11-12
Anticipated expiration: 2034-05-10
Also published as: US20190338437A1; WO2015169413A1; US20170137957A1; EP3140437A1; DE102014006795B4

Abstract

Eine Anlage (10) zum Beschichten von Gegenständen (12), insbesondere von Fahrzeugrädern, weist ein Tauchbecken (14), das mit einer Beschichtungsflüssigkeit (16) angefüllt ist, in welche die Gegenstände (12) eintauchbar sind, auf. Um die Komplexität der Verrohrung von bekannten derartigen Anlagen zu reduzieren, ist ein kombinierter Umwälz- und Filtrationskreislauf (30) zum Umwälzen und Filtern der Beschichtungsflüssigkeit (16) vorgesehen, wobei der Umwälz- und Filtrationskreislauf (30) eine Pumpe (34), mindestens einen im Tauchbecken (14) angeordneten Umwälzauslass (70) für die Beschichtungsflüssigkeit (16), und eine Filtrationseinrichtung (48) umfasst, die einen Retentatanschluss (54) und einen Filtratanschluss (56) aufweist, wobei der Retentatanschluss (54) mit dem mindestens einen Umwälzauslass (70) im Tauchbecken (14) verbunden ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Beschichten, insbesondere zum Elektrotauchlackieren, von Gegenständen, insbesondere von Fahrzeugrädern, mit

a) einem Tauchbecken, das mit einer Beschichtungsflüssigkeit angefüllt ist, in welche die Gegenstände eintauchbar sind.

Ferner betrifft die Erfindung ein zugehöriges Verfahren zum Beschichten von Gegenständen.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Die Tauchlackierung, insbesondere die Elektrotauchlackierung, ist ein in der Automobilindustrie weit verbreitetes Verfahren zur Beschichtung von Gegenständen, insbesondere zur Lackierung von Fahrzeugkarosserien und Teilen davon, wie beispielsweise den Fahrzeugrädern.
Bei der Elektrotauchlackierung werden die Gegenstände in einem Tauchbecken in eine leitfähige, größtenteils wässrige Beschichtungsflüssigkeit eingetaucht und durch Anlegen eines Spannungsfeldes zwischen den eingetauchten Gegenständen und im Tauchbecken angeordneten Elektroden der Beschichtungsprozess in Gang gesetzt. Die Abscheidung des Lackes an den Gegenständen erfolgt dabei im Wesentlichen über eine elektrochemische Umsetzung von Bindemitteln und Lackpigmenten aufgrund des Stromflusses zwischen den Elektroden und den Gegenständen. Je nach Polung wird zwischen anodischer (ATL) und kathodischer (KTL) Tauchlackierung unterschieden.
Während dieses elektrochemischen Beschichtungsprozesses ändert sich lokal an den Gegenständen die Zusammensetzung der Beschichtungsflüssigkeit beispielsweise aufgrund des Austrags der an den beschichteten Gegenständen haftenden Farbpigmenten aus der Beschichtungsflüssigkeit. Um dennoch ein gleichmäßiges und vorhersagbares Beschichtungsergebnis zu erzielen, ist es daher notwendig und aus dem Stand der Technik bekannt, die Beschichtungsflüssigkeit im Tauchbecken mit Hilfe eines Umwälzkreislaufs im Wesentlichen kontinuierlich umzuwälzen. Dadurch werden die physikalischen und chemischen Parameter der Beschichtungsflüssigkeit im gesamten Tauchbecken homogen gehalten.
Über weitere Kreisläufe werden dann die Parameter der Beschichtungsflüssigkeit insgesamt eingestellt. So ist beispielsweise das Vorsehen eines Filtrationskreislaufs bekannt, mit welchem kontinuierlich ein kleiner Teilstrom der Beschichtungsflüssigkeit von festen Bestandteilen, wie beispielsweise den Lackpigmenten, befreit wird. Dieses sog. Retentat wird der Beschichtungsflüssigkeit nach einer entsprechenden Aufbereitung wieder hinzugefügt. Das Filtrat hingegen wird, beispielsweise nach Einstellen des pH-Werts, zum Spülen der lackierten Gegenstände verwendet.
Ferner ist es bekannt, einen Wärmetauscherkeislauf vorzusehen, mit welchem die Wärme, die durch die elektrische Leistung der Elektrotauchlackierung in die Beschichtungsflüssigkeit eingebracht wird, wieder abgeführt werden kann.
Nachteilig an den bisher bekannten Lösungen ist, dass für die verschiedenen Kreisläufe komplexe Verrohrungssysteme vorzusehen sind, welche zu Wartungszwecken frei zugänglich sein müssen, wodurch sich der Aufwand für die Verrohrung nochmals steigert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine vereinfachte Anlage zur Beschichtung in einem Tauchbecken anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine eingangs genannte Anlage gelöst, bei der

b) ein kombinierter Umwälz- und Filtrationskreislauf zum Umwälzen und Filtern der Beschichtungsflüssigkeit vorgesehen ist, wobei der Umwälz- und Filtrationskreislauf – eine Pumpe mit einem Pumpeneinlass und einem Pumpenauslass, wobei der Pumpeneinlass zumindest indirekt mit dem Tauchbecken verbunden ist, – mindestens einen im Tauchbecken angeordneten Umwälzauslass für die Beschichtungsflüssigkeit, und – eine Filtrationseinrichtung umfasst, deren Einlass mit dem Pumpenauslass der Pumpe verbunden ist und die einen Retentatanschluss und einen Filtratanschluss aufweist, wobei der Retentatanschluss mit dem mindestens einen Umwälzauslass im Tauchbecken verbunden ist.

Der Erfinder hat erkannt, dass insbesondere bei Anlagen zur Beschichtung von kleineren Gegenständen wie beispielsweise Fahrzeugrädern es nicht notwendig ist, für die Filtration und für das Umwälzen der Beschichtungsflüssigkeit separate Strömungskreisläufe vorzusehen. Denn bei einer ausreichend großen Dimensionierung der Filtereinrichtung kann das abgeschiedene Retentat die Funktion des Umwälzens der Beschichtungsflüssigkeit im Tauchbecken mit übernehmen, wenn es über Umwälzauslässe in das Tauchbecken eingespeist wird. Auf diese Weise erzeugt das zurückgeführte Retentat die notwendigen Badbewegungen der Beschichtungsflüssigkeit im Tauchbecken. Derartige Umwälzauslässe sind als solche bekannt und weisen vorzugsweise Injektordüsen auf, mit welchen insbesondere im Bodenbereich des Tauchbeckens Verwirbelungen erzeugt werden, die abgesetzte feste Bestandteile der Beschichtungsflüssigkeit aufwirbeln. Da erfindungsgemäß also nur ein kombinierter Umwälz- und Filtrationskreislauf anstatt mehrerer separater Kreisläufe bzw. Teilkreisläufe benötigt wird, ergibt sich insgesamt eine Vereinfachung der Anlage.
Vorzugsweise ist ein Überlaufbecken vorgesehen, in welches die Beschichtungsflüssigkeit vom Tauchbecken her überlaufen kann, wobei dann der Pumpeneinlass der Pumpe mit dem Überlaufbecken verbunden ist. Auf diese Weise wird die Beschichtungsflüssigkeit indirekt aus Tauchbecken abgesaugt, wobei sich aufgrund einer dabei entstehenden Überlaufströmung im Überlaufbecken Verunreinigungen der Beschichtungsflüssigkeit ansammeln.
Vorzugsweise ist die Pumpe des Umwälz- und Filtrationskreislaufs als Tauchpumpe ausgebildet und im Überlaufbecken angeordnet. Dies hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass hinsichtlich der Abdichtung der Pumpe geringere bis keine Anforderungen erfüllt werden müssen. Denn üblicherweise können bei normalen Pumpen des Umwälzkreislaufs aufgrund des aggressiven Charakters der Beschichtungsflüssigkeit nur Schikane-Wellendichtungen verwendet werden, so dass an den Dichtungen der Pumpen austretende Beschichtungsflüssigkeit in einem weiteren separaten Kreislauf abgeführt werden muss. Eine Tauchpumpe als Pumpe des Umwälz- und Filtrationskreislaufs vereinfacht somit nochmals deutlich die Verrohrung der Anlage.
Um eine ausreichend hohe Umwälzströmung in der Beschichtungsflüssigkeit zu erhalten, sind der Retentatanschluss der Filtereinrichtung und der Umwälzauslass im Tauchbecken vorzugsweise ohne Zwischenschaltung eines Pufferspeichers miteinander verbunden. So kann der kombinierte Umwälz- und Filtrationskreislauf mit nur einer Pumpe betrieben werden.
Ferner kann die Filtrationseinrichtung ein ltrafiltrationsmodul umfassen, wodurch ein ausreichend gereinigtes Filtrat abgegeben wird.
Der Umwälz- und Filtrationskreislauf kann eine vorzugsweise stromauf der Filtrationseinrichtung angeordnete Temperiereinrichtung, insbesondere einen Wärmetauscher, umfassen, mit welcher der Beschichtungsflüssigkeit Wärme entzogen oder zugeführt werden kann. Auf diese Weise kann auch auf einen separaten Wärmetauscherkreislauf für die Beschichtungsflüssigkeit verzichtet werden, wie er üblicherweise im Stand der Technik verwendet wird. Alternativ dazu kann direkt über eine im Tauchbecken angeordnete Temperiereinrichtung, z. B. einer Kühlschlange, der Beschichtungsflüssigkeit Wärme entzogen oder zugeführt werden.
Ferner kann ein zusätzlicher Gegenbehälterkreislauf vorgesehen sein, der eine dichtungslose Pumpe, insbesondere eine Membranpumpe umfasst, mit welcher die Beschichtungsflüssigkeit insbesondere für Wartungsarbeiten am Tauchbecken in einen Gegenbehälter und wieder zurück gefördert werden kann.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Filtratanschluss der Filtrationseinrichtung zumindest indirekt mit einem Spülbecken verbunden ist, in welchem die Gegenstände nach der Beschichtung gespült werden. Auf diese Weise kann das Filtrat, ohne dass weitere Pumpen notwendig werden, zum Spülen der Gegenstände verwendet werden.
Dabei kann zwischen dem Filtratanschluss und dem Spülbecken ein Pufferspeicher zwischengeschaltet sein, in welchem am Filtratanschluss anfallendes Filtrat für Reinigungszwecke, insbesondere für manuelle Reinigungszwecke der Anlage, vorgehalten wird.
Schließlich kann insbesondere bei der kathodischen Elektrotauchlackierung ein von dem kombinierten Umwälz- und Filtrationskreislauf unabhängiger Dialysekreislauf vorgesehen sein. Dieser erlaubt es, den Säuregehalt und die Leitfähigkeit der Beschichtungsflüssigkeit über die Regulierung des Durchsatzes durch den Dialysekreislauf einzustellen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Nachstehend wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Tauchlackierung von Fahrzeugrädern;
2 eine schematische Darstellung einer abgewandelten Anlage mit einem Pufferbehälter für Spülwasser.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
1 zeigt eine insgesamt mit 10 bezeichnete Anlage zur kataphoretischen Tauchlackierung von Fahrzeugrädern 12.
Die Anlage 10 umfasst ein Tauchbecken 14, das mit einem Elektrotauchlack 16 als Beschichtungsflüssigkeit befüllt ist. Die zu lackierenden Fahrzeugräder 12 werden mit Hilfe einer nur teilweise gezeigten Fördereinrichtung 18 in das Tauchbecken 14 abgesenkt und dadurch teilweise oder vollständig in den Elektrotauchlack 16 eingetaucht, der sich im Wesentlichen aus VE-Wasser, Bindemittel und Lackpigmenten sowie sonstigen bekannten Additiven zusammensetzt. Durch Anlegen einer Spannung zwischen den Fahrzeugrädern 12 und ebenfalls im Tauchbecken 14 angeordneten Elektroden 20 wird der Beschichtungsprozess in Gang gesetzt.
Neben dem Tauchbecken 14 ist hier in Form einer entlang des Tauchbeckens 14 verlaufenden Rinne ein Überlaufbecken 22 vorgesehen, in welches überschüssiger Elektrotauchlack 16, wie durch den Strömungspfeil 24 angedeutet, überlaufen kann. Dabei werden während des Beschichtungsprozesses anfallende Umwandlungsprodukte des Elektrotauchlacks 16 und andere Verunreinigungen mitgeschleppt, wodurch sich im Überlaufbecken 22 oberhalb des Elektrotauchlacks 16 eine Schaumkrone 26 bildet.
Um zu verhindern, dass sich feste Bestandteile des Elektrotauchlacks 16, beispielsweise die Lackpigmente, im Tauchbecken 14 absetzen und dabei agglomerieren, und um sicherzustellen, dass die physikalischen und chemischen Parameter des Elektrotauchlacks 16 im Tauchbecken 14 homogen verteilt sind, wird mit Hilfe eines kombinierten Umwälz- und Filtrationskreislaufs 30 eine Umwälzströmung 32 im Tauchbecken 14 erzeugt.
Der Umwälz- und Filtrationskreislauf 30 umfasst dazu zunächst eine Pumpe, die hier als im Überlaufbecken 22 angeordnete Tauchpumpe 34 mit einem Einlass 35 ausgebildet ist. Von deren Auslass 37 führt eine Leitung 36 zur Primärseite eines Wärmetauschers 38, dessen Sekundärseite über Leitungen 40, 42 an ein nicht gezeigtes Kühlsystem angeschlossen ist.
Im weiteren Verlauf des Strömungsweges des Elektrotauchlacks 16 führt von der Primärseite des Wärmetauschers 38 eine Leitung 44 zu einer Filtereinrichtung 46, genauer zu einem Vorfilter 48 der Filtereinrichtung 46. Von diesem Vorfilter 48 führt eine weitere Leitung 50 zu einem Ultrafiltrationsmodul 52 der Filtereinrichtung 46, welches einen Retentatanschluss 54 und einen Filtratanschluss 56 als Auslässe der Filtereinrichtung 46 aufweist.
Der Retentatanschluss 54 der Filtereinrichtung 46, an welchem ein mit festen Bestandteilen angereichertes Retentat abgegeben wird, ist über eine Leitung 58 mit einem oder mehreren im Tauchbecken 14 angeordneten Umwälzauslässen 60 verbunden, die jeweils mit einer Injektordüse 62 versehen sind. Die Umwälzauslässe 60 sind dabei so angeordnet und dimensioniert, dass bei entsprechender Dimensionierung des Retentatdurchsatzes (der im Wesentlichen über die Förderleistung der Tauchpumpe 34 gesteuert wird) im Tauchbecken 14 eine ausreichende Umwälzströmung 32 erzeugt wird, um ein Absetzen von festen Bestandteilen zu verhindern und eine Homogenisierung des Elektrotauchlacks 16 zu erreichen.
Der Filtratanschluss 56 der Filtereinrichtung 46, an welchem im Wesentlichen die wässrigen Bestandteile des Elektrotauchlacks 16 als Filtrat abgegeben werden, ist hingegen über eine Leitung 64 mit einem Spülbecken 66 verbunden. In diesem Spülbecken 66 werden die Fahrzeugräder 12 nach dem Beschichtungsprozess gespült, um beispielsweise nicht haftenden, überschüssigen Lack zu entfernen. Das dann teilweise wieder mit Lackpigmenten angereicherte Spülwasser 68 (kontaminiertes Filtrat) wird über eine weitere im Spülbecken 66 angeordnete Tauchpumpe 70 und zugehörige Umwälzauslässe 60, im Spülbecken 66 umgewälzt. Ferner führt von einem im oberen Bereich des Spülbeckens 66 angeordneten Überlaufauslass 72 eine Leitung 74 zum Überlaufbecken 22 des Tauchbeckens 14, um überschüssiges Spülwasser 68 in den Umwalz- und Filtrationskreislauf 30 des Tauchbeckens 14 zurückzuführen.
Um frischen Elektrotauchlack 16 mit genau definierten chemischen und physikalischen Parametern in die Anlage 10 einzubringen, umfasst diese eine Zuleitung 75 in das Tauchbecken 14, die mit einer nicht gezeigten Lackzuführeinrichtung verbunden ist.
Da sich der Säuregehalt des Elektrotauchlacks 16 während des Beschichtungsprozesses erhöht, ist ferner ein mit den Elektroden 20 zusammenarbeitender (nur teilweise skizzierter) Dialysekreislauf 76 vorgesehen. Dieser umfasst rohrförmige Austauschmembranen 78, welche die meist stabförmigen Elektroden 20 koaxial umgeben. Der Innenraum der Austauschmembranen 78 wird dann während des Beschichtungsprozesses mit Dialyseflüssigkeit durchspült, um den Säuregehalt zu reduzieren.
Schließlich ist das Tauchbecken 14 über einen Gegenbehälterkreislauf 80 mit einem Gegenbehälter 82 verbunden, welcher den gesamten Elektrotauchlack 16 aus dem Tauchbecken 14 aufnehmen kann und so ermöglicht, das Tauchbecken 14 für Wartungszwecke oder dergleichen vollständig zu entleeren ohne den Elektrotauchlack 16 entsorgen zu müssen. Der Gegenbehälterkreislauf 80 umfasst dazu eine Ventilanordnung 84 und eine Membranpumpe 86, wobei in einer ersten Stellung der Ventilanordnung 84 der Elektrotauchlack 16 von der Membranpumpe 86 aus dem Tauchbecken 14 in den Gegenbehälter 82 gefördert werden kann. In einer zweiten Stellung der Ventilanordnung kann die Membranpumpe 86 zusammen mit im Gegenbehälter 82 angeordneten Umwälzauslässen 60 dazu verwendet werden, in dem Gegenbehälter 82 während der Wartungsarbeiten eine Umwälzströmung 88 zu erzeugen. In einer dritten Stellung der Ventilanordnung 84 kann dieselbe Membranpumpe 86 dazu verwendet werden, den Elektrotauchlack 16 wieder in das Tauchbecken 14 zurückzuführen.
In 2 ist eine leicht abgewandelte Variante der Anlage 10 gezeigt, bei welcher der Filtratanschluss 56 der Filtereinrichtung 46 nicht direkt mit dem Spülbecken 66 verbunden ist. Stattdessen führt dort die vom Filtratanschluss 56 abgehende Leitung 64 zu einem Pufferbehälter 90, in welchem das Filtrat beispielsweise für manuelle Reinigungszwecke der Anlage 10 bereitgestellt wird. Eine weitere Leitung 92 am Boden des Pufferbehälters 92 führt dann analog zum Ausführungsbeispiel der 1 in das Spülbecken 66.

Claims

Anlage (10) zum Beschichten, insbesondere zum Elektrotauchlackieren, von Gegenständen (12), insbesondere von Fahrzeugrädern, mit a) einem Tauchbecken (14), das mit einer Beschichtungsflüssigkeit (16) angefüllt ist, in welche die Gegenstände (12) eintauchbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass b) ein kombinierter Umwälz- und Filtrationskreislauf (30) zum Umwälzen und Filtern der Beschichtungsflüssigkeit (16) vorgesehen ist, wobei der Umwälz- und Filtrationskreislauf (30) – eine Pumpe (34) mit einem Pumpeneinlass (35) und einem Pumpenauslass (37), wobei der Pumpeneinlass (35) zumindest indirekt mit dem Tauchbecken (14) verbunden ist, – mindestens einen im Tauchbecken (14) angeordneten Umwälzauslass (60) für die Beschichtungsflüssigkeit (16), und – eine Filtrationseinrichtung (46) umfasst, deren Einlass mit dem Pumpenauslass (37) der Pumpe (34) verbunden ist und die einen Retentatanschluss (54) und einen Filtratanschluss (56) aufweist, wobei der Retentatanschluss (54) mit dem mindestens einen Umwälzauslass (60) im Tauchbecken (14) verbunden ist.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überlaufbecken (22) vorgesehen ist, in welches die Beschichtungsflüssigkeit (16) vom Tauchbecken (14) her überlaufen kann, und dass der Pumpeneinlass (35) der Pumpe (34) mit dem Überlaufbecken (22) verbunden ist.
Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (34) des Umwälz- und Filtrationskreislaufs (30) als Tauchpumpe ausgebildet und im Überlaufbecken (14) angeordnet ist.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Retentatanschluss (54) der Filtereinrichtung (46) und der im Tauchbecken angeordnete (14) Umwälzauslass (60) ohne Zwischenschaltung eines Pufferspeicher miteinander verbunden sind.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtrationseinrichtung (46) ein Ultrafiltrationsmodul (52) umfasst.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umwälz- und Filtrationskreislauf (30) eine vorzugsweise stromauf der Filtrationseinrichtung (46) angeordnete Temperiereinrichtung (38), insbesondere einen Wärmetauscher, umfasst, mit welcher der Beschichtungsflüssigkeit (16) Wärme entzogen oder zugeführt werden kann.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzlicher Gegenbehälterkreislauf (80) vorgesehen ist, der eine dichtungslose Pumpe (86), insbesondere eine Membranpumpe, umfasst, mit welcher die Beschichtungsflüssigkeit (16) vom Tauchbecken (14) in einen Gegenbehälter (82) und wieder zurück gefördert werden kann.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filtratanschluss (56) der Filtrationseinrichtung (46) zumindest indirekt mit einem Spülbecken (66) verbunden ist, in welchem die Gegenstände (12) nach der Beschichtung gespült werden.
Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Filtratanschluss (56) und dem Spülbecken (66) ein Pufferspeicher (90) zwischengeschaltet ist, in welchem am Filtratanschluss (56) anfallendes Filtrat für Reinigungszwecke, insbesondere manuelle Reinigungszwecke, vorgehalten wird.
Verfahren zum Beschichten, insbesondere zum Elektrotauchlackieren, von Gegenständen (12), insbesondere von Fahrzeugrädern, mit folgenden Schritten: a) Eintauchen der Gegenstände (12) in ein mit Beschichtungsflüssigkeit (16) angefülltes Tauchbecken (14); b) Umwälzen und Filtern der Beschichtungsflüssigkeit (16) im Tauchbecken (14) durch: – Entnehmen von Beschichtungsflüssigkeit (16) aus dem Tauchbecken (14); – Filtern der entnommenen Beschichtungsflüssigkeit (16) in einer Filtrationseinrichtung (46), wodurch an einem Retentatanschluss (54) ein Retentat und an einem Filtratanschluss (56) ein Filtrat anfällt; – Umwälzen der in dem Tauchbecken (14) vorhandenen Beschichtungsflüssigkeit (16) durch Rückführen des Retentats vom Retentatanschluss (54) an mindestens einen im Tauchbecken (14) angeordneten Umwälzauslass (60).