DE1571176C

DE1571176C - Process for preventing the segregation effect of paint components when painting metallic objects in the electrophoresis bath

Info

Publication number: DE1571176C
Authority: DE
Inventors: Siegfried; Jacoby Günter DipL-Ing.; 8520 Erlangen Berger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Publication date: 1972-05-31

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verhindern anodische Abscheidungsfläche mittels mechanischerThe invention relates to a method for preventing anodic deposition surface by means of mechanical

des Entmischungseffektes von Lackbestandteilen beim Maßnahmen intermittierender Wirkung des elektri-the demixing effect of paint components when measures intermittent action of the electrical

Lackieren von metallischen Gegenständen im Elektro- sehen Stromes entzogen wird, z. B. durch intermittie- _; Painting of metallic objects in the electrical see current is withdrawn, z. B. by intermittent _;

phoresebad, bei dem die Netzspannung den Elektroden rendes Eintauchen in das Bad. Während des Eintau- 'phoresebad, in which the mains voltage causes the electrodes to be immersed in the bath. During the thawing

über Halbleitergleichrichter zugeführt wird. 5 chens und Herausziehens kann dabei der Strom abge- 'is supplied via semiconductor rectifiers. 5 chens and pulling out the current can be '

Unter Elektrophorese versteht man bekanntlich die schaltet werden. Gegebenenfalls kann auch der StromAs is well known, electrophoresis means that are switched. If necessary, electricity can also be used

Wanderung von in einer Flüssigkeit dispergierten Teil- nur in Zwischenräumen durch das Bad geschickt wer-Migration of part dispersed in a liquid can only be sent through the bath in interstices

chen unter Wirkung eines elektrischen Feldes, welches den. Dieses intermittierende Niederschlagen deschen under the action of an electric field, which the. This intermittent knockdown of the

sich zwischen zwei in diese Flüssigkeit eintauchenden Kautschuks soll den Vorteil haben, daß die durchbetween two rubbers immersed in this liquid should have the advantage that the through

Elektroden ausbreitet, zu einer dieser Elektroden hin. io die elektrophoretische Wirkung an der Oberfläche er-Electrodes spreads to one of these electrodes. io the electrophoretic effect on the surface

Die Geschwindigkeit der Wanderung der Teilchen zeugten Gase austreten und daher keine Schädigung desThe speed of migration of the particles produced gas leakage and therefore no damage to the

ergibt sich dabei theoretisch zu Kautschukniederschlages herbeiführen können. DieThis theoretically results in the possibility of rubber precipitation. the

hierbei zwangläufig aus dieser Aufgabe resultierendeninevitably resulting from this task

ν = ^ε ' ^' ^ Steuerzeiten müssen dabei in der Größenordnung von ν = ^ε ' ^' ^ control times must be in the order of magnitude of

¹ ~ 4 . _κ . -ψ ' is Sekunden bis Minuten liegen, da sonst das mechanische ¹ ~ 4. _κ . -ψ 'is seconds to minutes, otherwise the mechanical

. , , _, Heben und Senken und auch die Entgasung nicht mög-. ,, _, Lifting and lowering and also degassing not possible

wonn ε = zwischen dispergiertem Teilchen und Flus- _{lich wäre} ,. _deutsche Patentschrift 556 312). ε = Wonn _{would Lich} between dispersed particles and Flus-. _German patent specification 556 312).

sigke.t bestehende Spannungsdifferenz _{Neuere UnterS}uchungen auf dem Gebiet dersigke.t existing voltage difference _Recent studies in the field of

Z>=Dielektoitatskonstante elektrophonischen Lackierung haben ergeben, daßZ> = Dielektoitatskonstante electrophonic painting have shown that

κ = die spezifische Leitfähigkeit der Flüssigkeit _{20 sich bei den bekannten} Verfahren mit Gleichstrom bei κ = the specific conductivity of the liquid _{20 in the known} methods with direct current

ψ = die innere Reibung der Flüssigkeit _{dner Reihe von Lack} vorzugsweise bei kleinen und ψ = the internal friction of the liquid _{in the series of paint,} preferably in the case of small and

das ^wischen den Elektroden herrschende _mittleren Spannungen, die dispergierten Bestandteile ■ _{the average} voltages prevailing between the electrodes, the dispersed constituents

des Lackes nicht mit gleichmäßiger Geschwindigkeit fof the paint not at a constant speed f

bedeuten, ist also der angelegten Spannung bei unver- abscheiden. So erhält man z. B. in den meisten Fällenmean, is therefore the applied voltage at undeposited. So you get z. B. in most cases

änderlicher Konstitution der Dispersion proportional. 25 innerhalb der betreffenden Spannungsbereiche einevariable constitution of the dispersion proportional. 25 within the relevant voltage ranges a

Die Richtung der Teilchenwanderung hängt ab von Abscheidung von Bindemittel mit nur sehr geringemThe direction of particle migration depends on the deposition of binder with very little

dem dispergierten Stoff sowie der Art des Lösungs- Pigmentanteil, welcher mit zunehmender Steigerung derthe dispersed substance and the type of solution pigment content, which with increasing increase in

mittels, in welchem die Teilchen sich befinden und angelegten Spannung zunimmt, bis endlich — erstmeans, in which the particles are and the applied voltage increases until finally - first

natürlich von der Polarität der angelegten Spannung. nach einer Art Schwellwert — eine Abscheidung derof course on the polarity of the applied voltage. according to some kind of threshold - a deposition of the

Seit einigen Jahren findet das elektrophoretische 30 Komponenten mit gleichmäßiger Geschwindigkeit erPrinzip in immer stärkerem Maße Anwendung in der folgt. Die Größe des Spannungsbereiches, in welchem Lackindustrie, so z. B. in neuerer Zeit zur Lackierung eine solche, im folgenden als »Entmischungseffekt« beganzer Autokarosserien im Durchlauf oder Taktver- zeichnete Ungleichmäßigkeit festzustellen ist, ist je fahren. nach Art des Lackes verschieden. So kann z. B. eineFor some years now, the principle of electrophoretic 30 components has been taking place at a constant rate increasingly applied in the following. The size of the voltage range in which Paint industry, so z. B. more recently for painting such a, in the following as "segregation effect" beganzer Car bodies can be detected in the flow or cycle-recorded unevenness is depending drive. different depending on the type of paint. So z. Legs

Hierbei stellt das den Lack enthaltende Becken die 35 gleichmäßige Beschichtung schon von 50 V aufwärts,Here, the basin containing the paint provides the uniform coating from 50 V upwards,

Kathode, das zu lackierende Teil die Anode dar, auf jedoch auch erst ab 100 bis 120 V erfolgen. BesondersCathode, the part to be painted is the anode, but only takes place from 100 to 120 V. Especially

welcher die dispergierte Phase infolge ihrer negativen groß sind die Bereiche, innerhalb welcher der Ent-which the dispersed phase due to its negative large are the areas within which the development

Ladung abgeschieden wird. mischungseffekt in Erscheinung tritt, bei LackierungCharge is deposited. Mixing effect occurs when painting

Diese Art der Lackierung hat gegenüber der üblichen von Buntmetallen, wie z. B. Kupfer, Messing und einfachen Tauchlackierung erhebliche Vorteile da- 40 Aluminium. _: durch, daß fast ausschließlich nur die dispergierte Phase Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht an der Anode abgeschieden wird, d. h., infolge des ge- darin, bei einem Verfahren, bei dem die Netzspannung ringen Wassergehaltes der aufgebrachten Schicht er- den Elektroden über Halbleitergleichrichter zugeführt folgt nur ein sehr geringes Abtropfen. Weiterhin wer- wird, dafür zu sorgen, daß der unerwünschte »Ent- > den, nachdem zunächst die Außenflächen eines Metall- 45 mischungseffekt« verhindert oder zumindest wesentteiles beschichtet worden sind, infolge des nunmehr lich verringert wird. Diese Aufgabe wird erfindungshohen elektrischen Widerstandes dieser Schicht, auch gemäß dadurch gelöst, daß die steuerbaren Halbinnenräume sehr gut beschichtet. Weiterhin werden leitergleichrichter derart ausgesteuert werden, daß wegen des an diesen Stellen besonders starken elek- Ausschnitte aus der Netzspannung in Form von trischen Feldes gerade Kanten und Spitzen elektro- 50 einzelnen Spannungsimpulsen an den Elektroden phoretisch gut bedeckt. liegen.This type of painting has compared to the usual of non-ferrous metals, such. B. copper, brass and simple dip painting significant advantages of 40 aluminum. _: by that almost exclusively only the dispersed phase The object of the present invention is deposited on the anode, ie, due to the fact that in a process in which the mains voltage wrestles the water content of the applied layer is fed to the electrodes via semiconductor rectifiers very little drainage follows. Furthermore, we will ensure that the undesired "detachment, after the outer surfaces of a mixed metal effect" have first been prevented or at least substantially coated, is now reduced as a result of this. This object is achieved by the inventive electrical resistance of this layer, also according to the fact that the controllable semi-interiors are coated very well. Furthermore, conductor rectifiers are controlled in such a way that, because of the particularly strong electrical cutouts from the mains voltage in the form of a tric field, straight edges and peaks of electrical 50 individual voltage pulses at the electrodes are theoretically well covered. lie.

Bei den bekannten Verfahren zum Lackieren von Durch die dann mit mehrfacher Netzfrequenz aufGegenständen mittels Elektrophorese wird üblicher- einanderfolgenden Spannungsimpulse läßt sich der weise ein zeitlich konstantes elektrisches Feld mit ge- Entmischungseffekt weitgehend vermeiden und eine ringem Oberwellengehalt verwendet. Die Spannung 55 saubere und gleichmäßigere Beschichtung der Werkhierfür gewinnt man aus einem Drehstromnetz durch Stückoberflächen erzielen, als diese unter Verwendung Gleichrichtung in einer Drehstrombrückenschaltung, von reinem Gleichstrom der Fall wäre,
die z. B. mit Halbleitergleichrichtern aufgebaut sein Die bei diesem Verfahren benutzten Halbleitergleichkann. Zur Regelung der Spannung bzw. des Stromes richter haben in Verbindung mit einer Regelschaltung dienen Stell- oder Drehtransformatoren, die der 60 kleiner Zeitkonstante auch noch den Vorteil, daß sich Gleichrichterbrücke vorgeschaltet und mit einem Reg- außer einer schnellen und einfachen Regelbarkeit der ler versehen sind. Bekannt ist es hierbei auch, auf ge- Spannung auch die großen Einschaltstromspitzen sonderte Gleichrichterschaltungen zu verzichten und die relativ einfach abfangen lassen. Außerdem können Elektroden selbst als Gleichrichter zu benutzen (vgl. damit Kurzschlüsse zwischen der Beckenwand und der deutsche Patentschrift 587 700). 65 Anode so schnell abgeschaltet werden, daß ein Durch-In the known methods for painting of the electrical field with a segregation effect that is constant over time can largely be avoided and a low harmonic content can be used to a large extent. The voltage 55 clean and more even coating of the work for this purpose is obtained from a three-phase network by means of piece surfaces than would be the case using rectification in a three-phase bridge circuit of pure direct current,
the z. The semiconductors used in this method can be constructed with semiconductor rectifiers. To regulate the voltage or the current converter, variable or rotary transformers are used in conjunction with a control circuit, which also have the advantage of being connected upstream with a rectifier bridge and a regulator except for quick and easy controllability of the 60 small time constant . It is also known here to dispense with rectifier circuits and which can be intercepted relatively easily. In addition, electrodes themselves can be used as rectifiers (cf. short circuits between the pool wall and German patent specification 587 700). 65 anode are switched off so quickly that a through

Weiterhin ist bereits ein Verfahren zur elektrophore- brennen der Beckenwand vermieden wird,Furthermore, a method for electrophoretic burning of the pool wall is already avoided,

tischen Herstellung homogener Kautschuknieder- Die Erfindung wird durch ein AusführungsbeispielThe invention is illustrated by an exemplary embodiment

schlage aus Kautschukmilch bekannt, bei dem die an Hand einer Figur erläutert. Die Figur läßt eineBeat known from rubber milk, in which the explained with the aid of a figure. The figure leaves one

Schaltung erkennen, mit der ein pulsförmiger Betrieb durchführbar ist.Recognize circuit with which a pulsed operation can be carried out.

An ein Drehstromnetz 1 ist durch einen Schalter 2 eine Gruppe steuerbarer Halbleitergleichrichter (Thyristoren) 3 anschaltbar. An den Ausgängen der Thyristören wird die Spannung für ein Elektrophoresebad 4 abgenommen. Die Thyristoren werden in bekannter Weise synchron zur Drehstromspannung gesteuert. Um die Lackierung mit einem vorgegebenen mittleren Spannungs- oder Stromwert betreiben zu können, ist eine Regelschaltung vorgesehen. Sie besteht aus den Einrichtungen 5 und 6 zum Erfassen des Ist-Wertes der Spannung bzw. des Stromes, den Einrichtungen? und8, die als einstellbare Führungsgrößen (Sollwerte) dienen, und dem Regler 9. Dieser vergleicht den Ist-Wert mit dem Soll-Wert und liefert das Stellsignal für die steuerbaren Halbleitergleichrichter. Die Wahlschalter 10 und 11 dienen dazu, die Art der Regelung, nämlich entweder eine Spannungs- oder eine Stromregelung, zu wählen. aoA group of controllable semiconductor rectifiers (thyristors) is connected to a three-phase network 1 through a switch 2. 3 can be switched on. At the outputs of the thyristors, the voltage for an electrophoresis bath is 4 removed. The thyristors are controlled in a known manner in synchronism with the three-phase voltage. Around the painting can be operated with a specified average voltage or current value a control circuit is provided. It consists of the devices 5 and 6 for recording the actual value of the Voltage or current, the facilities? and8, which serve as adjustable reference values (setpoints), and the controller 9. This compares the actual value with the target value and provides the control signal for the controllable Semiconductor rectifier. The selector switches 10 and 11 are used to select the type of control, namely either a voltage or a current control to choose. ao

Ist die Zeitkonstante der Regelschaltung genügend klein gemacht, so kann die Regelschaltung zugleich als Schutzschaltung verwendet werden. Wird die Lackierung mit einer konstanten Spannung durchgeführt, so erhält man eine Einschaltstromspitze, die durch den kleinen Übergangswiderstand der blanken Oberfläche des zu lackierenden Körpers bedingt ist. Diese Einschaltstromspitze kann man begrenzen, wenn man in der Stellung des Wahlschalters für »Spannungsbetrieb« bei der schnell ansprechenden Regelschaltung eine Strombegrenzung vorsieht. Zu diesem Zweck wird man zusätzlich den Ist-Wert des Stromes der Einrichtung 6 mit einem Soll-Wert, der dem Grenzwert des zulässigen Stromes entspricht, im Regler 9 vergleichen. Die Schutzeinrichtung würde auch einen Kurzschlußstrom begrenzen.If the time constant of the control circuit is made sufficiently small, the control circuit can also be used as Protection circuit can be used. If the painting is carried out with a constant voltage, so you get a peak inrush current caused by the small contact resistance of the bare surface of the body to be painted. This inrush current peak can be limited if one in the position of the selector switch for "voltage operation" in the fast-responding control circuit Provides current limitation. For this purpose, one will also use the actual value of the current of the device Compare 6 with a target value, which corresponds to the limit value of the permissible current, in the controller 9. The protective device would also limit a short-circuit current.

Claims

Claim:

Process for preventing the segregation effect of paint components during painting of metallic objects in the electrophoresis bath in which the mains voltage is applied to the electrodes is supplied via semiconductor rectifiers, characterized in that the controllable Semiconductor rectifiers (3) are controlled in such a way that sections of the mains voltage (1) are in the form of individual voltage pulses on the electrodes.

1 sheet of drawings