DE2533822B2

DE2533822B2 - Anode für die kathodische Elektrotauchlackierung

Info

Publication number: DE2533822B2
Application number: DE19752533822
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Chem. Dr. 6700 Ludwigshafen Boehlke; Fritz Erdmann Dipl.-Chem. Dr. 6800 Mannheim Kempter
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1975-07-29
Filing date: 1975-07-29
Publication date: 1979-03-08
Also published as: FR2319720A1; FR2319720B1; GB1546715A; DE2533822C3; DE2533822A1

Description

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Die Erfindung betrifft Anoden für die kathodische Elektrotauchlackierung sowie ein Verfahren zur Elektrotauchlackierung von metallischen Substraten unter Verwendung solcher Anoden.

Die Elektrotauchlackierung ist ein bewährtes Verfahren zum Lackieren von metallischen Substraten, beispielsweise von Automobilblechen. Bei der kathodisciien Elektrotauchlackierung wird ein kationisches *o Bindemittel verwendet, das zusammen mit dem Pigment auf dem als Kathode geschalteten Blech niedergeschlagen wird. Als Gegenelektrode wurden bisher praktisch ausschließlich Graphitanoden verwendet.

Anoden aus Graphit werden im allgemeinen durch *s Preßsintern bei Temperaturen um 2000⁰C hergestellt. Dies ist ein aufwendiges, teueres Verfahren. Solche Anoden zeigen eine verhältnismäßig geringe Festigkeit; ihre mechanische Bearbeitbarkeit durch Bohren, Schneiden oder Fräsen läßt zu wünschen übrig, so Außerdem sind sie ziemlich porös, was zu Schwierigkeiten beim längeren Betrieb der Elektrotauchbäder führen kann.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, Anoden bereitzustellen, die einfach und billig hergestellt werden können und die genannten mechanischen Nachteile nicht aufweisen. In bezug auf ihre Eignung bei der Elektrotauchlackierung müssen sie den herkömmlichen Graphitelektroden mindestens gleichwertig sein.

Es wurde gefunden, daß diese Aufgabe gelöst wird, wenn man Anoden verwendet, die aus einem Gemisch bestehen von:

A) 30 bis 95 Gew.-% Graphit und

B) 70 bis 5 Gew.-% eines Kunststoffes.

Die Anoden enthalten vorzugsweise 50 bis 90 Gew.-% Graphit. Dabei sind alle üblichen Graphitsorten verwendbar; besonders gut geeignet ist Naturgraphit. Der Graphit kann wie üblich in Form von Pulver, Körnern, Plättchen oder Schuppen eingesetzt werden.

Als Kunststoffe B können Polymerisate, Polykondensate und Polyaddukte verwendet werden, vorzugsweise Thermoplasten, die bei Temperaturen zwischen 50 und 250° C erweichen und dabei verformbar sind, ohne sich jedoch zu zersetzen. Zweckmäßigerweise werden oxidations- und hydrolysebeständige Kunststoffe verwendet.

In Frage kommen insbesondere Homo- und Copolymerisate äthylenisch ungesättigter organischer Verbindungen, wie Olefinpolymerisate, z. B. Polyäthylen oder Polypropylen Styrolpolymerisate, wie Polystyrol oder schlagfest modifiziertes Polystyrol, chlorenthaltende Polymerisate, wie Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid oder chlorierte Polyolefine, ferner Polymethylmethacrylat und Polyacrylate. Es können auch Polykondensate oder Polyaddukte verwendet wurden, wie Polyamid, Polyester aus aromatischen Dicarbonsäuren und gesättigten Diolen, Polycarbonate und Polyacetate. Ferner sind natürlich auch Mischungen der genannten Kunststoffe verwendbar.

Die Anoden können auf sehr einfache Weise hergestellt werden: Man mischt die festen, feinteiligen Ausgangsmaterialien, erhitzt die Mischung auf Temperaturen zwischen 100 und 300° C, vorzugsweise 150 bis 250⁰C, zweckmäßigerweise in einem Extruder und stellt so eine homogene Mischung her. Man kann nun diese Mischung aus dem Extruder auspressen, abkühlen und granulieren und das erhaltene Granulat bei Temperaturen zwischen 100 und 300⁰C, Drücken zwischen 10 und 400 kg/cm² und Verweilzeiten zwischen 2 und 40 Minuten in beliebige Formen verpressen. Es ist auch möglich, die gut dispergierte, noch heiße Mischung der Ausgangsmaterialien nach dem Extrudieren zwischen endlosen Bändern direkt in die gewünschte Form zu pressen.

Bevorzugt sind Platten oder Stäbe einer Dicke zwischen 03 und 30 mm und einer Länge zwischen 30 cm und 5 m. Die Materialien haben im allgemeinen eine elektrische Leitfähigkeit zwischen 0,1 und 10 s/cm; ihre Festigkeit nach DIN 53 455 liegt vorzugsweise zwischen 50 und 300 kg/cm². Sie können gut mechanisch bearbeitet werden, z. B. durch Schneiden, Fräsen und Bohren, was bei ihrer Zurichtung für die speziellen Bedürfnisse des jeweiligen Elektrotauchbades von Vorteil ist. Außerdem zeigen sie eine glatte, nicht poröse Oberfläche.

Das Verfahren der Elektrotauchlackierung ist wohl bekannt: in einem wäßrigen Bad, weiches Bindemittel, Pigment sowie die üblichen Zusatzstoffe enthält, werden das zu lackierende Substrat als Kathode sowie eine Anode getaucht, die über einen Stromkreis miteinander verbunden sind. Die angelegte Spannung liegt wie üblich bei 50 bis 500, vorzugsweise 100 bis 400 Volt, der Feststoffgehalt des Bades bei 5 bis 20, vorzugsweise 10 bis 15 Gew.-%. Das Gewichtsverhältnis Bindemittel zu Pigmente kann zwischen I :0,l und I :0,4 schwanken; der pH-Wert des Bades beträgt 4 bis 9, vorzugsweise 5 bis 8,5. Die verwendeten kationischen Bindemittel enthalten positiv geladene Gruppen, z. B. quaternäre Ammoniumgruppen oder Sulfoniumgruppen. Verwendbar sind z. B. Acrylester-Polymerisate, die Alkylaminogruppen (DE-AS 15 46 840 und DE-AS 15 46 848) oder Imidazolgruppen (DK-AS 12 76 260) eingebaut enthalten. Geeignet sind auch Mischungen aus polyfunktionellen Aminoalkoholen mit tertiärem Stickstoffatom einer langkettigen Monocarbonsäure, einer Polycarbonsäure

sowie einem Phenoplast- oder Aminopiastharz nach der DE-OS 19 30 949. Auch Epoxidharze auf Basis von Umsetzungsprodukten aus einem Polyepoxid und einem Hydroxylgruppen enthaltenden sekundären oder tertiären Amin nach der DE-OS 20 33 770, sowie Mischungen aus Aminogruppen tragenden organischen Bindemitteln und blockierten Polyisocyanaten nach der DE-OS 20 57 799 können eingesetzt werden. Gut geeignet sind Umsetzungsprodukte von Epoxidharzen mit Mannichbasen aus kondensierten Phenolen, einem sekundären Amin, das eine Hydroxyalkylgruppe trägt und Formaldehyd nach der DE-OS 23 20 301 und DE-OS 23 57 075.

Außer Bindemittel und Pigment können die Elektrotauchbäder noch die üblichen Zusatzstoffe, wie Füllstoffe, Lösungsmittel, Verlaufsmittel, Dispergierhilfsmittel, Stabilisatoren, Antischaummittel sowie Einbrennkatalysatoren enthalten.

Die in den Beispielen genannten Teile und Prozente beziehen sich auf das Gewicht.

20 Beispiel !

a) Herstellung einer Elektrode

Ein 0,6 cm dicker und 30 cm breiter Strang einer Mischung von 30 Teilen Polypropylen (Dichte 0308 g/ cm²; Schmelzindex ca. 2,5 g/10 Minuten) und 70 Teile Flockengraphit wurde bei einer Temperatur von 250°C extrudiert. In einer Druckzone wird die plastische Mischung bei einem Druck von etwa 5 bar durch endlose Stahlbänder zusammengepreßt. Die Verweilzeit in der Druckzo.:'. beträgt etwa 2 Minuten. Über gekühlte Walzen verläßt der fertige Plattenstrang die Druckzone. Er hat eine Dicke von 4 mm. Anschließend wird er auf die jeweils gewünscht? Plattenlänge zerschnitten. Die elektrische Leitfähigkeit der Platten beträgt 0,5 S/cm. Die Festigkeit wurde nach DlN 53 455 gemessen. Sie beträgt 200 kp/cm². Der Ε-Modul nach DIN 53 457 beträgt 15 300 N/mm².

b) Elektrotauchlackierung

6 I eines kationischen Elektrotauchlackes aus dem Bindemittel der DE-OS 19 30 949, Beispiel I, pigmentiert mit Eisenoxid rot (Bindemittel: Pigment = I :0,2) werden mit der nach a) hergestellten Elektrode versehen. Die badseitig eingetauchte Fläche beträgt ca. 150 cm². In diesem Lackbad werden bei einer Temperatur von 30°C, einem pH-Wert von 4,5 und einer Spannung von 170 bis 180⁰C ohne Anlegen eines Vorschaltwiderstandes in 2 Minuten auf unbehandelten Stahlblechen Überzüge abgeschieden, die sich hinsichtlich ihrer Qualität nicht von denjenigen des Beispiel I der DE-OS 19 30 949 unterscheiden.

Beispiel 2

Gemäß Beispiel 1 werden 20 Teile Polypropylen und 80 Teile Graphit zu Platten verarbeitet. Die elektrische Leitfähigkeit beträgt 3,5 S/cm, die Festigkeit 150 kp/cm² und der E-Modul 30 000 N/mm².

Beispiel 3
a) Herstellung einer Elektrode

Nach Beispiel 1 werden 20 Teile eines Äthylenpolymerisates (Dichte 036 g/cm³, Schmelzindex 4,5 g/10 Minuten) und 80 Teile Graphit zu Platten verarbeitet. Die elektrische Leitfähigkeit beträgt 0,4 S/cm, die Festigkeit 85 kp/cm² und der E-Modul 7200 N/mm².

b) Elektrotauchlackierung

6 I eines kationischen Elektrotauchbades nach Beispiel 3 der DE-PS 23 57 075 werden mit der nach 3a) hergestellten Elektrode versehen. Die badseitig eingetauchte Fläche beträgt ca. 150 cm². In diesem Lackbad werden bei 30⁰C, einem pH-Wert 8,6 und einer Spannung von 280 V ohne Anlegen eines Vorschaltwiderstandes in 2 Minuten auf phosphatierten Stahlblechen Überzüge abgeschieden.

Claims

Patentansprüche:

1. Anoden für die kathodische Elektrotauchlackierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie bestehen aus einem Gemisch von

A) 30 bis 95 Gew.-% Graphit und

B) 70 bis 5 Gew.-% eines Kunststoffes.

2. Anoden nach Anspruch l.daciurchgekennzeichnet, daß die Komponente B ein Homo- oder Copolymerisat einer äthylenisch ungesättigten organischen Verbindung ist, die bei Temperaturen zwischen 50 und 250⁰C erweicht und verformbar ist, ohne sich dabei zu zersetzen.

3. Anoden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine elektrische Leitfähigkeit zwischen 0,1 und 10 S/cm aufweisen.

4. Anoden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Festigkeit nach DIN 53 455 zwischen 50 und 300 kp/cm² aufweisen.

5. Verfahren zum Lackieren metallischer Substrate, bei dem das Substrat als Kathode in ein wäßriges Bad getaucht wird, welches ein kationisches organisches Bindemittel sowie Pigmente und gegebenenfalls weitere übliche Zusatzstoffe enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode eine Anode nach Anspruch 1 ist.