DE2640932C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spülen von Gegenständen nach chemischen und elektrochemischen Oberflächenbehandlungen, insbesondere in Galvanisieranlagen, unter Verwendung einer Spülkammer mit Spritzdüsen und den verbindenden Rohrleitungen, bei dem die Gegenstände in periodischer Wiederkehr in kurzfristigen Intervallen mit einem Spülmittel behandelt werden, wobei dem Spülvorgang jeweils ein Ablaufvorgang folgt.

Den Spülvorgängen zwischen den einzelnen Behandlungsstufen in Galvanisieranlagen kommt erhebliche Bedeutung zu in bezug auf die Qualität des Überzugs und der Kosten des gesamten Behandlungsprozesses. Es ist fast immer erforderlich, vor dem Eintauchen der Teile in eine Lösung für die aktive Behandlung der Oberfläche die vom vorhergehenden Verfahrensschritt anhaftenden Lösungsreste abzuspülen.

Als Spülmedium wird dabei üblicherweise entweder Leitungswasser aus dem öffentlichen Netz oder in einer Ionenaustauschanlage aufbereitetes Kreislaufwasser verwendet.

Während nun vom Verfahren her die Forderung nach einem guten Spüleffekt besteht, soll wegen der anfallenden Kosten der Wasserverbrauch bei Verwendung von Leitungswasser möglichst gering gehalten werden. Einmal wegen der Kosten für das Wasser selbst und auch wegen der Aufwendungen für das Entgiften der mit Schadstoffen verunreinigten Spülwässer, bevor sie in das öffentliche Kanalnetz eingeleitet werden können.

Beim Einsatz einer Ionenaustausch-Kreislaufanlage steht zwar genügend Wasser zur Verfügung, weil ihre Dimensionierung sich nach den verschleppten Lösungen und deren möglichst starker Verdünnung richtet, das Wasser aber im Kreislauf geführt, also nicht verbraucht wird. Die Entscheidung, ob für die Spülwasseraufbereitung eine Kreislaufanlage eingesetzt wird, fällt aber in der Regel nach Abwägung der Kostenvorteile für das eine oder andere Verfahren, weil eine solche Anlage eine beträchtliche Investition darstellt. Wenn es gelingt, die benötigte Spülwassermenge gering zu halten, wird es wirtschaftlicher sein, das Wasser aus dem öffentlichen Leitungsnetz zu entnehmen, es nach dem Spülvorgang zu entgiften und anschließend entweder in das Kanalnetz abzulassen oder damit Verdunstungsverluste des Behandlungsbades auszugleichen. Die Wassermenge gering zu halten, gelingt nur dadurch, daß man eine möglichst hohe Konzentration an abgespülten Lösungen im Spülwasser erreicht, bevor es dann entgiftet oder rückgeführt wird.

Zur Erfüllung dieser Forderung wurden verschiedene Wege eingeschlagen. Der Spülvorgang selbst kann entweder als Tauchspülen durchgeführt werden, indem die Teile in einen mit Spülwasser gefüllten Behälter eingetaucht werden, oder als Spritzspülen, indem man die Teile in einem leeren Behälter mit Hilfe eines Düsensystems mit Wasser abspült.

Beim Tauchspülen ist es bei Einsatz von nur einem Spülbad nach einem Aktivbad praktisch nicht möglich, der Forderung nach geringem Wasserverbrauch bei gleichzeitiger ausreichender Verdünnung der an den Teilen anhaftenden Aktivbadlösung zu genügen. Es ist deshalb allgemein üblich, beim Tauchspülen eine Hintereinanderschaltung von mehreren Fließspülabteilen vorzusehen, denen meist noch ein Standspülabteil vorgeschaltet wird. Die Fließspülabteile sind in der Regel kaskadenartig miteinander verbunden, wobei das Wasser entgegen der Behandlungsrichtung der Ware von einem Abteil zum anderen läuft und dabei immer stärker mit Lösung aus dem hervorgehenden Aktivbad angereichert wird. Während es in der Vergangenheit üblich war, bis zu 3 Abteile hintereinanderzuschalten, hat man neuerdings die Anzahl bis auf 8 erhöht und konnte damit den Wasserverbrauch sehr stark reduzieren. Allerdings ist dafür der Anlagenaufwand hoch, zumal bei dieser Vielzahl von Abteilen das Wasser nicht mehr im freien Gefälle von einer Station zur anderen fließen kann, sondern gefördert werden muß. Außerdem gibt es verfahrenstechnische Gründe, die eine längere Verweilzeit, die sich aus einer Vielzahl von hintereinander angeordneten Spülstationen ergibt, nicht gestatten, zum Beispiel Spülung im Anschluß an Vernickelung.

Das Spritzspülen wurde bisher wegen des größeren apparativen Aufwandes weniger angewandt, obwohl damit bei optimaler Auslegung der Einrichtung schon beträchtliche Einsparungen an Spülwasser möglich sind. Wenn auch nicht alle Warenteile sich durch Abspritzen gut spülen lassen, bietet das Verfahren zum Beispiel bei flachen Teilen wie Leiterplatten wesentliche Vorteile. Während bei Tauschspülbädern zur Verbesserung des Spüleffekts meist zur Bewegung des Wassers Luft eingeblasen wird, ist beim Spritzspülen eine rasche Vermischung des Spülwassers mit den anhaftenden Lösungsresten schon vom System her gegeben.

Aus der US-PS 39 45 388 ist es bereits bekannt, Gegenstände in einem dreistufigen Spülprozeß mit einem 50 Sekunden dauernden Spülvorgang gefolgt von einem 20 Sekunden dauernden Ablaufvorgang zu behandeln, bei dem der Ablaufvorgang kürzer ist als der Spülvorgang.

Ferner geht aus dieser Druckschrift hervor, mit unterschiedlichen Spülmittelmengen zu arbeiten beziehungsweise die Spülmittelmenge durch Änderung der Behandlungszeit zu verändern.

Des weiteren ist aus dem DE-Gbm 71 16 602 eine Vorrichtung zum Intensiv-Spülen von Warenträgern bekannt, bei der die Behandlung der Werkstücke mittels mit Düsen bestückten Spritzrohren erfolgt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Entwicklung eines Verfahrens, mit dem bei extrem geringem Spülmittelverbrauch ein hochgradiger Verdünnungseffekt der an den Gegenständen nach den chemischen und elektrochemischen Behandlungen anhaftenden Stoffe in kürzestmöglicher Zeit erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs.

Bevorzugte Ausführungsformen dieses Verfahrens bestehen darin,
daß die Behandlungsintervalle in den Zeitrelationen von 0,1 bis 5 Sekunden, vorzugsweise 1,5 Sekunden, für den Spülvorgang und 1 bis 10 Sekunden, vorzugsweise 5 Sekunden, für den Ablaufvorgang bei einem Spritzdruck des Spülmittels von 2 bis 6 Bar, vorzugsweise 3,5 Bar, betragen,
daß die bei dem ersten Spülvorgang ablaufende Spülmittelmenge einer Wertstoffrückgewinnung oder Konzentratbehandlung zugeführt und die aus den weiteren Spülvorgängen anfallenden Spülmittelmengen jeweils wieder für einen ersten Spülvorgang verwendet werden,
daß die Behandlung der Gegenstände mit zwei oder mehreren an den gegenüberliegenden Seiten dieser Gegenstände angeordneten Spritzdüsen erfolgt, die zeitversetzt betrieben werden und
daß die Behandlung der Gegenstände mit zwei oder mehreren an den gegenüberliegenden Seiten dieser Gegenstände angeordneten Spritzdüsen erfolgt, die in ihrer räumlichen Anordnung zur Ware verändert werden.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einer Spülkammer mit Spritzdüsen und den verbindenden Rohrleitungen, die in der Zeichnung näher erläutert wird.

Hierin zeigt die Fig. 1 eine Spülkammer (1) im Schnitt, in den die abzuspülende Ware (2) mittels eines Warenträgers (3) eingelegt ist.

Seitlich der Ware sind Abspritzeinrichtungen angeordnet, die aus Spritzdüsen (4) und verbindenden Rohrleitungen (5) bestehen. Sie sind an ein nichtdargestelltes Leitungsnetz angeschlossen, aus dem sie mit Spülmittel gespeist werden. In den Zuführungsleitungen sind bei diesem Beispiel Magnetventile (6) angeordnet, die in Abhängigkeit von der Belegung des Behälters über einstellbare Zeitglieder angesteuert werden. Das von der Ware ablaufende Spülwasser sammelt sich am Behälterboden und wird über die Abflußleitung (8) abgeführt.

Eine derartige Spülkammer kann vorzugsweise in der Behälterreihe einer Galvanisieranlage jeweils nach einem oder mehreren Aktivbädern angeordnet sein. Es ist ferner möglich, sie als zentrale Spülstation in oder neben der Behälterreihe oder aber direkt am Transportwagen vorzusehen.

Ferner ist es möglich, neben einzeln an Warenträgern aufgehängten Gegenständen, auch Massenteile, die gemeinsam in einer Galvanisiertrommel behandelt werden, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu behandeln, wobei die Spülung der Ware vorzugsweise über ein Innenrohr erfolgt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, den Spülmittelbedarf im Vergleich zu den konventionellen Verfahren extrem zu erniedrigen. Es läßt sich schon bei zweimaliger Wiederholung des Spritzintervalls ein Verdünnungseffekt um mehr als das 900fache bei einem Spülmittelverbrauch von nur 1,4 Liter/m² Oberfläche erreichen, der sich bei insgesamt dreimaliger Wiederholung auf das 20 000fache bei einem Verbrauch von nur wenig mehr Spülmittel in einer Menge von 2,1 Liter/m² Oberfläche steigern läßt.

Da bei Galvanisierverfahren eine etwa 1000fache Verdünnung der Lösung aus dem vorhergehenden Aktivbad vor dem nächsten Behandlungsvorgang ausreicht, sind die erforderlichen Spülwassermengen bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens daher sehr gering. Bei diesem geringen Wasserbedarf ist es weiterhin von Vorteil, die gesamte Spülmittelmenge nach dem Spritzvorgang einer Wertstoffrückgewinnungsanlage zuzuführen. Das Verfahren kann dann noch weiter optimiert werden, wenn nur die am höchsten konzentrierte Menge nach dem ersten Spülvorgang zur Rückgewinnungsanlage geleitet wird, die aus weiteren Spülvorgängen anfallenden Spülmittelmengen jedoch aufgefangen und wieder für den ersten Spülvorgang der nachfolgend zu spülenden Ware verwendet werden.

Die Menge des nach dem letzten Spülvorgang an den gespülten Gegenständen anhaftenden Spülmittels kann weiter verringert werden, indem die Gegenstände vor oder während des Aushebens aus der Spülkammer mittels Luft abgeblasen werden.

Das folgende Beispiel erläutert die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beispiel 1

Mit der oben beschriebenen Spülkammer wurde das Verfahren wie folgt durchgeführt. Als zu spülende Gegenstände dienten Leiterplatten, mit einer gesamten Oberfläche von 1,08 m², die mit einer Vielzahl von Bohrungen mit Durchmessern von 1 bis 6 mm versehen waren. Die Platten wurden zunächst mit einer wäßrigen Natriumhydroxid-Lösung (22 g/l NaOH) behandelt, wobei nach einer Abtropfzeit von 10 Sekunden eine verschleppte Menge von 70 ml/m² gemessen wurde. Anschließend wurden die Platten in der Spülkammer unter verschiedenen Bedingungen erfindungsgemäß gespült und dabei die in der Tabelle angegebenen Ergebnisse gemessen.

Die links und rechts von den Gegenständen angeordneten Spritzdüsen wurden dabei zeitlich verzögert geschaltet.

Die Versuchsbefunde zeigen den hochgradigen Verdünnungseffekt der an den Gegenständen nach der Behandlung anhaftenden Natriumhydroxid-Lösung bei extrem niedrigem Spülmittelverbrauch. Dabei ist besonders hervorzuheben, daß bei gleichem Wasserverbrauch der Versuch Nr. 2 (Intervallspülung) mehr als die doppelte Verdünnung als Versuch Nr. 1 (Dauerspülung) ergab.

Claims (5)

1. Verfahren zum Spülen von Gegenständen nach chemischen und elektrochemischen Oberflächenbehandlungen, insbesondere in Galvanisieranlagen, unter Verwendung einer Spülkammer mit Spritzdüsen und den verbindenden Rohrleitungen, bei dem die Gegenstände in periodischer Wiederkehr in kurzfristigen Intervallen mit einem Spülmittel behandelt werden, wobei dem Spülvorgang jeweils ein Ablaufvorgang folgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülmittelmenge durch Änderung des Spritzdruckes beim Behandlungsvorgang innerhalb gleicher Zeiten verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsintervalle in den Zeitrelationen von 0,1 bis 5 Sekunden, vorzugsweise 1,5 Sekunden, für den Spülvorgang und 1 bis 10 Sekunden, vorzugsweise 5 Sekunden, für den Ablaufvorgang bei einem Spritzdruck des Spülmittels von 2 bis 6 Bar, vorzugsweise 3,5 Bar, betragen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei dem ersten Spülvorgang ablaufende Spülmittelmenge einer Wertstoffrückgewinnung oder Konzentratbehandlung zugeführt und die aus den weiteren Spülvorgängen anfallenden Spülmittelmengen jeweils wieder für einen ersten Spülvorgang verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung der Gegenstände mit zwei oder mehreren an den gegenüberliegenden Seiten dieser Gegenstände angeordneten Spritzdüsen erfolgt, die zeitversetzt betrieben werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung der Gegenstände mit zwei oder mehreren an den gegenüberliegenden Seiten angeordneten Spritzdüsen erfolgt, die in ihrer räumlichen Anordnung zur Ware verändert werden.