DE2747334C2

DE2747334C2 - Anode für die kathodische Elektrotauchlackierung und ihre Anwendung

Info

Publication number: DE2747334C2
Application number: DE2747334A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Chem. Dr. 6711 Hessheim Boehlke; Fritz Erdmann Dipl.-Chem. Dr. 6800 Mannheim Kempter
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1977-10-21
Filing date: 1977-10-21
Publication date: 1985-05-30
Also published as: FR2406677A1; GB2008616B; GB2008616A; DE2747334A1; FR2406677B1; US4231854A

Description

2. Anoden für die kathodische Elektrotauchlackierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente B ein Homo- oder Copolymerisat einer äthylenisch ungesättigten organischen Verbindung ist, die bei Temperaturen zwischen 50 und 250° C erweicht und verformbar ist, ohne sich dabei zu zersetzen.

3. Anoden für die kathodische Elektrotauchlackierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine elektrische Leitfähigkeit zwischen 0,001 und 1 S/cm aufweisen.

4. Anwendung einer Anode nach Anspruch 1 für das Lackieren metallischer Substrate, bei dem das Substrat als Kathode in ein wäßriges Bad getaucht wird, welches ein kationisches organisches Bindemittel sowie Pigmente und ggf. weitere übliche Zusatzstoffe enthält.

5. Anwendung einer Anode nach Anspruch 1 für die kathodische Elektrotauchlackierung, wobei die Anode in Form von Platten oder Stäben einer Dicke von 0,3 bis 30 mm und einer Länge von 30 cm bis 5 m vorliegt.

Die Erfindung betrifft Anoden für die kathodische Elektrotauchlackierung sowie ihre Anwendung zur Elektrotauchlackierung von metallischen Substraten.

Die Elektrotauchlackierung ist ein bewährtes Verfahren zum Lackieren von metallischen Substraten, beispielsweise von Automobilblechen. Bei der kathodischen Elektrotauchlackierung wird ein kationisches 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 Preßsintern bei Temperaturen um 2000°C 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. 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 picht aufweisen. In bezug auf ihre Eignung bei der Elektrotauchlackierung müssen sie den herkömmlichen Graphitelektroden mindestens gleichwertig sein. Gegenüber Graphit/Kunststoff-Anoden sollen sie außerdem längere Standzeiten sowie keinen Abtrag durch Oxidation bzw. Korrosion aufweisen.

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

A. 30 bis 95 Gew.-% Magnetit, Bleidioxid, Magnetit/ Naturgraphit- oder Bleidioxid/Naturgraphit-Gemisch und

B. 70 bis 5 Gew.-9'o eines Kunststoffes.

Als Komponente A. kommen Magnetit, Bleidioxid,

ίο Gemische aus Magnetit und Naturgraphit sowie Gemische aus Bleidioxid und Naturgraphit in Frage, wobei die Gemische aus Magnetit bzw. Bleidioxid und Naturgraphit bis zu 90 Gew.-°/o, vorzugsweise bis zu 50 Gew.-% Naturgraphit enthalten können. Besonders bevorzugt als Komponente A. ist Magnetit

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Anoden werden Magnetit bzw. Bleidioxid als Pulver in möglichst feinteiliger Form mit Teilchendurchmessern < 03 mm, vorzugsweise <0,l mm verwendet Die erfindungsgemäßen Anoden enthalten die Komponente A. in einer Menge von 30 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise 60 bis 90 Gew.-%.

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 werden, wie Polyamid, Polyester aus aromatischen Dicarbonsäuren und gesättigten Diolen, Polycarbonate und Polyacetale. 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 250° C, 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 300° C, Drücken zwischen 100 und 4000 N/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 0,3 und 30 mm und einer Länge zwischen 30 cm und 5 m. Die Materialien haben im allgemeinen eine elektrische Leitfähigkeit zwischen 10~³ und 1 S/cm; ihre Festigkeit nach DIN 53 455 liegt im allgemeinen zwischen 300 und 2000 N/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.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Magnetit- bzw. Bleidioxid- enthaltenden Anoden ist die wesentlich bessere Korrosionsfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit sowie ihre deutlich verlängerte Standzeit.

Das Verfahren der Elektrotauchlackierung ist bekannt: In einem wäßrigen Bad, welches 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 üblicherweise bei 50 bis 500, vorzugsweise 100 bis 400 Volt, der Feststoffgehalt des Bades im allgemeinen zwischen 5 bis 20, vorzugsweise 10 bis 15Gew.-%. Das Gewichtsverhältnis Bindemittel zu Pigment kann zwischen 1 :0,1 und 1 :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 Aikylaminogruppen (DE-AS 15 46 840 und DE-AS 15 46 848) oder Imidazolgruppen (DE-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 Aminoplastharz nach der DE-OS 19 30 949. Auch Epoxidharze auf der 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.

Beispiel 1

b) Elektrotauchlackierung

61 eines kattonischen Elektrotauchlackes aus dem Bindemittel der DE-OS 19 30949, Beispiel 1, pigmentiert mit Eisenoxid rot (Bindemittel: Pigment = 1 :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 30⁰C, einem pH-Wert von 4^ und einer Spannung von 170 bis 380 V ohne Anlegen eines Vorschaltwiderstandes in 2 Minuten auf unbehandelten Stahlblechen Überzüge abgeschieden, die sich hinsichtlich ihrer Qualität nicht von denjenigen des Beispiels 1 der DE-OS 19 30 949 unterscheiden. Die Standzeit ist doppelt so lang wie bei Graphitelektroden, wobei die Elektrodenoberfläche glatt bleibt

Beispiel 2

Gemäß Beispiel 1 werden 10 Teile Polypropylen und Teile Magnetit zu Platten verarbeitet. Die elektrische Leitfähigkeit beträgt 0,5 S/cm, die Festigkeit 1000 N/ cm² und der E-Modul 20 000 N/mm².

Beispiel 3

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a) Herstellung einer Elektrode

Ein 0,6 cm dicker und 30 cm breiter Strang einer Mischung von 30 Teilen Polypropylen (Dichte 0,908 g/cm²; Schmelzindex ca. 2,5 g/10 Minuten) und 70 Teile Magnetitpulver 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 Druckzone 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 gewünschte Plattenlänge zerschnitten. Die elektrische Leitfähigkeit der Platten beträgt IO-³ S/cm. Die Festigkeit wurde nach DIN 53 455 gemessen. Sie beträgt 1500 N/cm². Der E-Modul nach DIN 53 457 beträgt 10 000 N/mm². In analoger Weise wird aus Bleidioxidpulver und Polypropylen eine Elektrode hergestellt, die im wesentlichen die gleichen Eigenschaften aufweist.

Herstellung einer Elektrode
Nach Beispiel 1 werden 20 Teile eines Äthylenpolymerisates (Dichte 0,96 g/cm³, Schmelzindex 4,5 g/ 10 Minuten) und 80 Teile Magnetit zu Platten verarbeitet. Die elektrische Leitfähigkeit beträgt 10-² S/cm, die Festigkeit 700 N/cm² und der E-Modul 8000 N/mm². Eine entsprechend aus einem Gemisch aus 40 Teilen Magnetit, 40 Teilen Naturgraphit und 20 Teilen Polyäthylen hergestellte Elektrode weist eine Leitfähigkeit von 0,1 S/cm und einen E-Modul von 13 000 N/mm² auf.
b) Elektrotauchlackierung

6 1 eines kationischen Elektrotauchbades nach Beispiel 3 der DE-OS 23 57 075 werden mit der nach 3a) hergestellten Elektrode versehen. Die badseitig eingetauchte Fläche beträgt ca. 150 cm². In diesem Lackbad werden bei 30° C, einem pH-Wert 8,6 und einer Spannung von 280 V ohne Anlegen eines Vorschaltwiderstandes in 2 Minuten auf phosphatierten Stahlblechen Überzüge abgeschieden.
Die Standzeiten der nach 3a) hergestellten Anoden entspricht den in Beispiel la) hergestellten. Auch hier bleibt die Oberfläche glatt.

Claims

Patentansprüche:

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

A. 30 bis 95 Gew.-% Magnetit, Bleidioxid, Magnetit/Naturgraphit- oder Bleidioxid/Naturgraphit-Gemisch und

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