DE4005620A1

DE4005620A1 - Verfahren und vorrichtung zum anodischen oder kathodischen elektrolackieren

Info

Publication number: DE4005620A1
Application number: DE19904005620
Authority: DE
Inventors: Klaus Joergens
Original assignee: PLM Berlin Dosenwerk GmbH
Current assignee: PLM Berlin Dosenwerk GmbH
Priority date: 1990-02-22
Filing date: 1990-02-22
Publication date: 1991-08-29

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum anodischen oder kathodischen Elektrolackieren von Gegenständen, insbesondere des Innenraumes von Hohlkörpern wie Getränkedosen, mittels eines wasserlöslichen Lacks als Elektrolytflüssigkeit.

Dieses Verfahren, das auf dem physikalischen Prinzip der Elektrophorese beruht, wird als Elektrotauchlackierung angewandt und beruht auf der Lackabscheidung von wasserverdünnbaren Lacken auf metallischen Untergründen im Tauchverfahren durch elektrochemische und chemische Reaktionen. Man verwendet dabei Bindemittel mit ionisierbaren, salzbildenden Gruppen, die in dieser Form wasserunlöslich sind. Enthalten diese Bindemittel Gruppen mit saurem Charakter (Karboxylgruppen), so können sie in einer Neutralisationsreaktion mit basischen Medien, z. B. Aminen, unter Salzbildung wasserlöslich gemacht werden. Dieses wasserverdünnte System stellt das Elektrotauchbad dar und ist beim Lackiervorgang die Elektrolytflüssigkeit.

Um ein Absetzen der Feststoffteilchen zu vermeiden, müssen die Bäder ständig umgewälzt werden, außerdem werden auf diese Weise die abscheidefähigen Teilchen transportiert.

Beim Anlegen einer Gleichspannung findet das Phänomen der Elektrophorese, d. h. die Wanderung der geladenen Teilchen zur Anode bzw. zur Kathode statt. Haben die mit Aminen neutralisierten Lackteilchen in diesem wäßrigen System eine negative Ladung und koagulieren sie im sauren Grenzmillieu unter Filmbildung auf der Anode, so stellt das Werkstück die Anode dar, und man spricht von anodischer Elektrotauchlackierung. Enthalten die Bindemittel basische Gruppen, so können sie mit Säuren neutralisiert werden, so daß die Lackteilchen in diesem wäßrigen System eine positive Ladung tragen und im basischen Millieu unter Filmbildung auf der Kathode koagulieren. Das zu lackierende Werkstück stellt in diesem Fall die Kathode dar und man spricht von kathodischer Elektrotauchlackierung.

Sollen sehr große Stückzahlen von Gegenständen, z. B. Getränkedosen, insbesondere deren Innenraum, elektrolackiert werden, bildet das Eintauchen der Gegenstände in das Elektrolytbad den Engpaß, da eine schnelle Bewegung der Gegenstände, wie sie beim Lackieren von Getränkedosen, die in einer Stückzahl von 2000 Dosen/min durch die Anlage laufen, zu einem solchen Flüssigkeitsschwall im Elektrolytbad führt, daß der Elektrolyt über die Badränder schwappt und ggf. die Gegenstände von ihrer Transportvorrichtung abgerissen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die das anodische oder kathodische Elektrolackieren von Gegenständen, insbesondere des Innenraums von Hohlkörpern, wie Getränkedosen, in hoher Stückzahl durchzuführen gestattet, ohne daß besondere Vorkehrungen für das Festhalten der Gegenstände beim Transport und bei der Beschichtung erforderlich sind.

Ausgehend von dieser Aufgabenstellung wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die mit der Kathode oder Anode kontaktierte Elektrolytflüssigkeit in wenigstens einem ununterbrochenen, eine leitende Verbindung herstellenden Strahl oder einem Flüssigkeitsvorhang auf die die Anode oder die Kathode bildende Oberfläche der Gegenstände geleitet wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Gegenstände somit nicht in ein Elektrolytbad eingetaucht, sondern die zu beschichtende Oberfläche der Gegenstände wird mit einem Strahl oder einem Flüssigkeitsvorhang der Elektrolytflüssigkeit so beaufschlagt, daß eine ununterbrochene elektrische Verbindung zwischen der mit der Kathode oder Anode kontaktierten Elektrolytflüssigkeit und der die Anode oder die Kathode bildenden Oberfläche der Gegenstände aufrecht erhalten wird. Dieser ununterbrochene Strahl oder der Flüssigkeitsvorhang wird so geführt, daß die Elektrolyt flüssigkeit die beaufschlagte Oberfläche des Gegenstandes in einer ununterbrochenen Schicht bedeckt, so daß in dieser Schicht das Phänomen der Elektrophorese stattfindet, da diese Schicht wie in einem Elektrolytbad unter einer Gleichspannung zwischen der mit der Kathode oder der Anode kontaktierten Elektrolytflüssigkeit und die Anode oder die Kathode bildende Oberfläche der Gegenstände steht.

Bei Versuchen hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß die elektrische Verbindung über den Strahl oder den Flüssigkeitsvorhang aus Elektrolytflüssigkeit ausreicht, um die elektrochemischen und chemischen Reaktionen genauso wie beim Tauchverfahren ablaufen zu lassen.

Da die Gegenstände nicht mehr in ein Elektrolytbad eingetaucht werden müssen, können sie mit großer Geschwindigkeit an den Flüssigkeitsstrahlen oder dem Flüssigkeitsvorhang vorbeigeführt werden und werden dennoch in der gewünschten Weise beschichtet.

Sind die Gegenstände als Hohlkörper ausgebildet, werden sie oberhalb einer Auffangwanne mit der Öffnung nach unten angeordnet und von unten mit der Elektrolytflüssigkeit beaufschlagt. Zu diesem Zweck können die Gegenstände auf einem elektrisch leitenden Gitter oder Rost angeordnet sein, und die Flüssigkeitsstrahlen oder der Flüssigkeitsvorhang wird durch die freien Zwischenräume zwischen den Gitter- bzw. Roststäben geleitet. Die Flüssigkeitsstrahlen oder der Flüssigkeitsvorhang soll die Gitter- bzw. Roststäbe nicht berühren, sondern frei durch die Zwischenräume hindurchtreten, um den Innenraum der Hohlkörper zu benetzen und auf der Innenraumfläche die elektrochemischen und chemischen Reaktionen ablaufen zu lassen.

Überraschenderweise wurde des weiteren festgestellt, daß selbst Getränkedosen, die aus sehr dünnem Blech bestehen und dementsprechend leicht sind, durch die in den Innenraum gerichteten Flüssigkeitsstrahlen nicht von den Gitter- bzw. Roststäben abgehoben werden, sondern im Gegenteil fest auf diesen aufstehen, so daß ständig ein einwandfreier Kontakt gewährleistet ist.

Die Gegenstände können auf dem Gitter oder Rost taktweise oder stetig verschoben werden, wobei durch die Schiebebewegung ein Abschaben der Oberfläche der Gitter- bzw. Roststäbe und ggf. der Auflagestellen der Gegenstände auf den Stäben, auf denen die Getränkedosen mit ihrem Rand ruhen, erreicht wird, was die Kontaktierung verbessert.

Ausgehend von der vorerwähnten Aufgabenstellung wird des weiteren eine Vorrichtung zum anodischen oder kathodischen Elektrolackieren von die Anode oder die Kathode bildenden Gegenständen, insbesondere des Innenraums von Hohlkörpern, wie Getränkedosen, mittels eines mit der Kathode oder der Anode kontaktierten wasserlöslichen Lacks als Elektrolytflüssigkeit vorgeschlagen, bei der die Elektrolytflüssigkeit einem Gehäuse mit einer die Elektrolytflüssigkeit kontaktierenden Elektrode zugeleitet wird und aus diesem über wenigstens eine einen bis zur Gegenstandsoberfläche reichenden, ununterbrochenen Strahl bildenden Düsenöffnung oder wenigstens einen einen Flüssigkeitsvorhang bildenden Schlitz austritt. Die Elektrolytflüssigkeit wird dem Gehäuse unter einem solchen Druck zugeführt, daß der Strahl aus der Düsenöffnung oder der Flüssigkeitsvorhang aus dem Schlitz in ruhiger Bewegung austritt, ohne zu zerstäuben oder abzureißen, wodurch der ständige elektrisch leitende Kontakt zwischen der Anode und der Kathode gewährleistet ist.

Vorzugsweise sind ein mit elektrischer Spannung beaufschlagter Rost oder ein Gitter für die Gegenstände oberhalb einer Auffangwanne und das mit entgegengesetzter Polarität beaufschlagte Gehäuse unterhalb des Rosts bzw. des Gitters angeordnet, wobei die Düsenöffnungen oder Schlitze auf die Zwischenräume zwischen den Rost- bzw. Gitterstäben gerichtet sind.

Die Düsen können aus auf das Gehäuse aufgesetzten Röhren bestehen, die im Bereich der Oberkante der Rost- bzw. Gitterstäbe münden. Im Fall einer kathodischen Elektrolackierung sind das Gehäuse und die Düsenröhren aus Isoliermaterial hergestellt. Die aus den Düsenröhren austretende Elektrolytflüssigkeit kann den Rost oder das Gitter erst berühren, wenn sie bis in den Innenraum des zu beschichtenden Hohlkörpers, z. B. der Getränkedose, aufgestiegen ist und an der Innenoberfläche herabgelaufen ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in Form einer schematischen und perspektivischen Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung des näheren erläutert.

Ein metallischer Hohlkörper, insbesondere, wie dargestellt, eine Getränkedose 1, ist mit seinem Boden 2 nach oben und der offenen Oberseite 3 nach unten auf Trag- und Führungsschienen 4 aufgesetzt. Diese Trag- und Führungsschienen 4 sind hochkant nebeneinander und mit Abstand parallel zueinander angeordnet und werden mittels Abstandshalter 6, nicht dargestellter Gewindestifte und Muttern 7 gehalten. Die Trag- und Führungsschienen 4 bilden einen Rost für die Getränkedosen 1. Die die Getränkedosen 1 unterstützenden Schmalseiten 5 der Trag- und Führungsschienen 4 sind messerartig zugeschärft, so daß zwischen dem Dosenrand im Bereich der offenen Oberseite 3 und den Trag- und Führungsschienen 4 eine praktisch punktförmige Berührung stattfindet, die einen sehr guten elektrischen Kontakt zwischen den Trag- und Führungsschienen 4 und der Getränkedose 1 gewährleistet. Die Getränkedosen 1, von denen nur eine dargestellt ist, werden in Längsrichtung der Trag- und Führungsschienen 4 auf den messerartig zugeschärften Schmalseiten 5 entlanggeschoben, wodurch sich anlagernde Feststoffreste ständig abgeschabt werden und stets eine metallische Berührung zwischen den messerartig zugeschärften Schmalseiten 5 der Trag- und Führungsschienen 4 und dem Dosenrand gewährleistet ist.

In den Zwischenräumen zwischen den Trag- und Führungs schienen 4 sind Düsenröhren 8 angeordnet, die mit einem unterhalb der Trag- und Führungsschienen 4 angeordneten Gehäuse 9 in Verbindung stehen. Das Gehäuse 9 und die Düsenröhren 8 können aus Isoliermaterial bestehen, wenn das kathodische Elektrolackierverfahren angewendet wird. Das Gehäuse 9 besteht aus einem einen umlaufenden Flansch 13 aufweisenden Oberteil und einem einen umlaufenden Flansch 14 aufweisenden Unterteil, die miteinander mittels in Bohrungen 15 der Flansche 13, 14 gesteckter, nicht darge stellter Schrauben miteinander verschraubt sind.

Das Gehäuse 9 steht mit den Düsenröhren 8 und einer Elektrolytzuleitung 16a in Verbindung. Des weiteren ist eine Elektrolytrückleitung 16b vorgesehen, so daß für die nicht aus den Düsenröhren 8 austretende Elektrolytflüssig keit eine Umwälzung im Kreislauf möglich ist.

Im Innenraum des Gehäuses 9 ist eine nicht dargestellte großflächige Elektrode angeordnet, die in elektrischer Verbindung mit dem einen Pol einer Gleichspannungsquelle steht. Die Trag- und Führungsschienen 4 sind entsprechend mit dem anderen Pol dieser nicht dargestellten Gleichspannungsquelle verbunden. Entscheidend für eine einwandfreie Beschichtung des Innenraums der Getränkedose ist, daß die aus den Düsenröhren 8 austretende Elektrolyt flüssigkeit in einen ununterbrochenen Strahl bis an den Behälterboden 2 gelangt und sich von dort auf die gesamte Innenoberfläche der Dose 1 ausbreitet, so daß die Elektro phorese auf dieser Innenoberfläche ablaufen kann und eine lückenlose Beschichtung des Doseninnenraums erreicht wird.

Die Zeichnung stellt nur einen Ausschnitt einer Gesamtanlage dar, die eine große Zahl nebeneinander stehend angeordneter Hohlkörper trägt, die aneinander anliegen sowie gegenseitig und gemeinsam in Richtung des Pfeiles K, d. h. in Längs richtung der messerartigen Schmalseiten 5 auf diesen bewegt werden.

Statt der Schienen 4 können auch entsprechend angeordnete Drähte Anwendung finden. - Die Trag- und Führungsschienen 4 sind über einer Auffangwanne 10 für abtropfende Elektrolytflüssigkeit angeordnet.

Bezugszeichenliste

1 Hohlkörper metallisch = Getränkedose
2 Dosenboden
3 offene Oberseite
4 Trag- und Führungsschienen
5 messerartig zugeschärfte Schmalseite
6 Abstandshalter
7 Mutter
8 Dürenröhren
9 Gehäuse
10 Auffangwanne
13 Flansch
14 Flansch
15 Bohrung
16 Zuleitung für Elektrolytflüssigkeit
K Pfeil

Claims

1. Verfahren zum anodischen oder kathodischen Elektrolackieren von Gegenständen, insbesondere des Innenraums von Hohlkörpern wie Getränkedosen, mittels eines wasserlöslichen Lacks als Elektrolytflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Kathode oder Anode kontaktierte Elektrolytflüssigkeit in mindestens einem ununterbrochenen, eine leitende Verbindung herstellenden Strahl oder einem Flüssigkeitsvorhang auf die die Anode oder Kathode bildende Oberfläche der Gegenstände geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl oder der Flüssigkeitsvorhang so geführt ist, daß die Elektrolytflüssigkeit die beaufschlagte Oberfläche des Gegenstandes in einer ununterbrochenen Schicht bedeckt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Hohlkörper ausgebildeten Gegenstände mit der Öffnung nach unten oberhalb einer Auffangwanne angeordnet und von unten mit der Elektrolytflüssigkeit beaufschlagt werden.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände auf einem elektrisch leitenden Gitter oder Rost angeordnet sind und die Strahlen und der Flüssigkeitsvorhang durch die freien Zwischenräume zwischen den Gitter- bzw. Roststäben geleitet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände auf dem Gitter oder Rost taktweise oder stetig verschoben werden.

6. Vorrichtung zum anodischen oder kathodischen Elektrolackieren von die Anode oder die Kathode bildenden Gegenständen, insbesondere des Innenraums von Hohlkörpern wie Getränkedosen, mittels eines mit der Kathode oder der Anode kontaktierten wasserlöslichen Lacks als Elektrolyt flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolyt flüssigkeit einem Gehäuse (9) mit einer die Elektrolyt flüssigkeit kontaktierenden Elektrode zugeleitet wird und aus diesem über wenigstens eine einen bis zur Gegenstandsoberfläche reichenden ununterbrochenen Strahl bildende Düsenöffnung (8) oder wenigstens einem einen Flüssigkeitsvorhang bildenden Schlitz austritt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit elektrischer Spannung beaufschlagter Rost oder ein Gitter (4) für die Gegenstände (1) oberhalb einer Auffangwanne (10) und das mit entgegengesetzter Polarität beaufschlagte Gehäuse (9) unterhalb des Rosts oder Gitters (4) angeordnet und die Düsenöffnung (8) oder der Schlitz auf die Zwischenräume zwischen den Rost- bzw. Gitterstäben (4) gerichtet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen aus auf das Gehäuse (9) aufgesetzten Düsenröhren (8) bestehen, die im Bereich der Oberkante (5) der Rost- bzw. Gitterstäbe (4) münden.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (9) und die Düsenröhren (8) aus Isoliermaterial bestehen.