DE4116643A1 - Verfahren zum anodischen oder kathodischen elektrolackieren von band- oder profilmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum anodischen oder kathodischen Elektrolackieren von Band- oder Profilmaterial.

Ein derartiges Verfahren ist mit Bezug auf das Elektrolackieren von Bandmaterial in den US-Patentschriften 40 07 102 und 41 75 018 beschrieben.

Das Bandmaterial wird von einer Rolle abgewickelt, läuft über Umlenkwalzen durch aufeinanderfolgende Reinigungs- und Spültanks und wird dann über weitere Umlenkrollen in einen Tank, wo das Elektrolackieren stattfindet, geleitet. Das Elektrolackieren mittels eines wasserlöslichen Lacks als Elektrolytflüssigkeit beruht auf dem physikalischen Prinzip der Elektrophorese. Das elektrisch leitende Bandmaterial, z. B. Aluminium- oder Stahlband wird durch das Elektrolackierbad geleitet, wobei sich der Lack auf dem metallischen Untergrund im Tauchverfahren durch elektrochemische und chemische Reaktionen abscheidet. Der wasserlösliche Lack als Elektrolytflüssigkeit enthält als Bindemittel ionisierbare, salzbildende Gruppen, die zwar in dieser Form wasserunlöslich sind, jedoch in einer Neutralisationsreaktion mit basischen Medien, z. B. Aminen unter Salzbildung wasserlöslich gemacht werden, wenn diese Bindemittel Gruppen mit saurem Charakter (Carboxylgruppen) enthalten.

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. Wenn die Lackteilchen im wäßrigen System eine positive Ladung tragen, d. h. wenn die Bindemittel basische Gruppen enthalten und mit Säuren neutralisiert wurden, koagulieren sie im basischen Milieu unter Filmbildung auf der Kathode. Das zu lackierende Bandmaterial stellt in diesem Fall die Kathode dar und man spricht von kathodischer Elektrotauchlackierung. Ihm gegenüber koagulieren die Lackteilchen unter Filmbildung auf der Anode, wenn sie mit Aminen neutralisiert wurden und im wäßrigen System eine negative Ladung aufweisen. In diesem Fall stellt das Werkstück die Anode dar und man spricht von anodischer Elektrotauchlackierung.

Mit den in den vorgenannten US-Patentschriften beschriebenen Durchlaufverfahren läßt sich Bandmaterial mit hoher Geschwindigkeit und sehr gleichmäßig beschichten. Nach dem Verlassen des Elektrolytbades wird überflüssiger, nicht koagulierter Elektrolyt in einem weiteren Bad abgespült, wonach die Beschichtung in einer Trockenvorrichtung getrocknet wird.

Mit dem bekannten Verfahren im Durchlauf durch ein Tauchbad lassen sich beide Oberflächen des Materials nur gleichzeitig und mit gleicher Schichtdicke lackieren. Des weiteren läßt sich bei diesem Verfahren nur Bandmaterial, nicht aber profilierte Stäbe beschichten.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum anodischen oder kathodischen Elektrolackieren zu schaffen, mit dem sich Band- oder Profilmaterial im Durchlauf wahlweise einseitig oder beidseitig mit demselben oder unterschiedlichen Lacken gleichmäßig mit gleicher oder unterschiedlicher Dicke beschichten läßt.

Ausgehend von dieser Aufgabenstellung wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, daß erfindungsgemäß ein elektrischer Kontakt mit dem Band- oder Profilmaterial hergestellt wird, um eine Anode oder Kathode zu bilden. Des weiteren wird eine elektrisch leitende Verbindung wenigstens einer Oberfläche des Band- oder Profilmaterials zu einer Kathode oder Anode mittels eines von der Kathode oder Anode ausgehenden ununterbrochenen Strahls oder Flüssigkeitsvorhangs aus einem wasserlöslichen Lack als Elektrolytflüssigkeit hergestellt. Das Band- oder Profilmaterial wird bewegt zum durchlaufenden Beaufschlagen wenigstens einer Oberfläche mit der Elektrolytflüssigkeit, und es wird ein Koagulieren der Lackteilchen unter Filmbildung auf wenigstens einer Oberfläche des Band- oder Profilmaterials durch Anlegen einer Gleichspannung zwischen Kathode und Anode herbeigeführt.

Dadurch, daß die elektrische Verbindung zwischen dem Band- oder Profilmaterial als Anode oder Kathode und einer mit der Elektrolytflüssigkeit in Verbindung stehenden Anode oder Kathode über den ununterbrochenen Strahl bzw. den Flüssigkeitsvorhang erreicht wird, braucht das Band- oder Profilmaterial für das Benetzen mit der Elektrolytflüssigkeit nicht in ein Bad umgelenkt und eingetaucht werden, sondern kann ohne Umlenkung waagerecht oder senkrecht geführt werden. Da keine Umlenkung erforderlich ist, läßt sich Profilmaterial, das eigensteif ist, im Durchlaufverfahren elektrolackieren, was bisher nur durch stückweises Eintauchen in ein Elektrolytbad möglich war.

Um eine gleichmäßige Beschichtung wenigstens einer Oberfläche des Band- oder Profilmaterials zu erreichen, kann der Strahl- oder Flüssigkeitsvorhang eine sich über die gesamte Breite des Band- oder Profilmaterials erstreckende ununterbrochene Schicht bilden.

Auf beide Oberflächen des Band- oder Profilmaterials können gleichzeitig ein ununterbrochener Strahl oder Flüssigkeitsvorhang gerichtet sein, so daß beide Oberflächen gleichzeitig beschichtet werden. Es ist jedoch auch möglich, auf beide Oberflächen des Band- oder Profilmaterials nacheinander einen ununterbrochenen Strahl oder Flüssigkeitsvorhang zu richten, so daß die nacheinander auf die beiden Oberflächen gerichteten Elektrolytflüssigkeiten eine unterschiedliche Zusammensetzung, insbesondere unterschiedliche Farben aufweisen können.

Durch Einstellen der Strahlquerschnitte, der Strahlgeschwindigkeiten, der Durchlaufgeschwindigkeit des Band- oder Profilmaterials, der Höhe der angelegten Gleichspannung und/oder der Elektrolytzusammensetzung läßt sich erreichen, daß eine vorgebbare, auf den beiden Oberflächen ggf. unterschiedliche Schichtdicke des koagulierten Films entsteht.

Das Band oder Profilmaterial kann waagerecht liegend bewegt und von unten und/oder oben mit Elektrolytflüssigkeit beaufschlagt werden.

Wird das Band waagerecht liegend in einem ersten Schritt mit einem ersten Elektrolyt nur von oben oder unten beschichtet, läßt sich das Band nach dem ersten Beschichten um 180° wenden, um die zweite Beschichtung in derselben Richtung vorzunehmen. Des weiteren läßt sich das Band oder Profilmaterial senkrecht stehend gleichzeitig oder nacheinander von beiden Seiten beschichten. Dabei kann das Band- oder Profilmaterial waagerecht oder senkrecht laufend bewegt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es somit möglich, Band- oder Profilmaterial im Durchlauf auf vorgebbare Weise mit unterschiedlichen Schichtdicken und/oder unterschiedlichen Lacken zu beschichten, was ganz erhebliche Vorteile bietet, denn häufig ist gerade dies für besondere Anwendungsfälle gefordert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert.

Das dargestellte Beispiel bezieht sich auf das Beschichten von Bandmaterial 5, läßt sich jedoch in analoger Weise für Profilmaterial einsetzen. Während Bandmaterial 5 von einer Rolle auf einer Abhaspel 1 abgewickelt und durch die Anlage geführt wird, bis es auf einer Aufhaspel 21 wieder aufgerollt wird, kann Profilmaterial gerade durch die Anlage hindurchgeführt werden, wobei dieses Profilmaterial als Stangenmaterial in die Anlage eingeführt und aus dieser entnommen werden kann oder aber als Bandmaterial von einer auf einer Abhaspel 1 angeordneten Rolle abgewickelt, durch eine nicht dargestellte Profilieranlage hindurchgeführt und als Profil durch die Anlage hindurchgeführt werden kann. Beim Elektrolackieren von Profilmaterial entfällt die Aufhaspel 21 am Ende der Anlage und wird ersetzt durch eine nicht dargestellte Ablängvorrichtung, so daß auf Länge geschnittenes Profilmaterial gewonnen wird.

Mit Bezug auf die Beschichtung von Bandmaterial 5 stellt sich die Anlage wie folgt dar: Das von der Abhaspel 1 abgewickelte Bandmaterial 5 wird durch ein erstes Förderwalzenpaar 2, eine Reinigungsvorrichtung 3, ein weiteres Förderwalzenpaar 2, eine Spulvorrichtung 4 geführt, bis das flachliegende Bandmaterial 5 zu einem weiteren Walzenpaar 6 gelangt, das unmittelbar vor einer Beschichtungsvorrichtung angeordnet ist. Dieses Walzenpaar 6 steht über eine Leitung 14 mit dem positiven Pol einer Gleichstromquelle 13 in Verbindung und beaufschlagt auf diese Weise das Bandmaterial 5 mit dem positiven Pol der Gleichstromquelle 3, so daß das Bandmaterial 5 zur Anode wird. Der positive Pol der Gleichstromquelle 13 ist geerdet, so daß es nicht notwendig ist, die gesamte Anlage zu isolieren. Die Beschichtungsanlage besteht aus einer unterhalb des Bandmaterials 5 angeordneten Auffangwanne 7 für Elektrolytflüssigkeit 8 und einer oberhalb des Bandmaterials 5 angeordneten Abdeckhaube 7a. Eine Pumpe saugt Elektrolytflüssigkeit aus der Auffangwanne 7 an und führt sie über eine Leitung 10 einer oberhalb des Bandmaterials 5 angeordneten Düse 11 und/oder einer unterhalb des Bandmaterials angeordneten Düse 12 zu. Die Düsen 11, 12 erstrecken sich über die gesamte Breite des Bandmaterials 5 und beaufschlagen die Oberflächen des Bandmaterials 5 in einem gleichmäßigen, ununterbrochenen Strahl oder Flüssigkeitsvorhang, durch den eine elektrische Verbindung zwischen den Düsen 11, 12 und damit über einen Leiter 15 zum negativen Pol der Gleichstromquelle 13 aufrechterhalten wird. Die Düsen 11, 12 sind elektrisch isoliert von der Auffangwanne 7 und der Abdeckhaube 7a sowie der Pumpe 9 angeordnet. Während des Durchlaufs des Bandmaterials 5 zwischen den Düsen 11, 12 findet der Ladungausgleich zwischen dem als Anode wirkenden Bandmaterial 5 und den als Kathode wirkenden Düsen 11, 12 über den Elektrolytflüssigkeitsstrahl statt. Die Lackteilchen koagulieren somit auf dem Bandmaterial als Anode unter Filmbildung, wobei sich die Schichtdicke durch die Durchlaufgeschwindigkeit des Bandmaterials, den Strahlquerschnitt, die Strahlgeschwindigkeit, die durch die Gleichstromquelle 13 erzeugte Gleichspannung und/oder die Elektrolytzusammensetzung so einstellen läßt, daß eine vorgebbare, auf den beiden Oberflächen ggf. unterschiedliche Schichtdicke erreichen läßt.

Innerhalb des durch die Auffangwanne 7 und die Abdeckhaube 7a gebildeten Raumes ist ein Quetschwalzpaar 16 angeordnet, das die mitgeführte, nicht koagulierte Elektrolytflüssigkeit abquetscht.

Danach wird das Bandmaterial 5 mittels Transportwalzen 17 einer Spülvorrichtung 18 und einer Trockenvorrichtung 19 zugeführt, von wo das Bandmaterial 5 mittels eines weiteren Transportwalzenpaars 20 abgezogen und in einer Aufhaspel 21 wieder zu einer Rolle aufgewickelt wird.

Wenn, wie bereits erwähnt, unterschiedliche Elektrolytflüssigkeiten verwendet werden, können in nicht dargestellter Weise zwei Auffangwannen 7 mit Abdeckhaube 7a, darin angeordneten Düsen 11, 12, Quetschwalzen 16 und eine Pumpe 9 hintereinander angeordnet sein, so daß im ersten Beschichtungsschritt z. B. die Oberseite des Bandmaterials 5 mit einer Elektrolytflüssigkeit, z. B. einer bestimmten Farbe oder einer bestimmten Zusammensetzung mit einer vorgebbaren Schichtdicke beschichtet wird und danach in der folgenden Beschichtungseinheit die andere Seite des Bandmaterials 5 in gewünschter Weise beschichtet wird. Dies erlaubt es, die Ober- und Unterseite des Bandmaterials 5 verschiedenfarbig auszuführen und/oder unterschiedlichen Schichtdicken einzustellen.

Des Bandmaterial 5 kann durch die Beschichtungsanlage, wie dargestellt, waagerecht liegend hindurchgeführt werden. Ebenso ist es möglich, das Bandmaterial 5 senkrecht stehend in waagerechter Richtung zu transportieren, wodurch sich ggf. die Breite der Anlage vermindern läßt. Des weiteren ist es möglich, das Bandmaterial 5 nach dem Beschichten einer Seite um 180° zu wenden und dann die andere Seite zu beschichten, falls die Lage der Düsen 11, 12 grundsätzlich so sein soll, daß der Strahl von oben nach unten oder von unten nach oben gegen das Bandmaterial 9 gerichtet ist.

Schließlich ist es auch möglich, das Bandmaterial senkrecht oder geneigt ansteigend oder abfallend zu transportieren und dabei durch die Beschichtungsanlage zu führen.

Die vorbeschriebene große Flexibilität, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verbunden ist, ist einer der Hauptvorteile, die sich aus dem erfindungsgemäßen Verfahren ergeben.

Schließlich ist noch zu erwähnen, daß es auch möglich ist, mehrere Düsenreihen hintereinander in Transportrichtung des Bandmaterials 5 anzuordnen, da sich dadurch die Durchsatzmenge der Elektrolytflüssigkeit erhöhen läßt und ggf. damit auch die Durchlaufgeschwindigkeit des Bandmaterials 5.

In allen Fällen ist es wichtig, daß der aus den Düsen 11, 12 austretende Strahl oder Flüssigkeitsvorhang auf wenigstens einer Oberfläche des Band- oder Profilmaterials eine sich über die gesamte Breite des Band- oder Profilmaterials erstreckende ununterbrochene Schicht bildet, um die gesamte, von der Elektrolytflüssigkeit benetzte Oberfläche des Band- oder Profilmaterials durch Filmbildung zu beschichten.

Claims (10)

1. Verfahren zum anodischen oder kathodischen Elektrolackieren von Band- oder Profilmaterial mit den folgenden Verfahrensschritten:

• - Herstellen eines elektrischen Kontaktes mit dem Band- oder Profilmaterial, um eine Anode oder Kathode zu bilden,
• - Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung von wenigstens einer Oberfläche des Band- oder Profilmaterials zu einer Kathode oder Anode mittels eines von der Kathode oder Anode ausgehenden, ununterbrochenen Strahls oder Flüssigkeitsvorhangs aus einem wasserlöslichen Lack als Elektrolytflüssigkeit,
• - Bewegen des Band- oder Profilmaterials zum durchlaufenden Beaufschlagen wenigstens einer Oberfläche mit der Elektrolytflüssigkeit,
• - Koagulieren der Lackteilchen unter Filmbildung auf wenigstens einer Oberfläche des Band- oder Profilmaterials durch Anlegen einer Gleichspannung zwischen Kathode und Anode.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl oder der Flüssigkeitsvorhang auf wenigstens einer Oberfläche des Band- oder Profilmaterials eine sich über die gesamte Breite des Band- oder Profilmaterials erstreckende ununterbrochene Schicht bildet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig auf beide Oberflächen des Band- oder Profilmaterials ein ununterbrochener Strahl oder Flüssigkeitsvorhang gerichtet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nacheinander auf beide Oberflächen des Band- oder Profilmaterials ein ununterbrochener Strahl oder Flüssigkeitsvorhang gerichtet ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nacheinander auf die beiden Oberflächen gerichteten Elektrolytflüssigkeiten eine unterschiedliche Zusammensetzung aufweisen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nacheinander auf die beiden Oberflächen gerichteten Elektrolytflüssigkeiten unterschiedliche Farben aufweisen.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlquerschnitt, die Strahlgeschwindigkeit, die Durchlaufgeschwindigkeit des Band- oder Profilmaterials, die Gleichspannung und/oder die Elektrolytzusammensetzung so eingestellt werden, daß eine vorgebbare, auf den beiden Oberflächen ggf. unterschiedliche Schichtdicke des koagulierten Films erreicht wird.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Band- oder Profilmaterial waagerecht liegend bewegt und von unten und/oder oben mit Elektrolytflüssigkeit beaufschlagt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Band nach dem Beschichten einer Oberfläche um 180° gewendet wird.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Band- oder Profilmaterial senkrecht stehend, waagerecht oder senkrecht laufend bewegt und ein- oder beidseitig mit Elektrolytflüssigkeit beaufschlagt wird.