EP0118756A1 - Verfahren zum Beschichten einseitig offener Dosen - Google Patents

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EP0118756A1
EP0118756A1 EP84101257A EP84101257A EP0118756A1 EP 0118756 A1 EP0118756 A1 EP 0118756A1 EP 84101257 A EP84101257 A EP 84101257A EP 84101257 A EP84101257 A EP 84101257A EP 0118756 A1 EP0118756 A1 EP 0118756A1
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EP
European Patent Office
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bath
coating
coated
cans
hollow bodies
Prior art date
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EP84101257A
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English (en)
French (fr)
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EP0118756B1 (de
EP0118756B2 (de
Inventor
Wolfgang Bogdan
Hans-Peter Dr. Patzschke
Hans-Jürgen Schlinsog
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Axalta Coating Systems Germany GmbH and Co KG
Original Assignee
Herberts GmbH
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Publication date
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Application filed by Herberts GmbH filed Critical Herberts GmbH
Priority to AT84101257T priority Critical patent/ATE27311T1/de
Publication of EP0118756A1 publication Critical patent/EP0118756A1/de
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D13/00—Electrophoretic coating characterised by the process
    • C25D13/12—Electrophoretic coating characterised by the process characterised by the article coated
    • C25D13/14—Tubes; Rings; Hollow bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C3/00—Apparatus in which the work is brought into contact with a bulk quantity of liquid or other fluent material
    • B05C3/02—Apparatus in which the work is brought into contact with a bulk quantity of liquid or other fluent material the work being immersed in the liquid or other fluent material
    • B05C3/09—Apparatus in which the work is brought into contact with a bulk quantity of liquid or other fluent material the work being immersed in the liquid or other fluent material for treating separate articles
    • B05C3/10—Apparatus in which the work is brought into contact with a bulk quantity of liquid or other fluent material the work being immersed in the liquid or other fluent material for treating separate articles the articles being moved through the liquid or other fluent material

Definitions

  • the invention relates to a method for coating hollow bodies which are open on one side, such as a metal tin provided with a bottom, with lacquer or the like, in which the individual hollow bodies are washed, coated on the inside and outside and dried and then, if appropriate, printed and dried again and also flared at the open end.
  • electro dip painting process also known as electro coating (EC)
  • electro coating also known as electro coating (EC)
  • the can bodies are easy to handle because they do not yet have a bottom and the bath liquid for coating can enter easily and can also run out again after coating.
  • Hollow bodies closed on one side such as cans provided with a bottom, cannot simply be coated electrophoretically, because it is necessary for a uniform coating that the air in the hollow body escapes completely.
  • the mechanical engineering industry has developed special methods that are carried out step by step, ie painting is carried out in individual successive steps, for example initially Inside.
  • the constructions known for this have some things in common.
  • the cans for the interior painting are kept on the floor and at the same time the necessary electrical contacts are made.
  • a counter electrode is built into the open end of the can, which must be a short distance of 0.25 to 5 mm from the inner wall of the can. Therefore, the shape of the electrode must be adapted very precisely to that of the can.
  • the cans have to be coated individually one after the other, so that only short coating times of 10 to 500 msec are available if one wants to achieve a high can throughput.
  • closed systems for example in a vertical arrangement (EP 50 045, EP 19 669, GB-PS 1 117 831, US-PS 3 922 213 and DE-OS 29 29 570), liquid must be pumped at high speeds in order to alternate EC liquid and to be able to carry out a water rinse in a short period of time and to discharge the gases produced during the EC coating (depending on the polarity, oxygen or hydrogen).
  • the approximately horizontally arranged cans must be rotated in order to achieve a uniform coating (DE-PS 26 33 179 and US-PS 4 107 016). When blowing out the cans, there is a great risk of contamination.
  • the object of the invention is to simplify the coating of hollow bodies which are only open on one side, such as metal cans provided with a bottom, in such a way that coating can be carried out both externally and internally in one continuous operation.
  • each hollow body is immersed in a continuous operation with its opening pointing obliquely downward into an electro-immersion bath, immersed in the bath in such a way that its opening points upwards, and then with is lifted out of the bath with its opening pointing downwards and is then passed through one or more drying ovens with an endless means of transport.
  • Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • the invention makes it possible to coat hollow bodies which are open on one side, such as metal cans provided with a bottom, simultaneously in one operation, externally and internally, and then to dry immediately and, if appropriate, to print or label them.
  • the mechanical effort and space requirements are relatively low, so that an economical mode of operation is possible.
  • 16 cans can be passed through an electro-dip bath at the same time, ie side by side, and coated with lacquer.
  • the cans When passing through the immersion bath, the cans are tilted by the transport elements holding them by at least 90 °, so that they first dip into the bath with a longitudinal axis inclined up to 45 ° to the bath surface which they are tilted so that their longitudinal axis now runs obliquely in the opposite direction, so that the opening now points upwards.
  • To lift the cans out of the immersion bath they are tilted again so that the opening is at the bottom so that the kind of liquid contained in the cans can run off completely. Can be tilted / in the bath, while lifting out of the bath or shortly afterwards.
  • the transport element can be an endless conveyor belt or an endless chain on which the cans are rotatably suspended and which is guided through the EC immersion bath. Wheels or rollers are also suitable as transport elements which continuously guide the hollow bodies to be coated through an aqueous immersion bath.
  • the hollow bodies for coating are passed through an immersion bath and it is also possible to pass several hollow bodies next to one another simultaneously through the immersion bath, sufficiently long coating times can be achieved even with mass production with high throughput in order to be able to apply flawless paint coatings.
  • a coating time of 1 to 120 seconds a pigmented or unpigmented lacquer is applied electrophoretically using direct current, the wet film deposited on the hollow bodies having a sheet resistance of at least 0.6 x 10 ohm x cm.
  • the hollow bodies to be coated are switched via the holding device when using an anionic EC lacquer as an anode and when using a cationic EC lacquer as a cathode.
  • the counter electrode is located at the necessary distance from the hollow bodies in the immersion bath and / or in the can.
  • the inner or outer coating is carried out using the So-called throwing power, which the lacquer achieves in the deposited wet film without or with the help of an auxiliary electrode because of its high insulating effect.
  • all air in the hollow bodies must escape from the interior.
  • the electrophoretic coating is such that the wall opposite the counterelectrode, for example the outer wall of the hollow body, is first coated.
  • the wet wall that builds up first isolates the outer wall.
  • the electric field lines then migrate into the interior of the hollow body, where the deposition continues.
  • the deposition time and the insulating effect of the material, characterized by the sheet resistance and the easy coagulation, must be coordinated to ensure a good grip. to achieve.
  • the lower limit of the coating time should be more than 3 seconds, in particular more than 5 seconds and particularly suitably more than 10 seconds.
  • the upper limit is determined by the length of the immersion bath, the transport speed and the amount of hollow bodies to be coated to be managed.
  • the upper limit should expediently be less than 60 seconds and preferably less than 30 seconds of coating time.
  • the amount of film applied depends on the deposition voltage, which is between 50 and 400 volts, preferably between 100 and 300 volts. With increasing tension, the wrap is improved. In order to avoid electrical breakdowns, the voltage is either continuously increased or gradually with a low or several increasing bias voltages. For example, before the actual coating, 0.1 to 0.5sec. worked with voltages of less than 100 volts.
  • the wet film resistance required for good insulation should be as high as possible, but its lower limit is limited by the desired short coating time.
  • at 0.8 x 10 8 ohm x cm expediently above 1.0 x 10 8 and preferably above 2 x 10 ohm x cm.
  • the upper limit is therefore below 10 x 10 8 ohm x cm, expediently below 7 x 10 ohm x cm and preferably below 4 x 10 8 ohm x cm.
  • the bath conductivity which is determined by the degree of neutralization of the binder, is expediently above 600 ⁇ Scm -1, preferably above 800 ⁇ Scm -1, and preferably above 1200 ⁇ Scm -1 lies.
  • anionic and cationic resins can be used as binders, the anionic for acidic and the cationic for basic fillings being preferred.
  • the anionic resins such as maleinized or acrylated butadiene oils, maleinized natural oils, carboxyl group-containing epoxy resin esters and acrylate resins, acrylic epoxy resins, unmodified or polyesters modified with fatty acids have an acid number of 30 to 180, in particular between 40 and 80, and are at least partially mixed with ammonia, amines or amino alcohols neutralized. Volatile amines are preferred so that they are removed as completely as possible from the film with the desired short stoving times of 10 seconds to 300 seconds. Ammonia is particularly preferred.
  • crosslinking is carried out either by oxidation unge - saturated double bonds or by thermal reaction with appropriate crosslinking agents such as phenolic resins, amine-formaldehyde resins or blocked polyisocyanates.
  • appropriate crosslinking agents such as phenolic resins, amine-formaldehyde resins or blocked polyisocyanates.
  • Foreign or self-crosslinking acrylate resins are preferred for the production of white lacquer coatings.
  • externally or self-crosslinking acrylate resins acrylated or maleinized epoxy esters or epoxy acrylates are preferred.
  • the cationic resins such as butadiene oil aminoalkylimides, Mannich bases of phenolic resins, amino group-containing acrylate resins or amino epoxy resins have an amine number of 30 to 120 mg KOH / g solid resin, preferably 50 to 90, and are mixed with organic monocarboxylic acids such as carbonic acid, formic acid, acetic acid, lactic acid etc. at least partially neutralized.
  • the crosslinking agents used are preferably blocked polyisocyanates or resins which contain ester groups capable of transesterification.
  • the binders are neutralized with the neutralizing agents and, if appropriate, diluted with deionized or distilled water in the presence of solvents.
  • Suitable solvents are primary, secondary and / or tertiary alcohols, ethylene or propylene glycol mono- or diether, diacetone alcohol or even small proportions of non-water-dilutable solvents such as petroleum hydrocarbon.
  • the aim is to keep the solvent content as low as possible, expediently less than 15% by weight and preferably less than 5% by weight, because with increasing solvent content the wrap worsens.
  • the bath solids are generally between 5 and 30% by weight, in particular above 8 and below 20% by weight. With increasing solids, the bath conductivity is increased and the deposition equivalent (amperes ⁇ sec / g) is reduced, whereby the wrap can be increased. Due to the high concentration of layer-forming ions, the layer resistance goes through a maximum.
  • the bath temperature is between 20 and 35 ° C. As the temperature drops, the wrap increases. Temperatures below 20 ° C are uneconomical because the heat generated by the EC coating has to be dissipated again by plenty of cooling water. Temperatures above 35 ° C make it difficult to run the bath because too much solvent evaporates and hydrolysis phenomena on the binder system produce fluctuations in the electrical data.
  • the coating agent can additionally contain customary technical lacquer aids such as catalysts, leveling agents, anti-foaming agents, lubricants, etc. Naturally, such additives are to be selected which do not cause any disturbing reactions with water at the pH of the bath, do not carry in any troublesome foreign ions and do not carry on for prolonged periods fail in a form that cannot be stirred.
  • the binders can be used pigmented or unpigmented.
  • pigments and fillers such materials can be used, which can be stably dispersed due to their small particle size below 10 / um, particularly less than 5 / um, in the paint and can be stirred again upon standing. They must not contain any interfering foreign ions and must not react chemically with water or the neutralizing agent.
  • the pigmentation can be both white and colored. White is preferred. With additional installation of Inter With reference pigments, it is possible to achieve metal-effect coatings with aluminum, silver, brass, copper, gold effects, etc.
  • the pigments such as titanium dioxide are milled in a concentrated millbase and then with further binder to a pigment to binder Ver - ratio adjusted from about 0.1: 1 to 0.7: 1.
  • the wrap is increased by the incorporation of pigments.
  • finely pulverized nonionic resins such as pulverized polycarbonate resins, epoxy resins and / or blocked polyisocyanates, the amounts added being selected so that they do not exceed the maximum sheet resistance.
  • the binder, pigment content, bath solids content, solvent content, choice of neutralizing agent and the degree of neutralization are coordinated with the coating conditions such as bath temperature, deposition voltage and deposition time in such a way that a complete full coating takes place in the electrocoating bath, which after baking inside the can with layer thicknesses of at least 3 / microns, preferably at least 4 / um, more preferably at least 5 .mu.m and at most 10 / um, particularly at most 7 .mu.m pore-free.
  • the EC painting is done in an immersion bath.
  • the closed-end hollow body (z o as cans) can by means of a magnetic, electromagnetic or mechanical retaining means, by which the attitude with vacuum is understood to be led to the hollow body orifice.
  • the screwing of the can into the filled electro-dip lacquer basin and the position of the can in the electrophoretic coating ensures that the resulting gases can escape upwards. Due to the transport speed and the rotatable bearing, a flow is generated in the can, which dissipates the heat generated during electrophoresis.
  • the simple construction of the hangers enables. a small distance between the cans. The can is emptied again by turning the can bottom upwards. Direct current serves as the current source.
  • the hollow body is electrically connected via the holding device as an anode or as a cathode.
  • the counter electrode is e.g. outside the hollow body in the electro-immersion bath. Due to the encompassing of the paint and the deposition voltage and coating time required for the respective nozzle shape, the can is completely coated on the inside and outside. This method has the advantage that the entire coating, or the remaining external and internal coating, is carried out in a single process step and, due to the low mechanical outlay on the hanger, many cans can be coated side by side at the same time.
  • An auxiliary electrode can also be inserted into the box to provide support, especially when high throughput speeds are required.
  • the immersion electrode has a shape not determined by the can and is less than half the diameter of the can. It is preferably arranged so that it is inserted into the interior of the can simultaneously with the can holder.
  • the inner electrode can be made hollow. Filtered varnish is pumped into the can through this supply line.
  • the hanger When the hanger is extended, it is rinsed together with the cans first with ultrafiltrate and then with water, which can be added with solvents and / or emulsifiers to avoid wetting problems. Then the lacquer is baked at times of 1 to 300 seconds at temperatures of 180 to 250 ° C., preferably 120 to 180 seconds at 210 to 230 ° C.
  • the conveyor belt with hanger and box is passed through the furnace.
  • the can base can be predried and provided with a protective auxiliary layer. Afterwards, the transfer can take place on a conveyor belt leading through the drying oven.
  • the opening of the can can be directed downwards or preferably upwards.
  • a special case of this process is the printing of the unpainted can with one or more essentially electrically non-conductive printing inks and a subsequent EC coating, in which the non-printed parts of the can are then coated with EC varnish.
  • the printing of the bare, not flanged can be carried out in conventional printing machines according to the state of the art. Then the printed can is flanged and subjected to the full EC coating according to the invention. Parts of the can of any size can be printed with a customary printing ink.
  • the outer surface of the can it is possible for 5 to 95% of the outer surface of the can to be imaged with at least one printing ink (it is also possible to print several different printing inks in succession) using offset printing and drying to produce one
  • the overprint is stable with a sufficient specific sheet resistance, for example of more than 10 7 ohm ⁇ cm in the entire area of the printed image, so that no EC lacquer is deposited here, and the printed substrate with an EC lacquer of a different color or coated transparent.
  • the specific sheet resistance should naturally be so high that the deposition of this EC varnish is avoided. It is therefore preferably higher than 10 8 ohm x cm and particularly preferably more than 10 ohm x cm in the entire area of the printed image. It is important to ensure that the printing inks do not contain any constituents, especially pigments, that would cause significant electrical conductivity. Printing is carried out in a manner known per se, for example using the wet offset, dry offset or screen printing method.
  • Continuous coating in the EC tank enriches the amine in the anionic binder and the carboxylic acid in the case of a cationic binder.
  • the refill materials are either neutralized correspondingly lower or the excess neutralizing agents are removed by electrodialysis.
  • the rinse water is enriched by ultrafiltration and returned to the paint basin, which increases the degree of utilization of the paint and removes unwanted foreign ions.
  • cans 2 which are open on one side are brought in through a chute 1 in such a way that their inwardly curved bottom 3 lies on the outside.
  • the chute 1 ends above a bath tank 4, which is filled up to a mirror 5 with an electrocoating liquid.
  • the chute 1 ends above the liquid level 5.
  • a star wheel 7 is rotatably mounted about a horizontal axis 6 above the bath container 4 in the direction of an arrow 8, which is not shown in detail in FIG. 1.
  • On the outer circumference of this star wheel 7 there are mechanical holders 9 which mechanically grasp the sockets 2 at their open ends 10 and at the same time form the necessary electrical contacts.
  • the counter electrode is arranged on the bath tank 4 and at a distance from the star wheel 7 below the liquid level 5.
  • star wheel 7 Although only one star wheel 7 is indicated in FIG. 1, several star wheels of this type are actually arranged next to one another and can be rotated together about the axis 6. For example, a total of 16 star wheels 7 are provided side by side, so that 16 cans 2 can be passed through the immersion bath 4 at the same time.
  • the star- Veins 7 lie next to one another at a sufficient distance, so that the adjacent boxes 2 do not touch one another.
  • the cans 2, as shown in FIG. 1, are guided by the star wheels 7 on a circular path through the immersion bath 2, with them being slightly inclined downwards, i.e. H. for example, with liquid axis 5 lying horizontally, hit liquid level 5 and immerse in the bath in this position. This quickly floods the interior of the individual cans.
  • the cans immersed in the bath move through them in such a way that their longitudinal axis is positioned more and more vertically, so that the air inside the cans can escape through the opening that points upwards and the cans are accordingly quickly completely filled with liquid.
  • the immersed cans 2 are electrophoretically coated with the lacquer of the immersion bath filling as they pass through the immersion bath.
  • the cans are again inclined slightly downwards, i.e. with approximately horizontal longitudinal axis lifted out of the bath and then tilted further, so that the bath liquid contained in them runs out with certainty.
  • This magnetic tape 11 serves as a transfer section, and the wet film applied to the cans can be predried. It is also possible to carry out rinsing operations on the coated cans 2 in the area of the magnetic tape.
  • the cans 2 are transferred from the magnetic tape 11 to a further magnetic tape 12, on which the cans 2 are held with their open ends.
  • This magnetic tape 12 is transferred the cans 2 to a conveyor belt 13 of a drying oven 14, on which the cans 2 are placed with the floor facing downwards at a mutual distance from one another in the illustrated embodiment.
  • the electrophoretically applied coating of the cans 2 is dry, so that the cans can now, if desired, also be labeled or printed.
  • the magnetic tape 11 can deliver the cans 2 directly to the conveyor belt 13 of the drying oven 14. It is essential that the cans 2 guided one behind the other and next to one another by the system are always moved at a sufficient distance from one another that they cannot touch one another to rule out surface defects on the coating with certainty.
  • the system shown in Fig. 1 can be used in connection with existing drying ovens 14, i.e. the drying oven 14 and its conveyor belt 13 do not need to be converted or modified for use with the upstream system parts.
  • the system shown in the drawing can accordingly be operated with existing system parts.
  • the system shown in FIG. 2 differs from that of FIG. 1 essentially in that the cans 2 to be coated are held at their bottom during transport through the immersion bath 4 and in that only one is transferred to the conveyor belt 13 of the drying oven 14 Conveying element is required, on which the cans 2 are held with their open end 10.
  • the cans 2 are fed through a chute 1 and transferred above the liquid level 5 of the immersion bath 4 to a magnetic wheel 15, on which they are transferred with their base 3, which has a suitable, sufficiently large mass.
  • the cans 2 are transferred from the outside to the inside of the magnetic wheel 15, as indicated in FIG. 2a.
  • the magnetic wheel 15 is rotated in the direction of an arrow 16, so that the cans 2, as in the exemplary embodiment according to FIG. 1, pass through the immersion bath 4 and are flooded with bath liquid, then coated electrophoretically and finally emptied of the bath liquid after being lifted out of the bath will.
  • the cans 2 are brought back to the outside of the same and transferred to a magnetic conveyor 17, to the endless transport element of which they adhere with their open end 10.
  • the magnetic conveyor 17, which can also be another transport element, such as an endless chain conveyor, on which the cans 2 are then held mechanically, conveys the cans 2 up to the conveyor belt 13 of the drying oven 14, from which the cans are bottom-down settles, so that the cans are passed through the drying oven 14 at a mutual distance from one another.
  • another transport element such as an endless chain conveyor
  • a plurality of cans 2 can be passed through the immersion bath 4 simultaneously, for example 16 cans. Again, it is essential; that the cans are already at a sufficient distance from one another in the immersion bath 4, so that neither successive nor adjacent to one another Touch cans against each other, which could lead to surface defects.
  • An anionic, self-crosslinking acrylate resin according to DE-B-16 69 107 was neutralized with ammonia and diluted to a solids content of 15% by weight with deionized water.
  • a flared can (diameter 65 mm, length 116 mm) was held at the flanged edge with an electrically conductive clamp and carefully immersed in a conductive container insulated against earth and filled with diluted lacquer with a diameter of 19 cm.
  • the can was attached to the anode , the outer vessel and the auxiliary electrode connected as a cathode to a direct current source.
  • the auxiliary electrode inside the can had an immersion depth of 8 cm and an electrode diameter of 2 cm. After rinsing with water for 3 minutes at 215 0 C was baked in a convection oven. The can was completely coated inside and outside with a thin clear coat layer of the pores d. was.
  • the binder from Example 1 was pigmented with 0.4 part by weight of titanium dioxide to 1 part by weight of binder and, after neutralization with ammonia, diluted to a solids content of 9% by weight.
  • the coating was carried out without the use of an auxiliary electrode.
  • the can was completely covered with a white lacquer.
  • the porosity, measured in an electrolyte solution at 4 volts, is 5 mA after 30 seconds.
  • a cationic amino epoxy resin according to DE-B-31 22 641 was mixed with 0.4 part by weight of a mixture of 99 parts by weight Titanium dioxide and 1 part by weight of carbon black are pigmented and, after neutralization with formic acid, diluted to a solids content of 15% by weight with deionized water.
  • the coating was carried out without an auxiliary electrode.
  • the can was completely covered with a gray lacquer.
  • a deep-drawn metal can is washed, dried and printed in an all-round printing machine according to the dry offset process with an electrically essentially non-conductive red printing ink of the usual composition with a decor imagewise under the usual prestressing to produce a pore-free, uniform ink layer.
  • the printed image has a specific sheet resistance of approximately 2 ⁇ 10 8 ohm ⁇ cm.
  • the can printed in this way is dried in a conventional manner for 70 seconds at 180 ° C. in a continuous oven, then drawn in, flanged and, as described in Example 1, coated with a white pigmented EC varnish which contains a carboxyl group-containing, self-crosslinking polyacrylate resin mixture .
  • the total solids content of the bath is 15% by weight, the pigment / binder ratio 0.5: 1, the MEQ value 49, the pH value 8.8.
  • the pH is adjusted with ammonia.
  • the bath conductivity is 1700 ⁇ Scm -1 .
  • the box is connected as an anode and the EC basin, which is insulated against earth, as a cathode. Separation voltage: 110 volts.
  • Deposition time 15 seconds. After coating, the can is rinsed with deionized water and dried on a wire rack with the opening facing upwards in a drying oven at 210 ° C. for 90 seconds.
  • the deposition conditions, in particular voltage and time, were chosen so that good grip was achieved using an electrode which protruded into the can.
  • the coating with the EC varnish was carried out on the outside of the can on the unprinted metal surfaces and also inside the can.
  • the layer thickness of white obtained varnish is about 10 to 12 / um.
  • soldered or welded boxes can also be used, in which case the soldered or welded seams or spots in the EC bath are properly coated.
  • the image-wise printing with decors can be done over the entire area as a raster print or as a line pattern.
  • Example 4 The procedure is as in Example 4, but the EC coating is carried out in a conductive line connected as a cathode. the EC basin without the use of an auxiliary electrode.
  • Example 4 Carried out essentially as in Example 4 or 5.
  • the can is printed with four colors in a conventional four-color printing machine.
  • the EC coating is carried out on the areas not yet printed with a clear varnish, which contains an externally cross-linking acrylate-melamine resin system as a binder. Separation conditions: 150 volts, 15 seconds, 25 ° C. Layer thickness of the EC coating after baking: 7 to 8 / um. The coating was only carried out with an inner electrode in an insulated EC basin.
  • the term "slightly" in connection with the definition of the inclination of the hollow bodies when entering and leaving the immersion bath means that the angle of the longitudinal axis to the liquid level is above 1 °, particularly preferably above 3 °, and preferably less than 20 °, particularly preferably is less than 15 °.

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Abstract

Zum Beschichten einseitig offener Hohlkörper wie mit einem Boden versehener metallischer Dosen mit Lack oder dergleichen werden die Hohlkörper in einem kontinuierlichen Arbeitsgang derart durch ein Elektrotauchbad hindurchgeführt, daß sie schnell und vollständig mit Tauchbadflüssigkeit geflutet werden, so daß die sich im Tauchbad elektrophoretisch mit einem Naßfilm besichten lassen. Nach ausreichender Beschichtungszeit werden die Hohlkörper wieder aus dem Tauchbad ausgehoben und die in ihnen befindliche Tauchbadflüssigkeit ausgegossen. Danach werden die so beschichteten Hohlkörper in gegenseitigem Abstand voneinander einem Trockenofen zugeführt und in diesem getrocknet, woraufhin sie bedrukt oder etikettiert werden können.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten einseitig offener Hohlkörper wie mit einem Boden versehener metallischer Dosen mit Lack oder dergleichen, bei dem die einzelnen Hohlkörper gewaschen, außen und innen beschichtet und getrocknet und danach gegebenenfalls bedruckt und erneut getrocknet und außerdem am offenen Ende gebördelt werden.
  • Die zunehmend verschärften Anforderungen des Umweltschutzes führen zu Überlegungen, wie das Elektrotauchlackier-Verfahren, auch Elektrocoating (EC) bezeichnet, für die Dosenhersteller-Industrie als vollautomatisches Lackierverfahren eingeführt werden kann. Es ist bekannt, Dosenrümpfe für dreiteilige Dosen oder auch das Beschichten einer Schweißnaht durch Eintauchen in ein Elektrotauchbad elektrophoretisch zu lackieren (US-PS 3 694 336, DE-OS 21 16 715). Die Dosenkörper sind hierbei einfach zu handhaben, weil sie noch keinen Boden haben und die Badflüssigkeit zum Beschichten problemlos eintreten und nach -dem Beschichten ebenso problemlos wieder auslaufen kann.
  • .Einseitig geschlossene Hohlkörper wie mit einem Boden versehene Dosen lassen sich nicht einfach elektrophoretisch beschichten, weil es für eine gleichförmige Beschichtung notwendig ist, daß die im Hohlkörper befindliche Luft vollständig entweicht. Daher wurden von der Maschinenbauindustrie spezielle Methoden entwickelt, bei denen schrittweise vorgegangen wird, d.h. es wird in einzelnen aufeinanderfolgenden Schritten lackiert, beispielsweise zunächst innen. Die hierfür bekannten Konstruktionen haben einige Gemeinsamkeiten. So werden die Dosen für die Innenlackierung am Boden gehalten und dabei zugleich die notwendigen elektrischen Kontakte hergestellt. In das offene Ende der Dose ist eine Gegenelektrode eingebaut, die einen geringen Abstand von 0.25 bis 5 mm zur Innenwand der Dose haben muß. Daher ist die Form der Elektrode sehr genau an.die der Dose anzupassen. Wegen des komplizierten Aufbaues der entsprechenden Anlage müssen die Dosen einzeln nacheinander beschichtet werden, so daß nur kurze Beschichtungszeiten von 10 bis 500 msec zur Verfügung stehen, wenn man einen hohen Dosendurchsatz erreichen will. Bei geschlossenen Systemen in beispielsweise senkrechter Anordnung (EP 50 045, EP 19 669, GB-PS 1 117 831, US-PS 3 922 213 und DE-OS 29 29 570) muß Flüssigkeit mit hohen Geschwindigkeiten gepumpt werden, um abwechselnd EC-Flüssigkeit und eine Wasserspülung in kurzen Zeitspannen durchführen zu können und die bei der EC-Beschichtung entstehenden Gase (je nach Polung Sauerstoff oder Wasserstoff) abzuführen. Bei offenen Systemen müssen die etwa waagerecht angeordneten Dosen gedreht werden, um eine gleichmäßige Beschichtung zu erzielen (DE-PS 26 33 179 und US-PS 4 107 016). Beim Ausblasen der Dosen ergibt sich eine große Verschmutzungsgefahr.
  • Der Nachteil aller dieser bekannten Konstruktionen besteht darin, daß die Dosen mit hohem mechanischen Aufwand einzeln nacheinander beschichtet werden müssen. Der große Platzbedarf der Anlage macht eine wirtschaftliche Massenproduktion fast unmöglich. Innenelektroden können nur in Dosen mit geraden glatten Wänden paßgenau eingefahren werden, d.h. von der Zylinderform abweichende Dosenformen führen zu großen Schwierigkeiten. Wegen des geringen Abstandes der Innenelektrode zur Dosenwand besteht die Gefahr von Kurzschlüssen sowie von elektrischen Durchschlägen in Zonen sehr hoher Stromdichte. Dementsprechend müssen Lacke Lacke eingesetzt werden, die bei geeigneten elektrischen Spannungen in den zur Verfügung stehenden kurzen Zeiten eine störungsfreie Beschichtung ermöglichen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Beschichten von nur einseitig offenen Hohlkörpern wie mit einem Boden versehenen metallischen Dosen derart zu vereinfachen, daß in einem kontinuierlichen Arbeitsgang sowohl außen als auch innen beschichtet werden kann.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Hohlkörper in einem kontinuierlichen Arbeitsgang mit seiner Öffnung schräg nach unten weisend in ein Elektrotauchbad eingetaucht, im Bad untergetaucht derart bewegt wird, daß seine Öffnung nach oben weist, und anschließend mit seiner Öffnung nach unten weisend aus dem Bad ausgehoben und dann mit einem endlosen Transportmittel durch eine oder mehrere Trockenöfen geführt wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Durch die Erfindung ist es möglich, einseitig offene Hohlkörper wie mit einem Boden versehene metallische Dosen in einem Arbeitsgang gleichzeitig außen und innen zu beschichten und unmittelbar anschließend zu trocknen und gegebenenfalls zu bedrucken oder zu etikettieren. Der mechanische Aufwand un d der Platzbedarf sind verhältnismäßig gering, so daß eine wirtschaftliche Betriebsweise möglich ist. Beispielsweise können 16 Dosen gleichzeitig, d.h. nebeneinander durch ein Elektrotauch-Bad hindurchgeführt und dabei mit Lack beschichtet werden. Beim Durchlauf durch das Tauchbad werden die Dosen von den sie haltenden Transportelementen um wenigstens 90° gekippt, so daß sie zunächst mit bis zu 45° zur Badoberfläche geneigter Längsachse in das Bad eintauchen, in welchem sie so gekippt werden, daß ihre Längsachse nun in entgegengesetzter Richtung schräg verläuft, so daß die Öffnung nunmehr nach oben weist. Zum Ausheben der Dosen aus dem Tauchbad werden diese wieder so gekippt, daß die Öffnung nach unten liegt, damit die in den Dosen befindliche Art Flüssigkeit vollständig ablaufen kann. Kann Das Kippen/im Bad, während des Aushebens aus dem Bad oder kürz danach erfolgen.
  • Das Transportelement kann ein endloses Förderband oder auch eine endlose Kette sein, an der die Dosen drehbar hängen und das durch das EC-Tauchbad geführt wird. Ebenso sind Räder oder Walzen als Transportelemente geeignet, welche die zu beschichtenden Hohlkörper kontinuierlich durch ein wäßriges Tauchbad führen.
  • Da die Hohlkörper zum Beschichten durch ein Tauchbad geführt werden und es dabei auch möglich ist, nebeneinander mehrere Hohlkörper gleichzeitig durch das Tauchbad zu führen, können selbst bei Massenproduktion mit hohem Durchsatz ausreichend lange Beschichtungszeiten erreicht werden, um einwandfreie Lackbeschichtungen aufbringen zu können. So wird beispielsweise bei einer Beschichtungszeit von 1 bis 120 Sekunden ein pigmentierter oder nichtpigmentierter Lack mittels Gleichstrom elektrophoretisch aufgetragen, wobei der auf den Hohlkörpern abgeschiedene Naßfilm einen Schichtwiderstand von mindestens 0.6 x 10 Ohm x cm hat.
  • Die zu beschichtenden Hohlkörper werden über die Haltevorrichtung bei Verwendung eines anionischen EC-Lackes als Anode und bei Verwendung eines kationischen EC-Lackes als Kathode geschaltet. Die Gegenelektrode befindet sich jeweils im notwendigen Abstand von den Hohlkörpern im Tauchbad und/oder in der Dose. Die Innen- bzw. Außenbeschichtung erfolgt je nach Ausführungsform mit Hilfe des sogenannten Umgriffs (throwing power), den der Lack wegen seiner möglichst hohen isolierenden Wirkung im abgeschiedenen Naßfilm ohne oder mit Hilfe einer.Hilfselektrode erzielt. Bevor die Innenbeschichtung einsetzt, muß alle in den Hohlkörpern befindliche Luft aus dem Innenraum entweichen.
  • Um einen möglichst hohen Umgriff zu erzielen, müssen eine Reihe von Faktoren bei der Entwicklung des Lackes beachtet werden. Die elektrophoretische Beschichtung verläuft so, daß zuerst die der Gegenelektrode gegenüberliegende Wand, z.B. die Außenwand des Hohlkörpers beschichtet wird. Durch den sich aufbauenden Naßfilm wird zuerst die äußere Wand isoliert. Die elektrischen Feldlinien wandern dann in das Innere des Hohlkörpers, wo sich die Abscheidung fortsetzt. Die Abscheidezeit und die Isolierwirkung des Materials, charakterisiert durch den Schichtwiderstand und die leichte Koagulierbarkeit, müssen aufeinander abgestimmt sein, um einen guten Umgriff. zu erzielen. Die unter Grenze der Beschichtungszeit sollte über 3 Sekunden, insbesondere über 5 Sekunden und besonders zweckmäßig über 10 Sekunden liegen. Die obere Grenze wird bestimmt durch die Länge des Tauchbades, die Transportgeschwindigkeit und die zu bewältigende Menge der zu beschichtenden Hohlkörper. Um auf ein wirtschaftlich vertretbares Maß zu kommen, sollte die obere Grenze zweckmäßig unter 60 Sekunden und vorzugsweise unter 30 Sekunden Beschichtungsdauer liegen. Die aufgebrachte Menge Film ist von der Abscheidespannung abhängig, die zwischen 50 und 400 Volt,bevorzugt zwischen 100 und 300 Volt liegt. Mit steigender Spannung wird eine Verbesserung des Umgriffs erzielt. Um elektrische Durchbrüche zu vermeiden, wird entweder die Spannung kontinuierlich hochgeregelt oder stufenweise mit einer niedrigen oder mehreren sich steigernden Vorspannungen gearbeitet. So wird beispielsweise vor-der eigentlichen Beschichtung 0.1 bis 0.5Sek. mit Spannungen von unter 100 Volt gearbeitet.
  • Der für eine gute Isolation notwendige Naßfilmwiderstand sollte im Prinzip so hoch wie möglich sein.Seine untere Grenze wird jedoch durch die gewünschte kurze Beschichtungszeit begrenzt.So sollte die untere Grenze mindestens. bei 0.8 x 108 Ohm x cm, zweckmäßig über 1.0 x 108 und vorzugsweise über 2 x 10 Ohm x cm liegen. Je höher der Schichtwiderstand, desto dünner ist die erreichbare Schicht auf der Dosenwand. Die obere Grenze liegt daher unter 10 x 108 Ohm x cm, zweckmäßig unter 7 x 10 Ohm x cm und vorzugsweise unter 4 x 108 Ohm x cm. Um für die elektrophoretische Abscheidung analog den Faradayschen Gesetzen die notwendige elektrische Strommenge zur Verfügung zu stellen, ist es notwendig, daß die Badleitfähigkeit, die durch den Neutralisationsgrad des BindemitteLs bestimmt wird, über 600 µScm-1 zweckmäßig über 800 µScm-1 und vorzugsweise über 1200 µScm-1 liegt.
  • Als Bindemittel können sowohl anionische als auch kationische Harze verwendet werden, wobei die anionischen für saure, die kationischen für basische Füllgüter bevorzugt werden. Die anionischen Harze wie maleinisierte oder acrylierte Butadienöle, maleinisierte natürliche Öle, carboxylgruppenhaltige Epoxidharzester und Acrylatharze, Acrylepoxidharze, unmodifizierte oder mit Fettsäuren modifizierte Polyester haben eine Säurezahl von 30 bis 180, insbesondere zwischen 40 und 80, und werden mit Ammoniak, Aminen oder Aminoalkoholen mindestens anteilweise neutralisiert. Bevorzugt werden leicht flüchtige Amine, damit sie bei den gewünschten kurzen Einbrennzeiten von 10 Sek. bis 300 Sek. möglichst vollständig aus dem Film entfernt werden. Besonders bevorzugt ist Ammoniak.
  • Die Vernetzung erfolgt entweder oxidativ über unge- sättigte Doppelbindungen oder durch thermische Reaktion mit entsprechenden Vernetzungsmitteln wie Phenolharze, Amin-Formaldehydharze oder blockierte Polyisocyanate. Zur Herstellung von Weißlackbeschichtungen werden fremd-oder selbstvernetzende Acrylatharze bevorzugt. Zur Beschichtung mit Klarlacken werden fremd- oder selbstvernetzende Acrylatharze, acrylierte oder maleinisierte Epoxidester oder Epoxyacrylate bevorzugt.
  • Die kationischen Harze wie Butadienöl-aminoalkylimide, Mannichbasen von Phenolharzen,aminogruppenhaltige Acrylatharze oder Amino-Epoxidharze haben eine Aminzahl von 30 bis 120 mg KOH/g Festharz, vorzugsweise von 50 bis 90, und werden mit organischen Monocarbonsäuren wie Kohlensäure, Ameisensäure, Essigsäure, Milchsäure usw. mindestens anteilweise neutralisiert. Als Vernetzungsmittel dienen außer ungesättigten Doppelbindungen vorzugsweise blockierte Polyisocyanate oder Harze, die-umesterungsfähige Estergruppen enthalten.
  • Die Bindemittel werden mit den Neutralisationsmitteln anneutralisiert und gegebenenfalls in Gegenwart von Lösemitteln mit entionisiertem oder destilliertem Wasser verdünnt. Als Lösemittel sind geeignet primäre, sekundäre und/ oder tertiäre Alkohole, Ethylen- oder Propylenglykol-mono-oder -diether, Diacetonalkohol oder auch geringe Anteile von nicht wasserverdünnbaren Lösemitteln wie Benzinkohlenwasserstoff.
  • Es wird ein möglichst niedriger Gehalt an Lösemitteln angestrebt, zweckmäßig unter 15 Gew.% und vorzugsweise unter 5 Gew.%, denn mit steigendem Lösemittelgehalt verschlechtert sich der Umgriff.
  • Der Badfestkörper liegt im allgemeinen zwischen 5 und 30 Gew.%, inbesondere über 8 und unter 20 Gew.%. Mit steigendem Festkörper wird die Badleitfähigkeit erhöht und das Abscheideäquivalent (Ampere ·sek/g) herabgesetzt, wodurch der Umgriff gesteigert werden kann. Durch die hohe Konzentration an schichtbildenden Ionen geht dabei der Schichtwiderstand durch ein Maximum.
  • Die Badtemperatur liegt zwischen 20 und 35°C. Mit fallender Temperatur erhöht sich der Umgriff. Temperaturen unter 20°C sind unwirtschaftlich, weil die bei der EC-Beschichtung entstehende Wärme durch viel Kühlwasser wieder abgeführt werden muß. Temperaturen über 35°C erschweren die Badführung, weil zu viel Lösemittel verdunstet und Hydrolyseerscheinungen am Bindemittelsystem Schwankungen in den elektrischen Daten erzeugen.
  • Das Überzugsmittel kann zusätzlich übliche lacktechnische-Hilfsmittel wie Katalysatoren, Verlaufmittel, Antischaummittel, Gleitmittel usw. enthalten-Naturgemäß sind solche Zusatzstoffe auszuwählen, die mit Wasser bei dem pH-Wert des Bades keine störenden Reaktionen eingehen, keine störenden Fremdionen einschleppen und beim längeren Stehen nicht in nichtaufrührbarer Form ausfallen.
  • Die Bindemittel können pigmentiert oder unpigmentiert eingesetzt werden. Als Pigmente und Füllstoffe können solche Materialien verwendet werden, die aufgrund ihrer geringen Teilchengröße unter 10/um, besonders unter 5/um, in den Lack stabil eindispergiert werden können und sich beim Stehen wieder aufrühren lassen. Sie dürfen keine störenden Fremdionen enthalten und dürfen mit Wasser oder dem Neutralisationsmittel nicht chemisch reagieren.
  • Die Pigmentierung kann sowohl weiß als auch farbig sein. Weiß wird bevorzugt. Bei zusätzlichem Einbau von Interferenzpigmenten ist es möglich, Metall-Effekt-Lackierungen mit Aluminium-, Silber-, Messing-, Kupfer-, Gold-Effekten usw. zu erzielen. Die Pigmente wie Titandioxid werden in einem konzentrierten Mahlgut angerieben und danach mit weiterem Bindemittel auf ein Pigment-Bindemittel Ver- hältnis von etwa 0.1 zu 1 bis 0.7 zu 1 eingestellt. Durch den Einbau von Pigmenten wird der Umgriff gesteigert. Anstelle von Pigmenten können auch fein pulverisierte nichtionische Harze wie pulverierte Polykohlenwasserstoffharze, Epoxidharze und/oder blockierte Polyisocyanate eingesetzt werden, wobei die Zusatzmengen so ausgewählt werden, daß sie das Maximum des Schichtwiderstandes nicht überschreiten. Bindemittel, Pigmentgehalt, Badfestkörper, Lösemittelgehalt, Auswahl des Neutralisationsmittels und der Neutralisationsgrad werden so mit den Beschichtungsbedingungen wie Badtemperatur, Abscheidespannung und Abscheidezeit abgestimmt, daß in dem Elektrotauchlackbad eine vollständige Ganzbeschichtung erfolgt, die nach dem Einbrennen im Inneren der Dose bei Schichtdicken von mindestens 3/um, bevorzugt mindestens 4/um, ganz bevorzugt mindestens 5µm und höchstens 10/um, besonders höchstens 7µm porenfrei ist.
  • Die EC-Lackierung erfolgt in einem Tauchbad. Die einseitig geschlossenen Hohlkörper ( zoB. Dosen) können mit Hilfe einer magnetischen, elektromagnetischen oder mechanischen Halteeinrichtung, worunter auch die Haltung mit Vakuum verstanden wird, an der Hohlkörperöffnung geführt werden.
  • Das Eindrehen der Dose in das gefüllte Elektrotauchlackbecken und die Lage der Dose bei der elektrophoretischen Beschichtung gewährleistet, daß entstehende Gase nach oben entweichen können. Durch die Transportgeschwindigkeit und die drehbare Lagerung wird in der Dose eine Strömung erzeugt, die die bei der Elektrophorese entstehende Wärme abführt. Der einfache Bau der Gehänge ermöglicht. einen engen Abstand der_Dosen voneinander. Das Entleeren der Dose erfolgt wiederum durch eine Drehung, wobei der Dosenboden nach oben geführt wird. Als Stromquelle dient Gleichstrom.
  • Der Hohlkörper wird über die Haltevorrichtung je nach Bindemittelart als Anode oder als Kathode elektrisch angeschlossen. Die Gegenelektrode befindet sich z.B. außerhalb des Hohlkörpers im Elektrotauchbad. Aufgrund des Umgriffs des Lackes und der für die jeweilige Dösenform notwendigen Abscheidespannung und Beschichtungszeit wird die Dose innen und außen vollständig beschichtet. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß die Ganzbeschichtung, beziehungsweise restliche Außen- und Innen-Beschichtung in einem einzigen Verfahrensschritt erfolgt und durch den geringen mechanischen Aufwand am Gehänge viele Dosen gleichzeitig nebeneinander beschichtet werden können.
  • Zur Unterstützung , inbesondere wenn große Durchlaufgeschwindigkeiten gewünscht werden, kann zusätzlich eine Hilfselektrode in die Dose eingeführt werden. Die Tauchelektrode hat eine nicht von der Dose bestimmte Form und liegt im Durchmesser unter dem halben Durchmesser der Dose. Sie wird bevorzugt so angeordnet, daß sie gleichzeitig nit der Dosenhalterung in das Doseninnere eingeführt wird. Um in der Dose eine Strömung zu erzielen, welche die Lackqualität verbessert, kann die Innenelektrode hohl ausgeführt werden. Durch diese Zuleitung wird filtrierter Lack in.die Dose gepumpt. Durch Einbau von Düsen in das Elektrophoresebecken, die auf den gewölbten Dosenboden gerichtet sind, können zusätzlich durch gerichtete Lackströme Gasblasen von der Bodenwandung entfernt werden. Das Entleeren der Dose erfolgt durch Drehen der Dose, wobei der Dosenboden nach oben geführt wird. Beim Ausfahren des Gehänges wird es zusammen mit den Dosen erst mit Ultrafiltrat und dann mit Wasser, dem gegebenenfalls zum Vermeiden von Benetzungsstörungen, Lösemittel und/oder Emulgatoren zugesetzt werden können, abgespült. Danach erfolgt das Einbrennen des Lackes bei Zeiten von 1 bis 300 Sekunden bei Temperaturen von 180 bis 250°C, bevorzugt 120 bis 180 Sekunden bei 210 bis 230°C. Dabei wird das Transportband mit Gehänge und Dose geschlossen durch den Ofen geführt. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Dosenboden vorgetrocknet und mit einer schützenden Hilfsschicht versehen werden. Danach .kann die Übergabe auf ein durch den Trockenofen führendes Förderband erfolgen. Die Öffnung der Dose kann nach unten oder bevorzugt nach oben gerichtet sein.
  • In einem anderen Verfahren wird stufenweise vorgegangen, d.h. erst wird der äußere Dosenrumpf konventionell lackiert und dann - nach einer Zwischentrocknung - der restliche Teil der Dose ( Boden und Doseninneres) elektrophoretisch beschichtet, wobei die Gegenelektrode in die Dose eingeführt wird. Dieses "Reserve-Verfahren" hat den Vorteil, daß das für jeden Arbeitsgang notwendige Lacksystem auf seine speziellen Eigenschaften optimal abgestimmt werden kann.
  • Ein Spezialfall dieses Verfahren ist das Bedrucken der nicht lackierten Dose mit einer oder mehreren im wesentlichen elektrisch nicht leitenden Druckfarben und eine anschließende EC-Beschichtung, bei der dann die nicht bedruckten Teile der Dose mit EC-Lack beschichtet werden.
  • Bei Anwendung dieser Variante wird ein verbesserter Herstellungsablauf möglich. Das Bedrucken der blanken, nicht gebördelten Dose kann in üblichen Druckmaschinen wie bisher nach dem Stand der Technik durchgeführt werden. Dann wird die bedruckte Dose gebördelt und gemäß der Erfindung der EC-Ganzbeschichtung unterworfen. Es können beliebig große Teile der Dose mit einer üblichen Druckfarbe bedruckt sein. Beispielsweise ist es möglich, daß 5 bis 95% der äußeren Oberfläche der Dose bildmäßig mit mindestens einer Druckfarbe ( es können auch nacheinander mehrere verschiedene Druckfarben aufgedruckt werden) im Offsetdruck bedruckt und getrocknet wird unter Erzeugung von einem nach dem Trocknen im EC-Bad beständigen Aufdruck mit einem ausreichenden spezifischen Schichtwiderstand, z.B. von mehr als 107 Ohm x cm im gesamten Bereich des Druckbildes, so daß hier kein EC-Lack abgeschieden wird, und das bedruckte Substrat mit einem EC-Lack andersfarbig oder transparent beschichtet wird. Der spezifische Schichtwiderstand soll naturgemäß so hoch sein, daß die Abscheidung ies EC-Lackes vermieden wird . Vorzugsweise ist er deshalb höher als 108 Ohm x cm und besonders bevorzugt mehr als 10 Ohm x cm im gesamten Bereich des Druckbildes. Bei den Druckfarben ist darauf zu achten, daß sie nicht Bestandteile,insbesondere nicht Pigmente enthalten, die eine wesentliche elektrische Leitfähigkeit verursachen würden.Das Bedrucken erfolgt in an sich bekannter Weise, z.B. nach dem Naß-Offset-, Trocken-Offset- oder Siebdruckverfahren.
  • Es tritt eine unerwartet scharfe Abgrenzung zwischen bedruckten Bereichen und im EC-Bad beschichteten Bereichen ein. Mit der Druckfarbe einerseits und mit der Beschichtung im EC-Bad andererseits können unterschiedliche Schichtdicken erzielt werden, wenn dies gewünscht ist.
  • Beim kontinuierlichen Beschichten im EC-Becken reichert sich bei dem anionischen Bindemittel das Amin, bei einem kationischen die Carbonsäure an. Zum Ausgleichen dieses Effektes werden die Nachfüllmaterialien entweder entsprechend niedriger anneutralisiert oder die überschüssigen Neutralisationsmittel durch Elektrodialyse entfernt. Das Spülwasser wird durch Ultrafiltration angereichert und wieder in das Lackbecken zurückgegeben, wodurch sich der Ausnutzungsgrad des Lackes steigert und störende Fremdionen entfernt werden.
  • In der Zeichnung sind schematisch zwei Beispiele für eine Anlage zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, und zwar zeigt
    • Fig. 1 eine Anlage, bei der die elektrophoretisch zu beschichtenden Dosen an ihren offenen Enden gehalten durch ein Tauchbad hindurchgeführt werden und
    • Fig. 2 eine Anlage, bei der die elektrophoretisch zu beschichtenden Dosen an ihren geschlossenen Enden gehalten durch das Tauchbad geleitet und mittels eines einzigen Förderelementes zu dem durch einen Trockenofen führenden Transportband gefördert werden.
  • Bei der Anlage gemäß Fig. 1 werden durch einen Fallschacht 1 an einer Seite offene Dosen 2 derart herangeführt, daß deren nach innen gewölbter Boden 3 außen liegt. Der Fallschacht 1 endet über einem Badbehälter 4, der bis zu einem Spiegel 5 mit einer Elektrotauchlackierflüssigkeit gefüllt ist. Der Fallschacht 1 endet sich über dem Flüssigkeitsspiegel 5. Um eine horizontale Achse 6 drehbar ist über dem Badbehälter 4 ein Sternrad 7 in Richtung eines Pfeiles 8 drehbar gelagert, das in Fig. 1 im einzelnen nicht dargestelltist. Am Außenumfang dieses Sternrades 7 befinden sich mechanische Halter 9., welche die Dosen 2 jeweils an ihrem offenen Ende 10 mechanisch erfassen und dabei gleichzeitig die notwendigen elektrischen Kontakte bilden. Die Gegenelektrode ist am Badbehälter 4 und im Abstand vom Sternrad 7 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 5 angeordnet.
  • Obwohl in Fig. 1 nur ein Sternrad 7 angedeutet ist, sind tatsächlich mehrere Sternräder dieser Art nebeneinander angeordnet und gemeinsam um die Achse 6 drehbar. Beispielsweise sind insgesamt 16 Sternräder 7 nebeneinander vorgesehen, so daß gleichzeitig 16 Dosen 2 nebeneinander durch das Tauchbad 4 hindurchgeführt werden können. Die Stern- äder 7 liegen in einem ausreichenden Abstand nebeneinander, ;o daß sich die benachbarten Dosen 2 nicht gegenseitig be- ühren.
  • Die Dosen 2 werden, wie Fig. 1 zeigt, von den Sternrädern 7 auf einer kreisförmigen Bahn durch das Tauchbad 2 hindurchgeführt, wobei sie mit geringfügig nach unten geneigter, d. h. etwa mit horizontal liegender Länqsachse äuf den Flüssigkeitsspiegel 5 auftreffen und in dieser Position in das Bad eintauchen. Dadurch wird das Innere der einzelnen Dosen schnell geflutet. Die in das Bad eingetauchten Dosen wandern durch dasselbe derart, daß sich ihre Längsachse immer mehr senkrecht stellt, so daß die im Inneren der Dosen befindliche Luft durch die immer mehr nach oben weisende öffnung entweichen kann und die Dosen dementsprechend schnell vollständig mit Flüssigkeit gefüllt sind. Die eingetauchten Dosen 2 werden in der oben beschriebenen Weise beim Durchlauf durch das Tauchbad elektrophoretisch mit dem Lack der Tauchbadfüllung beschichtet.
  • Am Ende des Durchlaufes durch das Tauchbad werden die Dosen wieder mit geringfügig nach unten geneigter, d.h. mit etwa horizontaler Längsachse aus dem Bad ausgehoben und dann weiter gekippt, so daß die in ihnen befindliche Badflüssigkeit mit Sicherheit ausläuft.
  • Oberhalb der Sternräder 7 befindet sich ein endloses Magnetband 11, an das die von den Halterungen 9 freigegebenen beschichteten Dosen 2 mit ihrem Boden.3 auf dem Band aufliegend übergeben werden. Dieses Magnetband 11 dient als Übergabestrecke, wobei eine Vortrocknung des auf die Dosen aufgetragenen Naßfilmes stattfinden kann. Auch ist es möglich, im Bereich des Magnetbandes Spülvorgänge an den beschichteten Dosen 2.vorzunehmen.
  • Vom Magnetband 11 werden die Dosen 2 an ein weiteres Magnetband 12 übergeben, an denen die Dosen 2 mit ihrem offenen Ende gehalten werden. Dieses Magnetband 12 überführt die Dosen 2 zu einem Transportband 13 eines Trockenofens 14, auf das die Dosen 2 beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem Boden nach unten weisendim gegenseitigen Abstand voneinander gestellt werden.
  • Nach Durchlauf durch den Trockenofen 14 ist die elektrophoretisch aufgebrachte Beschichtung der Dosen 2 trocken, so daß die Dosen nunmehr, falls erwünscht, auch noch etikettiert oder bedruckt werden können.
  • Wenn aus irgendwelchen Gründen die Dosen 2 mit der Öffnung 10 nach unten weisend durch den Trockenofen 14 hindurchgeführt werden sollen, kann das Magnetband 11 die Dosen 2 unmittelbar an das Transportband 13 des Trockenofens 14 abgeben. Wesentlich ist, daß die hintereinander und nebeneinanden durch die Anlage geführten Dosen 2 stets in einem ausreichenden Abstand zueinander bewegt werden, daß sie einander nicht berühren können, um Oberflächenfehler an der Beschichtung mit Sicherheit auszuschließen.
  • Die in Fig. 1 dargestellte Anlage kann in Verbindung mit bereits vorhandenen Trockenöfen 14 benutzt werden, d.h. der Trockenofen 14 und sein Transportband 13 brauchen für die Benutzung mit den vorgeschalteten Anlagenteilen nicht umgebaut oder abgewandelt zu werden. Die in der Zeichnung dargestellte Anlage kann dementsprechend mit bereits vorhandenen Anlagenteilen betrieben werden.
  • Die in Fig. 2 dargestellte Anlage unterscheidet sich von der aus Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß die zu beschichtenden Dosen 2 beim Transport durch das Tauchbad 4 an ihrem Boden gehalten werden und daß zur Übergabe an das Transportband 13 des Trockenofens 14 nur ein einziges Förderelement benötigt wird, an welchem die Dosen 2 mit ihrem offenen Ende 10 gehalten werden.
  • Die Dosen 2 werden durch einen Fallschacht 1. zugefüh.rt und oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 5 des Tauchbades 4 an ein Magnetrad 15 übergeben, an welchem sie mit ihrem Boden 3, der eine hierfür geeignete ausreichend große Masse hat, übergeben werden. Im Bereich des Flüssigkeitsspiegels 5 werden die Dosen 2 von der Außenseite zur Innenseite des Magnetrades 15 überführt, wie in Fig. 2a angedeutet ist. Das Magnetrad 15 wird in Richtung eines Pfeiles 16 gedreht, so daß die Dosen 2 ebenso wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 durch das Tauchbad 4 hindurchlaufen und dabei mit Badflüssigkeit geflutet, dann elektrophoretisch beschichtet und schließlich nach dem Ausheben aus dem Tauchbad von der Badflüssigkeit entleert werden.
  • Nahe dem höchsten Punkt des Magnetrades 15 werden die Dosen 2 wieder auf die Außenseite desselben zurückgebracht und an einen Magnetförderer 17 übergeben, an dessen endlosem Transportelement sie mit ihrem offenen Ende 10 haften.
  • Der Magnetförderer 17, der auch ein anderes Transportelement, wie beispielsweise ein endloser Kettenförderer sein kann, an welchem die Dosen 2 dann mechanisch gehalten werden, fördert die Dosen 2 bis zum Transportband 13 des Trockenofens 14, aus welchem er die Dosen mit ihrem Boden nach unten absetzt, so daß die Dosen im gegenseitigen Abstand voneinander durch den Trockenofen 14 hindurchgeführt werden.
  • Auch bei dieser Ausführungsform können mehrere Dosen 2 nebeneinander gleichzeitig durch das Tauchbad 4 hindurchgeführt werden, beispielsweise 16 Dosen. Wesentlich ist wiederum; daß die Dosen schon im Tauchbad 4 einen ausreichenden Abstand voneinander aufweisen, damit sich weder aufeinanderfolgende noch nebeneinander angeordnete Dosen gegenseitig berühren, was zu Oberflächenfehlern führen könnte.
    • BEISPIEL 1
  • Ein anionisches, selbstvernetzendes Acrylatharz nach DE-B-16 69 107 wurde mit Ammoniak anneutralisiert und auf einen Festkörper von 15 Gew.% mit entionisiertem Wasser verdünnt. Eine gebördelte Dose (Durchmesser 65 mm, Länge 116 mm) wurde am Bördelrand mit einer elektrisch leitenden Klammer gehalten und vorsichtig in ein gegen Erde isoliertes leitendes, mit verdünntem Lack gefülltes Gefäß mit einem Durchmesser von 19 cm vollständig eingetaucht, Die Dose wurde an die Anode, das Außengefäß und die Hilfselektrode als Kathode an eine Gleichstromquelle angeschlossen. Die Hilfselektrode im Inneren der Dose hatte eine Eintauchtiefe von 8 cm und einen Elektrodendurchmesser von 2 cm. Nach dem Abspülen mit Wasser wurde 3 Minuten bei 2150C im Umluftofen eingebrannt. Die Dose war innen und außen vollständig mit einem dünnen Klarlack überzogen, der porendicht . war.
  • Meßwerte, vergleiche Tabelle 1.
    • BEISPIEL 2
  • Das Bindemittel aus Beispiel 1 wurde mit 0.4 Gew.-Teilen Titandioxid auf 1 Gew.-Teil Bindemittel pigmentiert und nach Neutralisation mit Ammoniak auf einen Festkörper -von 9 Gew.% verdünnt. Die Beschichtung erfolgte ohne Einsatz einer Hilfselektrode. Die Dose war vollständig mit einem weißen Lack überzogen. Die Porigkeit, gemessen in einer Elektrolytlösung bei 4 Volt Spannung beträgt nach 30 Sekunden 5 mA.
  • Meßwerte vergleiche Tabelle 1.
    • BEISPIEL 3
  • Ein kationisches Amino-Epoxidharz nach DE-B-31 22 641 wurde mit 0.4 Gew.-Teilen eines Gemisches aus 99 Gew.-Teilen Titandioxid und 1 Gew.-Teil Ruß pigmentiert und nach Neutralisation mit Ameisensäure auf einen Festkörper von 15 Gew.% mit entionisiertem Wasser verdünnt. Die Beschichtung erfolgte ohne Hilfselektrode. Die Dose war vollständig mit einem grauen Lack überzogen.
  • Meßwerte vergleiche Tabelle 1.
    • BEISPIEL 4
  • Eine tiefgezogene Metalldose wird gewaschen, getrocknet und in einer Rundumdruckmaschine nach dem Trockenoffsetverfahren mit einer elektrisch im wesentlichen nicht leitenden roten Druckfarbe üblicher Zusammensetzung mit einem Dekor bildmäßig unter üblicher Druckvorspannung unter Herstellung einer porenfreien gleichmäßigen Farbschicht bedruckt. Das Druckbild hat nach dem Trocknen einen spezifischen Schichtwiderstand von etwa 2 x 108 Ohm x cm. Die so bedruckte Dose wird in üblicher Weise 70 Sekunden bei 180°C im Durchlaufofen getrocknet, sodann eingezogen, gebördelt und, wie in Beispiel 1 beschrieben, mit einem weiß pigmentierten EC-Lack beschichtet, der als Bindemittel ein carboxylgruppenhaltiges, selbstvernetzendes Polyacrylatharz-Gemisch enthält. Der Gesamtfestkörpergehalt des Bades beträgt 15 Gew.%, das Pigment-Bindemittelverhältnis 0.5 : 1, der MEQ-Wert 49, der pH-Wert 8.8. Der pH-Wert ist durch Ammoniak eingestellt. Die Badleitfähigkeit beträgt 1700 µScm-1. Die Dose ist als Anode und das gegen Erde isolierte EC-Becken als Kathode geschaltet. Abscheidespannung: 110 Volt. Abscheidezeit: 15 Sekunden. Nach dem Beschichten wird die Dose mit voll entsalztem Wasser gespült und auf einem Drahtgitter mit der Öffnung nach oben stehend in einem Trockenofen 90 Sek. bei 210°C getrocknet. Die Abscheidebedingungen, insbesondere Spannung und Zeit, wurden so gewählt, daß unter Verwendung einer Elektrode, die in die Dose hineinragte, ein guter Umgriff erreicht wurde.Die Beschichtung mit dem EC-Lack erfolgte an der Außenseite der Dose auf den nicht bedruckten Metallflächen und auch im Inneren der Dose. Die erzielte Schichtdicke an Weißlack beträgt etwa 10 bis 12/um.
  • Es wird im EC-Bad eine saubere und von dem Druckbild abgegrenzte, dieses jedoch nicht überlappende Beschichtung erzielt. Anstelle der im Beispiel verwendeten tiefgezogenen einen Boden aufweisenden Dose können auch gelötete oder geschweißte Dosen verwendet werden, wpbei die Löt- oder Schweißnähte bzw. Stellen im EC-Bad einwandfrei beschichtet werden.
  • Die bildmäßige Bedruckung mit Dekoren kann ganzflächig als Rasterdruck oder als Strichmuster erfolgen.
    • BEISPIEL 5
  • Es wird wie in Beispiel 4 gearbeitet, jedoch erfolgt die EC-Beschichtung in einem als Kathode geschalteten leiten- . den EC-Becken ohne Anwendung einer Hilfselektrode.
    • BEISPIEL 6
  • Durchführung im wesentlichen wie in Beispiel 4 oder 5.
  • Die Dose wird mit vier Farben bedruckt in einer üblichen Vierfarbendruckmaschine. Die EC-Beschichtung erfolgt auf die noch nicht bedruckten Bereiche mit einem Klarlack, der als Bindemittel ein fremdvernetzendes Acrylat-Melamin-Harzsystem enthält. Abscheidebedingungen: 150 Volt, 15 Sekunden, 25°C. Schichtdicke der EC-Beschichtung nach dem Einbrennen: 7 bis 8/um. Die Beschichtung erfolgte nur mit einer Innenelektrode in einem isolierten EC-Becken.
  • Vorzugsweise bedeutet der Ausdruck "geringfügig" in Zusammenhang mit der Definition der Neigung der Hohlkörper beim Eintritt und Austritt aus dem Tauchbad, daß der Winkel der Längsachse zum Flüssigkeitsspiegel über 1°, besonders bevorzugt über 3°, und vorzugsweise weniger als 20°, besonders bevorzugt weniger als 15° beträgt.
    Figure imgb0001

Claims (15)

1.) Verfahren zum Beschichten einseitig offener Hohlkörper wie mit einem Boden versehener metallischer Dosen mit Lack oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Hohlkörper in einem kontinuierlichen Arbeitsgang mit seiner Öffnung schräg nach unten weisend in ein Elektrotauch- bad eingetaucht, im Bad untergetaucht derart bewegt wird, daß seine Öffnung nach oben weist, und anschließend mit seiner Öffnung nach unten weisend aus dem Bad ausgehoben und dann mit einem endlosen Transportmittel durch eine oder mehrere Trockenöfen geführt wird.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper auf einem Teilkreis durch das Tauchbad geführt werden.
3.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper auf einer zweidimensional sinusförmigen Bahn durch das Tauchbad geführt werden.
4.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper für eine Zeit von 1 bis 120 Sekunden durch ein elektrophoretisches Tauchbad geführt und dabei mit einem sich auf ihren Oberflächen absetzenden Naßfilm beschichtet werden, der einen elektrischen Schichtwiderstand von wenigstens o.6 x 108 Ohm x cm, vorzugsweise über 1 x 108 Ohm x cm äufweist.
5.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Hohlkörper gleichzeitig nebeneinander und im gegenseitigen Abstand voneinander lackiert und getrocknet werden.
6.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper während des Beschichtens mit ihrem offenen Ende an einem sie durch das Tauchbad führenden Transportelement gehalten werden.
7.) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine am Transportelement vorgesehene Halterung für die einzelnen Dosen als eine Elektrode für das Elektrotauchlackier-Beschichten elektrisch geschaltet wird, während sich die Gegenelektrode im Abstand von der Transportbahn der Hohlkörper im Tauchbad befindet.
8.) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine am Transportelement vorgesehene Halterung für die einzelnen Dosen als eine Elektrode für das Elektrotauch--lackier-Beschichten elektrisch geschaltet wird, während die Wandung des Beckens als Gegenelektrode geschaltet wird.
9.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine am Transportelement vorgesehene Halterung für dieeinzelnen Dosen als eine Elektrode für das Elektrotauchlackier-Beschichten elektrisch geschaltet wird, während in die einzelnen Hohlkörper einfahrbare Gegenelektroden verwendet werden, die in einem Abstand von größer als dem halben Radius der Hohlkörper von der Innenwand der Hohlkörper liegen.
10.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper zunächst an ihrem offenen Ende gebördelt, dann gewaschen, anschließend beschichtet und schließlich getrocknet und gegebenenfalls etikettiert oder bedruckt werden.
11.) Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper nach dem Beschichten und vor dem Trocknen mit Ultrafiltrat oder Wasser gespült werden.
12.) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper nach dem Ausheben aus dem Bad auf ein durch einen oder mehrere Trockenöfen führendes endloses Transportmittel wie ein Förderband in gegenseitigem Abstand voneinander aufgesetzt werden.
13.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper nach dem Waschen zunächst außen am Rumpf konventionell beschichtet und getrocknet und danach ihr Bodenund ihre Innenseite im Elektrotauchbad beschichtet werden.
14.) Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper am Rumpf bildmäßig in Teilbereichen konventionell beschichtet und dann im Elektrotauchbad beschichtet werden.
15.) Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß 5 bis 95 % des Rumpfes des Hohlkörpers bildmäßig mit mindestens einer Druckfarbe im Offset- oder Siebdruck bedruckt und getrocknet wird unter Erzeugung von einem nach dem Trocknen im Elektrotauch- bad beständigen Aufdruck mit einem spezifischen Schichtwiderstand von mehr als 10 Ohm x cm im gesamten Bereich des Druckbildes und danach im Elektrotauch- bad andersfarbig oder transparent beschichtet werden.
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