HU181867B - Eljárás és berendezés kataforetikus festékbevonatok kialakítására - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás és berendezés kataforetikus festékbevonatok kialakítására.

Általánosan ismert fémtárgyak felületén elektroforetikus eljárás útján festék védőbevonatok felhor- _s dása. Az elektroforetikus festékfelhordó eljárásnál a festékbevonat kialakításához általában anaforetikus festékeket alkalmaznak. Az anaforetikus festékek használatánál a festékanyagot befogadó mártókád festékfürdőjében a felhordáshoz szükséges egyen-. áramú erőteret egyenáramú áramforráshoz villamosán anódként kapcsolt a festékfurdőbe bemerülő munkadarab, valamint villamosán katódként az áramforrás másik pólusára kapcsolt mártókád, illetve villamosán vezető elektródával ellátott kád bizto- j sítja. Ez esetben tehát a bevonandó tárgy anódként, az elektródával ellátott kád pedig katódként szerepel. Bár az anaforetikus festékekkel kialakított bevonatok igen jó ellenálló képességűek és tartósak, mégis az utóbbi időben egyre inkább elterjednek a 2 kataforikus festékanyagokat felhasználó elektroforetikus eljárások. A kataforikus festékanyagok használatának elterjedése elsősorban arra vezethető vissza, hogy az ilyen festéktípussal kialakított védőrétegek vastagsága ugyanolyan védelmi tulajdonságok biztosi- 2 tása mellett lényegesen csökkenthetők az anaforetikus festékekkel készült bevonatokhoz viszonyítva. A védőréteg vastagsági méretének a festék tulajdonságaiból adódó csökkenthetősége az anyag és energia megtakarítás mellett a védőbevonatok árára is kedve2 zően hat. A vékony, tehát gazdaságos bevonati réteg kataforatikus festékekkel - a gyakorlat szerint — csak akkor alakítható ki kellő minőségben, állandó vastagsági mérettel, illetve az ilyen festéktípusok szórókápessége, azaz takart helyeken a felhordott felületréteg állandó vastagságának biztosítása csak akkor kielégítő, ha a festékfürdő hőmérséklete, pH értéke, szilárd festékanyag és oldószer tartalma, az áramforrás feszültsége, valamint a bevonási időtartam igen szűk tűrési határok között biztosított. A festékanyagból adódó szűk tűrési határok azonban a tárgyak bevonásából adódó folyamatos festékkihordás, a fürdőt érő szennyeződések, valamint a festékanyag egyenetlen oldása következtében csak nehezen, állandó és folyamatos költséges mintavételek és sok időt igénylő analízisek útján utólag végrehajtott korrekciókkal biztosítható, ami azután a bevonati vastagság csökkenthetőségéből adódó előnyöket és megtakarításokat gyakorlatilag felemészti.

A találmány célja kataforikus festékek elektroforetikus felhordására olyan eljárás és berendezés kidolgozása, amely a mindenkori kataforikus festékhez alkalmazkodóan vékony bevonatok esetén is biztosítja a kiváló minőséget, az állandó bevonati vastagságot, nemcsak a jól hozzáférhető, hanem még a bevonandó tárgy takart felületein is.

A találmány tehát eljárás kataforikus festékbevonatok kialakítására, amelynek során egyenáramú áramforráshoz villamosán anódként csatlakoztatott, villamosán vezető anódfelülettel kialakított, kata181867

-1181867 foretikus festékfürdőt befogadó, villamosán szigetelt mártókádba bevezetett, az áramforráshoz villamosán hatódként kapcsolt bevonandó munkadarabon elektroforetikus úton alakítjuk ki a festékbevonatot.

A találmány szerinti eljárás lényege, hogy üzemi körülményekkel azonos hőmérsékleten, azonos pHés koncentrációs értéken, állandó áramfeszültség mellett, a minimális áramfelvétel időpontjának figyelembevételével laboratóriumi szinten meghatározzuk a vonatkozó kataforetikus festékanyagfürdő festék leválási egyenértéksúlyát, valamint szóróképességét, majd a kapott festékleválasztási egyensúly értékét villamostöltést mérő, vezérlő coulombmérő-integrátorra felvive, illetve szükség szerint a szóróképesség növelésére szolgáló segédelektródákat a munkadarabban elhelyezve folyamatos üzemű felületbevonást végzünk, miközben az anód felület és azt legalább részben lefedő membránszűrővel lehatárolt térből, és/vagy anódfelületként kiképzett ultraszűrő berendezés esetén azon keresztül elvezetjük a szűrőn átvándorolt anolitot és azt ioncserélőoszlopon átvezetve sótalanítás után, a villamostöltést mérő coulombmérő-integrátorral vezérelt festékadagolón át mint a kataforetikus festék hígítóját vezetjük vissza a mártókádba.

A találmány tárgya egyben berendezés a találmány szerinti eljárás foganatosítására, amelynek munkadarabja katódként, kataforetikus festékfiirdőt befogadó hőntartó berendezéssel ellátott, villamosán szigetelt mártókádjának villamosvezető felülete pedig anódfelületként egyenáramú áramforrás kivezetéséhez van villamosán kapcsolva, továbbá amelynek az áramfonáshoz kapcsolt, villamostöltést összegező coulombmérő-integrátor villamosjelével vezérelt festékadagoló szelepen át a mártókádhoz csővezetékkel csatlakoztatott festéktároló tartálya van.

A találmány lényege abban van, hogy a mártókád anódfelülete legalább egy részén membránszűrővel van lehatárolva, és/vagy ultraszűrőként van kiképezve és az anód felület membránszűrővel lehatárolt tér és/vagy az anódfelületként kiképzett ultraszűrő berendezés kivezetése gyűjtőtartályon át, szükség szerint szállítószivattyún keresztül ioncserélőoszloppal van öszekötve, az ioncserélőoszlop kimenete pedig közvetlenül és/vagy gyűjtő tartály közbeiktatásával a festéktároló tartályba van vezetve.

A találmány szerinti eljárás és berendezés tehát az elektromos mártófestés tökéletesítését szolgálja a kataforetikus festékanyagok azonos bevonati rétegvastagsággal való felhordása érdekében. A találmány ezen túlmenően biztosítja a fürdő szóróképességét is, azaz az üregek takart felületek, illetve rejtett helyek felületbevonási lehetőségét is. A találmány ezt azzal éri el, hogy a kataforetikus festéket tartalmazó mártófürdő pH értékét, koncentrációját szüntelen visszaszabályozással állandó értéken tartja. A találmány szerinti eljárás során az állandó feszültséggel való üzemeltetésből adódóan az áram felvételi minimumig folytatjuk a filmképzést, vagyis az elektroozmózis végpontját a filmréteg maximális ellenállásáig folytatjuk, ami a bevonati réteg minimális víztartamánál következik be. A találmány szerinti eljárás során a folyamatos festék kihordásból adódóan az anódtérben felhalmozódó felesleges anolitot az anód felületéről folyamatosan eltávolítjuk, szűrjük és szükség szerint tároljuk. A tárolótartályból ioncserél őoszlopon a szűrőn áthaladt folyadékot ioncserélőoszlopon át sótalanítjuk és a már sótalanított folyadékot a friss utántöltő festékanyag hígítására készletezzük. A friss festékanyag utántöltése az áram felhasználás függvényében a kataforetikus festékanyag leválási egyenérték súlyának megfelelő meghatározott szakaszokban végezzük a coulombmérő-integrátor segítségével. Ezáltal minden esetben biztosított a mártókád szilárd festékanyag koncentrációjának állandó értéken való tartása.

A találmány nagy előnye, hogy vele a festékfelhordás a kataforetikus festék fajtájától, gyártási minőségszórásától független, a felhordási paraméterek a legszűkebb tűrési határokon belül biztosíthatók. További előnyt jelent az is, hogy a találmány szerinti eljárás gyakorlatilag nem igényel folyamatos mintavételezést, festékfürdő analízist és hasonló költséges időrabló vizsgálati módszereket.

A találmányt részletesen kiviteli példán, rajz alapján ismertetjük, ahol az ábra egy találmány szerinti berendezés elvi elrendezésének vonalas rajza.

Az ábrán ábrázolt kiviteli példánál földeléssel ellátott 1 mártókád belseje 2 szigeteléssel van ellátva. Az 1 mártókád kataforetikus festékből készült 3 festékfürdőt tartalmaz, amelybe bevonandó 4 munkadarab merül. A 3 festékfürdőbe merülő bevonandó 4 munkadarab egyenáramú 5 áramforráshoz katódként, míg az 1 mártókád belsejében elrendezett villamosvezető felület, amely 6 anódfelületet képez, anódként van villamosán kapcsolva.

A 3 festőfürdőbe tehát a katódot képező 4 munkadarab és az 1 mártókád 6 anódfelülete között lép fel az elektroforetikus festékbevonást biztosító villamos erőtér. A 6 anódfelület legalább részben, a kiviteli példán egészében, 7 membránszűrővel van behatárolva. A 6 anódfelület és a 7 membránszűrő közötti 8 tér 9 kivezetéssel meg van csapolva. Bár az ábrán nem ábrázoltuk az 1 mártókád 6 anódfelülete ultrafiltrációs berendezésként is kiképezhető. A 6 anódfelület és a 7 membránszűrő közötti 8 teret megcsapoló 9 kivezetés, illetve az ábrán nem ábrázolt ultrafiltrációs berendezés kivezetése 10 tárolótartályba vezet. A 10 tárolótartály 11 szivattyúval ellátott 12 csővezetéken át 13 ioncserélőoszlop bemenetéhez van csatlakoztatva. A 13 ioncserélőoszlop kivezetése 14 szivattyún keresztül és 15 csővezetéken át 16 tárolótartályba vezet. A 16 tárolótartály 17 csővezetéken át festéktároló 18 tartállyal van összekötve. A festéktároló 18 tartály 19 keverőelemmel is el van látva, amelyet az ábrán nem ábrázolt hajtás tart üzemben. A festéktároló 18 tartály 20 adagolószeleppel ellátott 21 csővezetéken át visszavezet az 1 mártókádba. A 20 adagolószelep az 5 áramforráshoz kapcsolt villamostöltést mérő és összegező, szabályozó 22 coulombmérő-integrátor villamos jelével van vezérelve.

A találmány szerinti eljárás lefolytatása során laboratóriumi szinten a felhasználandó festékből az üzemi körülményekkel azonos hőmérsékleten, továbbá azonos pH- és koncentrációs értéken állandó áramfeszültség mellett katódként meghatározott tárgyegységnyi felülettel rendelkező lemezen, grafit vagy

-2iSl más hasonló, de nem fémes villamosán vezetőképes anódlemez alkalmazásával meghatározzuk a vizsgált katafofttikus festék leválási egyenérték súlyát, valamint szóróképességét, ami utóbbi a takart, rejtett lemezfelületek bevonására jellemző. A bevonási időt ; minden esetben a minimális áramfelvételig határozzuk meg, mert mindenkor a minimális áramfelvételnél fog jelentkezni a bevonat víztelenítésének maximuma, ami a tökéletes bevonás feltétele.

A vizsgált festékre vonatkozó leválasztási egyenértéksúlyt a laboratóriumi meghatározás után beállítjuk a találmány szerinti berendezés villamostöltést mérő és összegező 22 coulombmérő-integrátoron, amely villamos jelével a festéktároló 18 tartály 20 adagolószelepét szabályozza. A foretikus festék szóróképességének ismeretében a 4 munkadarabon annak rejtett és takart helyeire, amennyiben az szükséges, segéd elektródákat helyezünk el a tökéletesebb bevonás biztosítására. Elvégezve a szükséges, 21 a mérési adatokból adódó beállításokat, folyamatos üzemű felületbevonást végzünk, amelynek során a 4 munkadarabok fokozatosan egymás után bemerülnek a 3 festőfülkébe, Az egyenáramú erőtér hatására a polikationok a katódként kapcsolt 4 munkadarab 2: lúgos határrétegében leválnak a bevonandó felületre éspedig az előzetesen megmért — az alkalmazott kataforetikus festékre jellemző - leválási egyenértéksúlynak megfelelően. A 4 munkadarabokon folyamatosan kialakult festékréteg csökkenti a 3 fes- 31 tőfürdő szilárdanyag koncentrációját és eltolódás jön létre az 1 mártókádban levő 3 festékfürdőben visszamaradó anionos komponens javára. Ennek kiküszöbölésére a találmány szerinti eljárás során a 6 anódfelület és a 7 membránszűrő közötti 8 térből a 7 3 membránszűrő hártyáján, illetve amennyiben a 6 anódfelület ultrafiltrációs berendezésként van kiképezve, az azon átvándorolt anolitot folyamatosan elvezetjük a 9 kivezetésen keresztül a 10 tárolótartályba, ahonnan szállító 11 szivattyú segítségével a 4 12 csővezetéken át a 13 voncserélőoszlopon az anolit folyadék ioncseréje után tiszta, sótalanított víz jut a deionizált vizet tároló 16 tárolótartályba. A 16 tárolótartályból a deionizált vizet a koncentráltabb kataforetikus festékanyag megfelelő felhígítására a 4 17 csővezetéken át a festéktároló 18 tartályba vezetjük, amely méretében és koncentrációjában megfelel a mártókád utánpótlásának. Az utánpótlás a 22 coulombmérő-integrátor villamosjelére nyitó, illetve záró 20 adagolószelepen át kerül az 1 mártókád 3 ⁵ festékfürdőjébe. Az 1 mártókádba beadagolt festék utánpótlás következtében a 3 festékfürdő technológiailag előírt koncentrációja helyreáll és a 20 adagolószelep lezár. A pH érték az utánpótló festékanyagot tároló 18 tartályban azonos az 1 mártó- 5 kádban levő 3 festékfürdőjével, mert a 6 anódfelület és a 7 membránszűrő által határolt 8 térből az anolit eltávolítása folyamatosan folytatódik. Elő6 nyös, bár ezt az ábrán nem ábrázoltuk, ha az anolitot összegyűjtő tároló 10 tartály és a 13 ioncserélőoszlop közé ultrafiltrációs szűrőt építünk be, amelylyel a festékszemcsék visszatarthatok.

Claims (2)

1. Eljárás kataforetikus festékbevonatok kialakítására, amelynek során egyenáramú áramforráshoz villamosán anódként csatlakoztatott, villamosán vezető anódfelülettel kialakított kataforetikus festékfürdőt befogadó, villamosán szigetelt mártókádba bevezetett, az áramforráshoz villamosán katódként kapcsolt bevonandó munkadarabon elektroforetikus úton alakítjuk ki a festékbevonatot, azzal jellemezve, hogy üzemi körülményekkel azonos hőmérsékleten, azonos pH- és koncentrációs értéken, állandó áramfeszültség mellett, a minimális áramfelvétel időpontjának figyelembevételével, laboratóriumi szinten meghatározzuk a vonatkozó kataforetikus festékanyagfurdő festékleválási egyenérték súlyát, valamint szóróképességét, majd a kapott festékleválasztási egyenérték súly értékét villamostöltést mérő coulombmérő-integrátoron beállítva és szükség szerint a szóróképesség növelésére szolgáló segédelektródákat a munkadarabban elhelyezve, folyamatos üzemű felületbevonást végzünk, miközben az anód felület és azt legalább részben lefedő membránszűrővel lehatárolt térből és/vagy anódfelületként kiképzett ultraszűrő berendezés esetén azon keresztül elvezetjük a szűrőn átvándorolt asolitot és azt ioncserélőoszlopon átvezetve, sőtalanítás után a villamostöltést mérő coulombmérő-integrátorral vezérelt festékadagolón át, mint a kataforikus festék hígítóját vezetjük vissza a mártókádba.

2. Berendezés az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítására, amelynek munkadarabja katódként, kataforetikus festékfürdőt befogadó, hőntartó berendezéssel ellátott, villamosán szigetelt mártókádjának villamosvezető felülete pedig anódfelületként, egyenáramú áramforrás kivezetéséhez van villamosán kapcsolva, továbbá amelynek az áramforráshoz kapcsolt, villamostöltést összegező coulombméter integrátor villamos jelével vezérelt festékadagoló szelepen át a mártókádhoz csővezetékkel csatlakoztatott festéktároló tartálya van, azzal jellemezve, hogy a mártókád (1) anódfelülete (6) legalább egy részén membránszűrővel (7) van behatárolva és/vagy ultraszűrő berendezésként van kiképezve és az anódfelület (6) membránszűrővel (7) lehatárolt tér és/vagy az anódfelületként (6) kiképzett ultraszűrőberendezés kivezetése (9) gyűjtőtartályon (10) át, szükség szerint szállítószivattyún (11) keresztül ioncserélőoszloppal (13) van összekötve, az ioncserélőoszlop (13) kimenete pedig közvetlenül és/vagy gyűjtőtartály (16) közbeiktatásával a festéktárolótartályba (18) van vezetve.