WO2004096448A1 - Elektrotauchlackierverfahren und durchlaufanlage zu seiner durchführung - Google Patents

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WO2004096448A1
WO2004096448A1 PCT/EP2004/004319 EP2004004319W WO2004096448A1 WO 2004096448 A1 WO2004096448 A1 WO 2004096448A1 EP 2004004319 W EP2004004319 W EP 2004004319W WO 2004096448 A1 WO2004096448 A1 WO 2004096448A1
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basin
substrates
electrocoat
pool
electrodeposition
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PCT/EP2004/004319
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Michael Hartung
Rolf Schulte
Edwin Cramer
Thomas Kreienbaum
Original Assignee
Basf Coatings Ag
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Priority to EP04739100A priority patent/EP1617953A1/de
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    • 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
    • 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
    • C25D13/22—Servicing or operating apparatus or multistep processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G2201/00—Indexing codes relating to handling devices, e.g. conveyors, characterised by the type of product or load being conveyed or handled
    • B65G2201/02—Articles
    • B65G2201/0294—Vehicle bodies

Definitions

  • the present invention relates to a new process for electrodeposition of electrically conductive, three-dimensionally shaped substrates in a continuous system.
  • the present invention relates to a new continuous system for carrying out the new process for electrocoating electrically conductive, three-dimensionally shaped substrates.
  • the present invention was based on the object of providing a new continuous system with which a method for electrodeposition of electrically conductive, three-dimensionally shaped substrates can be carried out, in which the substrates are rotated during immersion and immersion, so that they can be used particularly well later less or no sediment at all on the visible outer sides, but the foam formed when the substrates are immersed in critical areas of the substrates no longer leads to coating defects and considerable losses in quality in terms of corrosion protection.
  • Exchanging area rotated back to the original position about a horizontal axis of rotation perpendicular to the transport direction and 11.5 are passed on for further processing after the surface has emerged,
  • the new process for electrodeposition of electrically conductive, three-dimensionally shaped substrates in a continuous system is referred to as the “process according to the invention”.
  • an electrodeposition basin containing the electrodeposition paint - an overflow basin containing the electrodeposition lacquer, at least one circulating pump for sucking off the electrodeposition lacquer on the bottom of the basin of the overflow basin, at least one circulating pump for sucking off the electrodeposition lacquer on the basin floor at the end of the electrodeposition basin opposite the overflow basin for returning at least two flood pipes of the electrodeposition paint sucked off via the circulating pumps into the electrodeposition paint basin at the bottom of the basin in such a way that a directed basin flow is formed in the longitudinal direction in the electrodeposition paint pool, wherein the pool flow in the area of the pool floor is opposite to the pool flow in the area of the bath surface, at least one conveyor with devices for transporting the substrates to the electrocoating tank, rotating and immersing the substrates in the electrocoating tank at one end in the immersion area, transporting the substrates through the electrocoating tank in Longitudinal direction and rotation and immersion of the substrates from the electrocoating tank at its other end in the immersion area, an immersion area
  • system according to the invention The new continuous system for carrying out the method according to the invention is referred to below as the "system according to the invention”.
  • the substrates coated with the aid of the method according to the invention no longer had any or only very few coating defects caused by sediments in the later clearly visible outer sides. Moreover they no longer had foam coating problems in critical areas such as cavities. It was particularly surprising that these advantages could be achieved in a comparatively simple way by modifying existing continuous systems.
  • the substrates coated with the aid of the method according to the invention were clearly superior to the substrates coated in the conventional manner in terms of overall appearance (appearance) and corrosion protection.
  • These particular advantages of the method according to the invention emerged in a particularly advantageous manner in vehicle bodies, in particular motor vehicle bodies, because particularly high demands are made on the appearance of the visible outer sides and on corrosion protection in the area of the cavities and the underbody, particularly in the case of motor vehicles, in particular passenger cars.
  • the system according to the invention and the method according to the invention serve to coat electrically conductive, three-dimensionally shaped substrates, in particular vehicle bodies, radiators and housings of washing machines,
  • Electrodeposition paint can be deposited anodically (ATL) or cathodically (KTL), in particular cathodically.
  • ATL anodically
  • KTL cathodically
  • This coating process is known as electrodeposition and the system as electrodeposition (cf. Römpp Online, 2002, "Electrodeposition”, electrodeposition paints, and “electrodeposition” as well as the BASF Handbook painting Technology, BASF Coatings AG, 2002, Vincentz Verlag, Hanover, pages 497 to 520).
  • the system according to the invention is a continuous system, i. that is, it serves to coat substrates that are continuously fed to the system according to the invention and continuously removed from it.
  • the system according to the invention comprises the following essential system elements:
  • Electrodeposition basin at least two, preferably at least three, particularly preferably at least four, very particularly preferably at least five and in particular at least six flood pipes for returning the electrodeposition lacquer sucked off via the circulating pumps into the electrodeposition lacquer basin on its basin floor in such a way that in the electrodeposition lacquer basin in
  • a directed pool flow is formed in the longitudinal direction, the pool flow in the area of the pool floor being opposite to the pool flow in the area of the bath surface, d. that is, the pool flow is set up to be circulating; at least one, in particular one, conveyor with devices for transporting the substrates to the electrocoating tank, rotating and immersing the substrates in the electrocoating tank at one end in the immersion area, transporting the substrates through the
  • Electrocoating basin in the longitudinal direction and rotating and immersing the substrates from the electrocoating basin at its other end in the immersion area as described, for example, in patent applications DE 196 41 048 A1, EP 1 170 063 A1, WO 98/15359 A1, WO 01/17691 A 1, the European patent
  • system according to the invention can contain customary and known further system elements that are necessary for its operation, such as at least one power supply, electronic, mechanical and pneumatic measuring and control devices, electric motors, pumps,
  • Overflow devices heat exchangers, devices for the supply of electrocoat, electrocoat components and neutralizing agents, ultrafiltration systems, filters, anolyte circuits for the cathodically depositable electrocoat (KTL) and rinsing zones.
  • Electro-dipping system electro-dipping paints ", and” electro-dipping paints "as well as the BASF manual coating technology, BASF Coatings AG, 2002, Vincentz Verlag, Hanover, pages 497 to 520.
  • the directed pool flow in the electrocoating tank is set up to be circulating in such a way that it is opposite to the transport direction of the substrates in the area of the bath surface. This is preferably accomplished by returning the electro-dip lacquer sucked off via the circulation pumps via the flood pipes into the electro-dip lacquer bath against the transport direction of the substrates on the pool floor.
  • the system according to the invention is used to carry out the method according to the invention.
  • the substrates are switched as a cathode or anode, in particular as a cathode, and are fed with the aid of the conveying device or conveying devices over the overflow basin to the immersion area of the electrocoating tank, when immersed in the electrocoating tank around a horizontal axis of rotation perpendicular to the direction of transport in one Angles of> 100 °, in particular at an angle of about 180 ° or 180 °, rotated to the original position, transported and coated in the new orientation through the electrocoating tank, at
  • Diving out of the electrocoating tank in the dipping area is rotated back to its original position about a horizontal axis of rotation perpendicular to the direction of transport and, after dipping, fed to further processing.
  • the electro-dip lacquer sucked off via the circulation pumps is returned via the flood pipes into the pool floor of the electro-dip lacquer pool in such a way that a directional pool flow occurs and is maintained, which counteracts the transport direction and the area of the bathroom surface in the area of the pool floor flows in the transport direction of the substrates.
  • the suctioned-off electrocoat is filtered, in particular ultrafiltered, before it is returned to the electrocoat tank.
  • the substrates are rotated in the transport direction. They can be aligned transversely to the axis of rotation or along the axis of rotation. It is also advantageous for the method according to the invention if the substrates are moved during transport through the electrocoating tank, in particular rocked in the transport direction or transversely thereto and / or raised and lowered perpendicularly to the transport direction.
  • Uncoated vehicle bodies (2) were detachably connected to the conveyor (1.11) in the usual and known manner (see, for example, German patent application DE 196 41 048 A1).
  • the conveyor device (1.11) contained conventional and known devices for transporting the vehicle bodies (2) over the overflow basin (1.2) to the electrocoat tank (1.1), devices for rotating and immersing the substrates (2) in the electrocoat tank (1.1) in the immersion area ( 1.12), devices for transporting the vehicle bodies (2) through the electrodeposition basin (1.1) in the longitudinal direction and devices for rotating and immersing the vehicle bodies (2) on the overflow basin (1.2) opposite the end of the electrodeposition basin (1.1) in the replacement area (1.13).
  • the vehicle bodies (2) were switched as cathodes and, with the aid of the conveyor (1.11), when immersed, they were rotated and immersed at an angle of 180 ° about a horizontal axis of rotation perpendicular to the transport direction, and were transported through the electrocoating tank (1.1), in which they were carried out with a conventional and known KTL coated, and coated again dipped and rotated back to the transport direction, horizontal axis of rotation in the original position. After the dipping, they were fed with the aid of the conveying device (1.11) for further processing, in particular the drying and the thermal hardening of the cathodically deposited electrodeposition coating, which resulted in the electrodeposited vehicle bodies (2).
  • the electro-dipping paint was applied with a circulation pump (1.3) on the pool floor (1.4) of the overflow basin (1.2) and with a circulation pump (1.5) on the pool floor (1.6) at the end (1.7) of the electro-dipping pool opposite the overflow pool (1.2) (1.1 ) suction filtered and filtered (1.14).
  • the filtered electrocoat was returned via flood pipes (1.8) to the electrocoat tank (1.1) on the pool floor (1.6), so that a directional pool flow (1.9) was created and maintained in the longitudinal direction.
  • the pool flow (1.9) in the area of the pool floor (1.6) was opposite to the pool flow (1.9) in the area of the bath surface (1.10).
  • the outlet openings of the flood pipes (1.8) were oriented so that the directional pool flow (1.9) flowed in the area of the pool floor (1.6) in the transport direction of and in the area of the bath surface (1.10) against the transport direction of the vehicle bodies (2).
  • the electro-painted vehicle bodies (2) had none trapped in the underbody area and in the cavities Foam and / or hydrogen caused paint defects more.
  • the corrosion protection effect of the electrocoating was therefore excellent.

Abstract

Verfahren zur Elektrotauchlackierung von Substraten (2) in einer Durchlaufanlage (1) gemäß Figur (1), die ein Elektrotauchlackbecken (1.1), ein Überlaufbecken (1.2), Umwälzpumpen (1.3) und (1.5), Flutrohre (1.8), eine gerichtete Beckenströmung (1.9), die im Bereich des Beckenbodens (1.6) in der Transportrichtung und im Bereich der Badoberfläche (1.10) entgegen der Transportrichtung der Substrate (2) strömt, sowie eine Fördereinrichtung (1.11) mit Vorrichtungen zum Transport, Drehen, Eintauchen und Austauchen der Substrate (2) umfasst, bei dem die Substrate (2) als Kathode oder Anode geschaltet und mit Hilfe der Fördereinrichtung (1.11), über das Überlaufbecken (1.2) hinweg dem Eintauchbereich (1.12) des Elektrotauchlackbeckens (1.1) zugeführt, beim Eintauchen in das Elektrotauchlackbecken (1.1) in einem Winkel von > 100° zur ursprünglichen Lage gedreht, durch das Elektrotauchlackbecken (1.1) transportiert und beschichtet, beim Austauchen wieder in die ursprüngliche Lage gedreht und danach der weiteren Bearbeitung zugeführt werden.

Description

Elektrotauchlackierverfahren und Durchlaufaniage zu seiner Durchführung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Elektrotauchlackierung von elektrisch leitfähigen, dreidimensional geformten Substraten in einer Durchlaufanlage. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine neue Durchlaufanlage zur Durchführung des neuen Verfahrens zur Elektrotauchlackierung von elektrisch leitfähigen, dreidimensional geformten Substraten.
Verfahren zum Ein- und Austauchen von elektrisch leitfähigen, dreidimensional geformten Substraten, insbesondere von Fahrzeugkarosserien, in und aus einem in einer Durchlaufanlage befindlichen Elektrotauchlackbad, sind aus den Patentanmeldungen DE 196 41 048 A 1, EP 1 170 063 A 1, WO 98/15359 A 1, WO 01/17691 A 1 und dem europäischen Patent EP 0 929 365 B 1 und Publikationen, wie »Status of RoDip Experience: RoDip-3 - New Rotational System for High Capacity Automotive Paint Finishing«, DÜRR, Schorbacherstraße 9, 35510 Butzbach, Bundesrepublik Deutschland; Anonym, »New technology for high capacity pretreatment and electrocoating of motor vehicle bodies«, Surface World 2002, Band 9, Nr. 3, Seite 44, oder K. Werner, »Improvement in surface quality by continuous rotational dipping«, Besser Lackieren, 2000, Band 2, Nr. 13, Seite 4, bekannt. Bei diesen bekannten Verfahren werden die Fahrzeugkarosserien beim Eintauchen in das Elektrotauchlackbecken um eine zur Transportrichtung senkrechte, horizontale Drehachse in einem Winkel > 100° zu Ihrer ursprünglichen Lage gedreht. Beim Austauchen aus dem Elektrotauchlackbecken werden sie dann wieder um die zur Transportrichtung senkrechte, horizontale Drehachse in die ursprüngliche Lage gedreht. Insgesamt vollführen die Substrate eine Drehung von 360 °. Diese bekannten Durchlaufanlagen sind kürzer als die bekannten Durch lauf anlagen, bei denen die Fahrzeugkarosserien beim Ein- und Austauchen nicht gedreht werden. Außerdem setzen sich bei den Verfahren, bei denen die Fahrzeugkarosserien beim Ein- und Austauchen gedreht werden, auf den später sichtbaren Bereichen der Fahrzeugkarosserien, wie der Außenseite des Daches, der Motorhaube und des Kofferraumdeckels, weniger oder gar keine Sedimente mehr ab, sodass keine aufwändige Nachbearbeitung, wie Schleifen, Polieren oder Schwabbeln, der resultierenden Elektrotauchlackierung notwendig ist. Zwar sammeln sich diese Sedimente dafür verstärkt im Bereich der Innenseiten des Daches, der Motorhaube und der Kofferraumdeckel an, da diese aber später nicht mehr sichtbar sind, ist dies für den optischen Gesamteindruck des fertigen Fahrzeugs nicht weiter störend.
Durch die Drehung der Fahrzeugkarosserien handelt man sich aber den Nachteil ein, dass der beim Eintauchen der Fahrzeugkarosserien gebildete Schaum von den Hohlräumen und dem Unterboden eingefangen wird, was zu Beschichtungsstörungen und erheblichen Qualitätseinbußen beim Korrosionsschutz führen kann, was im Bereich des Unterbodens und der Hohlräume ganz besonders kritisch ist. Diese Beschichtungsstörungen können auch durch den bei der Elektrolyse gebildeten und eingefangenen Wasserstoff entstehen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein neues Verfahren zur Elektrotauchlackierung von elektrisch leitfähigen, dreidimensional geformten Substraten in einer Durchlaufanlage zu finden, bei dem die Substrate beim Ein- und Austauchen gedreht werden, sodass sich auf ihren später besonders gut sichtbaren Außenseiten weniger oder gar keine Sedimente mehr absetzen, wobei aber der beim Eintauchen der Substrate gebildete Schaum und/oder der bei der Elektrolyse gebildete Wasserstoff in kritischen Bereichen der Substrate nicht mehr zu Beschichtungsstörungen und erheblichen Qualitätseinbußen beim Korrosionsschutz führt.
Außerdem lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neue Durchlaufanlage bereitzustellen, mit der sich ein Verfahren zur Elektrotauchlackierung von elektrisch leitfähigen, dreidimensional geformten Substraten durchführen lässt, bei dem die Substrate beim Ein- und Austauchen gedreht werden, sodass sich auf ihren später besonders gut sichtbaren Außenseiten weniger oder gar keine Sedimente mehr absetzen, wobei aber der beim Eintauchen der Substrate gebildete Schaum in kritischen Bereichen der Substrate nicht mehr zu Beschichtungsstörungen und erheblichen Qualitätseinbußen beim Korrosionsschutz führt.
Dem gemäß wurde das neue Verfahren zur Elektrotauchlackierung von elektrisch leitfähigen, dreidimensional geformten Substraten in einer Durchlaufanlage, die
ein Elektrotauchlackbecken, enthaltend den Elektrotauchlack, - ein Überlauf becken, enthaltend den Elektrotauchlack, mindestens eine Umwälzpumpe zum Absaugen des Elektrotauchlacks am Beckenboden des Überlaufbeckens, mindestens eine Umwälzpumpe zum Absaugen des Elektrotauchlacks am Beckenboden an dem dem Überlauf becken gegenüberliegenden Ende des Elektrotauchlackbeckens, mindestens zwei Flutrohre zum Zurückführen des über die Umwälzpumpen und abgesaugten Elektrotauchlacks in das Elektrotauchlackbecken an dessen Beckenboden in der Weise, dass im Elektrotauchlackbecken in Längsrichtung eine gerichtete Beckenströmung entsteht und aufrechterhalten wird, wobei die Beckenströmung im Bereich des Beckenbodens der Beckenströmung im Bereich der Badoberfläche entgegengesetzt ist, und mindestens eine Fördereinrichtung mit Vorrichtungen zum Transport der Substrate zu dem Elektrotauchlackbecken, Drehen und Eintauchen der Substrate in das Elektrotauchlackbecken an seinem einen Ende im Eintauchbereich, Transport der Substrate durch das Elektrotauchlackbecken in Längsrichtung und Drehen und Austauchen der Substrate aus dem Elektrotauchlackbecken an seinem anderen Ende im Austauchbereich umfasst
gefunden, bei dem die Substrate
I. als Kathode oder Anode geschaltet und
II. mit Hilfe der Fördereinrichtung oder der Fördereinrichtungen,
11.1 über das Überlauf becken hinweg dem Eintauchbereich des Elektrotauchlackbeckens zugeführt,
11.1 beim Eintauchen in das Elektrotauchlackbecken um eine zur Transportrichtung senkrechte, horizontale Drehachse in einem Winkel von > 100° zur ursprünglichen Lage gedreht,
II.3 in der neuen Ausrichtung durch das Elektrotauchlackbecken durchgeleitet und beschichtet,
II.4 beim Austauchen aus dem Elektrotauchlackbecken im
Austauchbereich um eine zur Transportrichtung senkrechte, horizontale Drehachse wieder in die ursprüngliche Lage gedreht und 11.5 nach dem Austauchen der weiteren Bearbeitung zugeführt werden,
wobei der über die Umwälzpumpen abgesaugte Elektrotauchlack über die Flutrohre derart in den Beckenboden des Elektrotauchlackbeckens zurückgeführt wird, dass eine gerichtete Beckenströmung entsteht und aufrechterhalten wird, die im Bereich des Beckenbodens in der Transportrichtung und im Bereich der Badoberfläche entgegen der Transportrichtung der Substrate strömt.
Im Folgenden wird das neue Verfahren zur Elektrotauchlackierung von elektrisch leitfähigen, dreidimensional geformten Substraten in einer Durchlaufanlage als »erfindungsgemäßes Verfahren« bezeichnet.
Außerdem wurde die neue Durchlaufanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, umfassend
ein Elektrotauchlackbecken, enthaltend den Elektrotauchlack, - ein Überlaufbecken, enthaltend den Elektrotauchlack, mindestens eine Umwälzpumpe zum Absaugen des Elektrotauchlacks am Beckenboden des Überlaufbeckens, mindestens eine Umwälzpumpe zum Absaugen des Elektrotauchlacks am Beckenboden an dem dem Überlaufbecken gegenüberliegenden Ende des Elektrotauchlackbeckens, mindestens zwei Flutrohre zum Zurückführen des über die Umwälzpumpen abgesaugten Elektrotauchlacks in das Elektrotauchlackbecken an dessen Beckenboden in der Weise, dass im Elektrotauchlackbecken in Längsrichtung eine gerichtete Beckenströmung ausgebildet ist, wobei die Beckenströmung im Bereich des Beckenbodens der Beckenströmung im Bereich der Badoberfläche entgegengesetzt ist, mindestens eine Fördereinrichtung mit Vorrichtungen zum Transport der Substrate zu dem Elektrotauchlackbecken, Drehen und Eintauchen der Substrate in das Elektrotauchlackbecken an seinem einen Ende im Eintauchbereich, Transport der Substrate durch das Elektrotauchlackbecken in Längsrichtung und Drehen und Austauchen der Substrate aus dem Elektrotauchlackbecken an seinem anderen Ende im Austauchbereich, einen Eintauchbereich an dem Ende des Elektrotauchlackbeckens, an das sich das Überlaufbecken anschließt, und einen Austauchbereich am, in Transportrichtung der Substrate gesehen, anderen Ende des Elektrotauchlackbeckens,
gefunden, bei der die gerichtete Beckenströmung im Bereich der Badoberfläche der Transportrichtung der Substrate entgegengesetzt ist.
Im Folgenden wird die neue Durchlaufanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens als »erfindungsgemäße Anlage« bezeichnet.
Im Hinblick auf den Stand der Technik war es überraschend und für den Fachmann nicht vorhersehbar, dass die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde lag, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Anlage gelöst werden konnte.
Insbesondere war es überraschend, dass die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens beschichteten Substrate keine oder nur sehr wenige durch Sedimente hervorgerufene Beschichtungsstörungen in den später gut sichtbaren Außenseiten mehr aufwiesen. Außerdem wiesen sie keine durch Schaum hervorgerufene Beschichtungsstörungen in kritischen Bereichen, wie Hohlräumen, mehr auf. Besonders überraschend war, dass diese Vorteile in vergleichsweise einfacher Weise durch Modifikation bestehender Durchlaufanlagen erzielt werden konnten.
Somit waren die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens beschichteten Substrate den in herkömmlicher Weise beschichteten Substraten im optischen Gesamteindruck (Appearance) und Korrosionsschutz eindeutig überlegen. Diese besonderen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens traten bei Fahrzeugkarosserien, insbesondere Kraftfahrzeugkarosserien, in besonders vorteilhafter Weise hervor, weil gerade bei Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, an Appearance der sichtbaren Außenseiten und an Korrosionsschutz im Bereich der Hohlräume und des Unterbodens ganz besonders hohe Anforderungen gestellt werden.
Bei Anwendung der bisher bekannten Verfahren lief nach dem Austauchen der Karosserien aus dem Elektrotauchbad und während des Einbrennens im Ofen Elektrotauchlackmaterial aus den Hohlräumen, Spalten, Schweißnähten, Falzen usw. heraus. Dies führte zu gravierenden Lackstörungen in der Form von sogenannten Ausläufern oder run-outs, die durch Nachbearbeitung per Hand beseitigt werden mussten. Erhebliche Zusatzkosten in der Produktion waren die Folge. Überraschender Weise konnte durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens das Herauslaufen des Elektrotauchlackmaterials und das Auftreten von Ausläufern oder run-outs reduziert werden.
Des Weiteren war es überraschend, dass die erfindungsgemäßen
Anlagen in vergleichsweise einfacher Weise ohne großen finanziellen, technischen und arbeitshygienischen Aufwand durch Modifikation bereits bestehender Durchlaufanlagen bereitgestellt werden konnten, sodass keine Investitionen in Neuanlagen notwendig waren.
Die erfindungsgemäße Anlage und das erfindungsgemäße Verfahren dienen dem Beschichten von elektrisch leitfähigen, dreidimensional geformten Substraten, insbesondere von Fahrzeugkarosserien, Radiatoren sowie Gehäusen von Waschmaschinen,
Geschirrspülmaschinen und Herden, mit einem üblichen und bekannten Elektrotauchlack (ETL). Dabei kann der Elektrotauchlack (ETL) bekanntermaßen anodisch (ATL) oder kathodisch (KTL), insbesondere kathodisch, abscheidbar sein. Dieses Beschichtungsverfahren wird bekanntermaßen als Elektrotauchlackierung und die Anlage als Elektrotauchanlage bezeichnet (vgl. Römpp Online, 2002, »Elektrotauchanlage«, Elektrotauchlacke«, und »Elektrotauchlackierung« sowie das BASF-Handbuch Lackiertechnik, BASF Coatings AG, 2002, Vincentz Verlag, Hannover, Seiten 497 bis 520).
Die erfindungsgemäße Anlage ist eine Durchlaufanlage, d. h., sie dient der Beschichtung von Substraten, die der erfindungsgemäßen Anlage kontinuierlich zugeführt und aus ihr wieder kontinuierlich abgeführt werden.
Die erfindungsgemäße Anlage umfasst die folgenden wesentlichen Anlagenelemente:
ein Elektrotauchlackbecken, enthaltend den Elektrotauchlack, ein Überlauf becken, enthaltend den Elektrotauchlack, mindestens eine, insbesondere eine, Umwälzpumpe zum Absaugen des Elektrotauchlacks am Beckenboden des Überlaufbeckens, mindestens eine, insbesondere eine, Umwälzpumpe zum Absaugen des Elektrotauchlacks am Beckenboden an dem dem Überlaufbecken gegenüberliegenden Ende des
Elektrotauchlackbeckens, mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei, besonders bevorzugt mindestens vier, ganz besonders bevorzugt mindestens fünf und insbesondere mindestens sechs Flutrohre zum Zurückführen des über die Umwälzpumpen abgesaugten Elektrotauchlacks in das Elektrotauchlackbecken an dessen Beckenboden in der Weise, dass im Elektrotauchlackbecken in
Längsrichtung eine gerichtete Beckenströmung ausgebildet ist, wobei die Beckenströmung im Bereich des Beckenbodens der Beckenströmung im Bereich der Badoberfläche entgegengesetzt ist, d. h., dass die Beckenströmung zirkulierend eingerichtet ist; mindestens eine, insbesondere eine, Fördereinrichtung mit Vorrichtungen zum Transport der Substrate zu dem Elektrotauchlackbecken, Drehen und Eintauchen der Substrate in das Elektrotauchlackbecken an seinem einen Ende im Eintauchbereich, Transport der Substrate durch das
Elektrotauchlackbecken in Längsrichtung und Drehen und Austauchen der Substrate aus dem Elektrotauchlackbecken an seinem anderen Ende im Austauchbereich, wie sie beispielsweise aus den Patentanmeldungen DE 196 41 048 A 1 , EP 1 170 063 A 1, WO 98/15359 A 1, WO 01/17691 A 1, dem europäischen Patent
EP 0 929 365 B 1 und den Publikationen »Status of RoDip Experience: RoDip-3 - New Rotational System for High Capacity Automotive Paint Finishing«, DÜRR, Schorbacherstraße 9, 35510 Butzbach, Bundesrepublik Deutschland; Anonym, »New technology for high capacity pretreatment and electrocoating of motor vehicle bodies«, Surface World 2002, Band 9, Nr. 3, Seite 44, oder K. Werner, »Improvement in surface quality by continuous rotational dipping«, Besser Lackieren, 2000, Band 2, Nr. 13, Seite 4, im Detail bekannt sind, einen Eintauchbereich an dem Ende des Elektrotauchlackbeckens an das sich das Überlaufbecken anschließt, und einen Austauchbereich am, in Transportrichtung der Substrate gesehen, anderen Ende des Elektrotauchlackbeckens.
Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Anlage übliche und bekannte, weitere Anlagenelemente, die für ihren Betrieb notwendig sind, enthalten, wie mindestens eine Stromversorgung, elektronische, mechanische und pneumatische Mess- und Regeleinrichtungen, Elektromotoren, Pumpen,
Überlaufvorrichtungen, Wärmeaustauscher, Vorrichtungen für die Zufuhr von Elektrotauchlack, Elektrotauchlackkomponenten und Neutralisationsmittel, Ultrafiltrationsanlagen, Filter, Anolytkreisläufe für den kathodisch abscheidbaren Elektrotauchlack (KTL) und Spülzonen. Diese
Anlagenelemente sind beispielsweise aus Römpp Online, 2002,
»Elektrotauchanlage«, Elektrotauchlacke«, und »Elektrotauchlackierung« sowie das BASF-Handbuch Lackiertechnik, BASF Coatings AG, 2002, Vincentz Verlag, Hannover, Seiten 497 bis 520, bekannt.
Für die erfindungsgemäße Anlage ist es wesentlich, dass die gerichtete Beckenströmung im Elektrotauchlackbecken derart zirkulierend eingerichtet ist, dass sie im Bereich der Badoberfläche der Transportrichtung der Substrate entgegengesetzt ist. Vorzugsweise wird dies dadurch bewerkstelligt, dass der über die Umwälzpumpen abgesaugte Elektrotauchlack über die Flutrohre entgegen der Transportrichtung der Substrate am Beckenboden in das Elektrotauchlackbad zurückgeführt wird. Die erfindungsgemäße Anlage dient der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Substrate als Kathode oder Anode, insbesondere als Kathode, geschaltet und mit Hilfe der Fördereinrichtung oder der Fördereinrichtungen über das Überlaufbecken hinweg dem Eintauchbereich des Elektrotauchlackbeckens zugeführt, beim Eintauchen in das Elektrotauchlackbecken um eine zur Transportrichtung senkrechte, horizontale Drehachse in einem Winkel von > 100°, insbesondere in einem Winkel von etwa 180° oder 180°, zur ursprünglichen Lage gedreht, in der neuen Ausrichtung durch das Elektrotauchlackbecken transportiert und beschichtet, beim
Austauchen aus dem Elektrotauchlackbecken im Austauchbereich um eine zur Transportrichtung senkrechte, horizontale Drehachse wieder in die ursprüngliche Lage gedreht und nach dem Austauchen der weiteren Bearbeitung zugeführt.
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es wesentlich, dass der über die Umwälzpumpen abgesaugte Elektrotauchlack über die Flutrohre derart in den Beckenboden des Elektrotauchlackbeckens zurückgeführt wird, dass eine gerichtete Beckenströmung entsteht und aufrechterhalten wird, die im Bereich des Beckenbodens in der Transportrichtung und im Bereich der Badoberfläche entgegen der Transportrichtung der Substrate strömt.
Vorzugsweise wird der abgesaugte Elektrotauchlack vor dem Zurückführen in das Elektrotauchlackbecken filtriert, insbesondere ultrafiltriert.
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es vorteilhaft, wenn die Substrate in Transportrichtung gedreht werden. Dabei können sie quer zur Drehachse oder längs zur Drehachse ausgerichtet sein. Außerdem ist es für das erfindungsgemäße Verfahren von Vorteil, wenn die Substrate beim Transport durch das Elektrotauchlackbecken bewegt, insbesondere in Transportrichtung oder quer dazu geschaukelt und/oder senkrecht zur Transportrichtung auf- und abgesenkt werden.
Die erfindungsgemäße Anlage und das erfindungsgemäße Verfahren werden anhand der Figur 1 näher erläutert.
In der Figur 1 haben die Bezugszeichen die folgende Bedeutung:
(1) Durchlaufanlage,
(1.1) Elektrotauchlackbecken,
(1.2) Überlaufbecken,
(1.3) Umwälzpumpe zum Absaugen des Elektrotauchlacks am Beckenboden (1.4) des Überlaufbeckens (1.2),
(1.4) Beckenboden des Überlaufbeckens (1.2),
(1.5) Umwälzpumpe zum Absaugen des Elektrotauchlacks am Beckenboden (1.6),
(1.6) Beckenboden an dem dem Überlaufbecken (1.2) gegenüberliegenden Ende (1.7) des Elektrotauchlackbeckens (1.1)
(1.7) das dem Überlaufbecken (1.2) gegenüberliegende Ende des Elektrotauchlackbeckens (1.1), (1.8) Flutrohre,
(1.9) Beckenströmung,
(1.10) Badoberfläche,
(1.11) Fördereinrichtung,
(1.12) Eintauchbereich,
(1.13) Austauchbereich,
(1.14) Filter und
(2) Substrate, insbesondere Fahrzeugkarosserien.
Unbeschichtete Fahrzeugkarosserien (2) wurden mit der Fördereinrichtung (1.11) in üblicher und bekannter Weise (vgl. beispielsweise die deutsche Patentanmeldung DE 196 41 048 A 1) wieder ablösbar verbunden. Die Fördereinrichtung (1.11) enthielt übliche und bekannte Vorrichtungen zum Transport der Fahrzeugkarosserien (2) über das Überlaufbecken (1.2) hinweg zu dem Elektrotauchlackbecken (1.1), Vorrichtungen zum Drehen und Eintauchen der Substrate (2) in das Elektrotauchlackbecken (1.1) im Eintauchbereich (1.12), Vorrichtungen zum Transport der Fahrzeugkarosserien (2) durch das Elektrotauchlackbecken (1.1) in Längsrichtung sowie Vorrichtungen zum Drehen und Austauchen der Fahrzeugkarosserien (2) an dem Überlaufbecken (1.2) entgegen gesetzten Ende des Elektrotauchlackbeckens (1.1) im Austauchbereich (1.13). Die Fahrzeugkarosserien (2) wurden als Kathoden geschaltet und mit Hilfe der Fördereinrichtung (1.11) beim Eintauchen um eine zur Transportrichtung senkrechte, horizontale Drehachse in einem Winkel von 180° gedreht und eingetaucht, durch das Elektrotauchlackbecken (1.1) transportiert, worin sie mit einem üblichen und bekannten KTL beschichtet wurden, und beschichtet wieder ausgetaucht und dabei um die zur Transportrichtung senkrechte, horizontale Drehachse wieder in die ursprüngliche Lage gedreht. Nach dem Austauchen wurden sie mit Hilfe der Fördereinrichtung (1.11) der weiteren Bearbeitung, insbesondere der Trocknung und der thermischen Härtung der kathodisch abgeschiedenen Elektrotauchlackschicht, zugeführt, wodurch die elektrotauchlackierten Fahrzeugkarosserien (2) resultierten.
Bei der Elektrotauchlackierung wurde der Elektrotauchlack mit einer Umwälzpumpe (1.3) am Beckenboden (1.4) des Überlaufbeckens (1.2) und mit einer Umwälzpumpe (1.5) am Beckenboden (1.6) an dem dem Überlaufbecken (1.2) gegenüberliegenden Ende (1.7) des Elektrotauchlackbeckens (1.1) abgesaugt und filtriert (1.14). Der filtrierte Elektrotauchlack wurde über Flutrohre (1.8) in das Elektrotauchlackbecken (1.1) an dessen Beckenboden (1.6) zurückgeführt, sodass in Längsrichtung eine gerichtete Beckenströmung (1.9) entstand und aufrechterhalten wurde. Dabei war die Beckenströmung (1.9) im Bereich des Beckenbodens (1.6) der Beckenströmung (1.9) im Bereich der Badoberfläche (1.10) entgegengesetzt. Die Austrittöffnungen der Flutrohre (1.8) waren dabei so orientiert, dass die gerichtete Beckenströmung (1.9) im Bereich des Beckenbodens (1.6) in der Transportrichtung der und im Bereich der Badoberfläche (1.10) entgegen der Transportrichtung der Fahrzeugkarosserien (2) strömte.
Die elektrotauchlackierten Fahrzeugkarosserien (2) wiesen im Unterbodenbereich und in den Hohlräumen keine durch eingefangenen Schaum und/oder Wasserstoff hervorgerufenen Lackstörungen mehr auf. Die Korrosionsschutzwirkung der Elektrotauchlackierungen war daher hervorragend. In den später nach außen sichtbaren Bereich der Fahrzeug karosserien, wie den Dachaußenseiten und den Außenseiten der Motorhauben und Kofferraumdeckel, waren keine durch Sedimentation hervorgerufenen Lackstörungen vorhanden, sodass vor der Überlackierung keine Nachbehandlung, wie Schleifen, Polieren oder Schwabbeln, notwendig wurde.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Elektrotauchlackierung von elektrisch leitfähigen, dreidimensional geformten Substraten (2) in einer Durchlaufanlage (1), die
ein Elektrotauchlackbecken (1.1), enthaltend den
Elektrotauchlack, ein Überlaufbecken (1.2), enthaltend den Elektrotauchlack, - mindestens eine Umwälzpumpe (1.3) zum Absaugen des
Elektrotauchlacks am Beckenboden (1.4) des Überlaufbeckens (1.2), mindestens eine Umwälzpumpe (1.5) zum Absaugen des Elektrotauchlacks am Beckenboden (1.6) an dem dem Überlaufbecken (1.2) gegenüberliegenden Ende (1.7) des
Elektrotauchlackbeckens (1.1), mindestens zwei Flutrohre (1.8) zum Zurückführen des über die Umwälzpumpen (1.3) und (1.5) abgesaugten Elektrotauchlacks in das Elektrotauchlackbecken (1.1) an dessen Beckenboden (1.6) in der Weise, dass im
Elektrotauchlackbecken (1.1) in Längsrichtung eine gerichtete Beckenströmung (1.9) entsteht und aufrechterhalten wird, wobei die Beckenströmung (1.9) im Bereich des Beckenbodens (1.6) der Beckenströmung (1.9) im Bereich der
Badoberfläche (1.10) entgegengesetzt ist, und mindestens eine Fördereinrichtung (1.11) mit Vorrichtungen zum Transport der Substrate (2) zu dem Elektrotauchlackbecken (1.1), Drehen und Eintauchen der Substrate (2) in das Elektrotauchlackbecken (1.1) an seinem einen Ende im Eintauchbereich (1.12), Transport der Substrate (2) durch das Elektrotauchlackbecken (1.1) in Längsrichtung und Drehen und Austauchen der Substrate aus dem Elektrotauchlackbecken (1.1) an seinem, in Transportrichtung der Substrate gesehen, anderen Ende im Austauch bereich (1.13)
umfasst, bei dem die Substrate (2)
I. als Kathode oder Anode geschaltet und
II. mit Hilfe der Fördereinrichtung oder der Fördereinrichtungen (1-11),
11.1 über das Überlaufbecken (1.2) hinweg dem Eintauchbereich (1.12) des Elektrotauchlackbeckens
(1.1) zugeführt,
11.1 beim Eintauchen in das Elektrotauchlackbecken (1.1) um eine zur Transportrichtung senkrechte, horizontale Drehachse in einem Winkel von > 100° zur ursprünglichen Lage gedreht,
11.3 in der neuen Ausrichtung durch das Elektrotauchlackbecken (1.1) durchgeleitet und beschichtet,
11.4 beim Austauchen aus dem Elektrotauchlackbecken (1.1) im Austauchbereich (1.13) um eine zur Transportrichtung senkrechte, horizontale Drehachse wieder in die ursprüngliche Lage gedreht und
11.5 nach dem Austauchen der weiteren Bearbeitung zugeführt werden,
dadurch gekennzeichnet, dass der über die Umwälzpumpen (1.3) und (1.5) abgesaugte Elektrotauchlack über die Flutrohre (1.8) derart in den Beckenboden (1.6) des Elektrotauchlackbeckens (1.1) zurückgeführt wird, dass eine gerichtete Beckenströmung (1.9) entsteht und aufrechterhalten wird, die im Bereich des Beckenbodens (1.6) in der Transportrichtung und im Bereich der Badoberfläche (1.10) entgegen der Transportrichtung der Substrate
(2) strömt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate (2) Hohlräume aufweisen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate (2) in Transportrichtung gedreht werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate (2) Fahrzeugkarosserien,
Radiatoren sowie Gehäuse von Waschmaschinen, Geschirrspülmaschinen und Herden sind.
5 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate (2) quer zur Drehachse oder längs zur Drehachse ausgerichtet sind.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate (2) beim Eintauchen in das
Elektrotauchlackbecken (1.1) in Transportrichtung in einem Winkel von etwa 180 ° oder 180 ° zur ursprünglichen Lage gedreht werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate (2) beim Transport durch das
Elektrotauchlackbecken bewegt werden.
8. Verfahren nach einem ,der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate (2) als Kathode geschaltet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der
Elektrotauchlack ein kathodisch abscheidbarer Elektrotauchlack ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Hilfe der Umwälzpumpen (1.3) und (1.5) abgesaugte Elektrotauchlack vor dem Zurückführen in das Elektrotauchlackbecken (1.1) filtriert wird (1.14).
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der abgesaugte Elektrotauchlack ultrafiltriert wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlaufanlage (1) mindestens eine Stromversorgung, elektronische, mechanische und pneumatische
Mess- und Regeleinrichtungen, Elektromotoren,
Überlaufvorrichtungen, Wärmeaustauscher, Vorrichtungen für die Zufuhr von Elektrotauchlack, Elektrotauchlackkomponenten und Neutralisationsmittel, Ultrafiltrationsanlagen, Filter, Anolytkreisläufe für den kathodisch abscheidbaren Elektrotauchlack und Spülzonen enthält.
3. Durchlaufanlage (1) zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend
- ein Elektrotauchlackbecken (1.1), enthaltend den
Elektrotauchlack, ein Überlaufbecken (1.2), enthaltend den Elektrotauchlack, mindestens eine Umwälzpumpe (1.3) zum Absaugen des Elektrotauchlacks am Beckenboden (1.
4) des Überlaufbeckens (1.2), mindestens eine Umwälzpumpe (1.
5) zum Absaugen des Elektrotauchlacks am Beckenboden (1.
6) an dem dem Überlaufbecken (1.2) gegenüberliegenden Ende (1.
7) des Elektrotauchlackbeckens (1.1), - mindestens zwei Flutrohre (1.
8) zum Zurückführen des über die Umwälzpumpen (1.3) und (1.5) abgesaugten Elektrotauchlacks in das Elektrotauchlackbecken (1.1) an dessen Beckenboden (1.6) in der Weise, dass im Elektrotauchlackbecken (1.1) in Längsrichtung eine gerichtete Beckenströmung (1.9) ausgebildet ist, wobei die Beckenströmung (1.9) im Bereich des Beckenbodens (1.6) der Beckenströmung (1.
9) im Bereich der Badoberfläche (1.
10) entgegengesetzt ist, mindestens eine Fördereinrichtung (1.
11) mit Vorrichtungen zum Transport der Substrate (2) zu dem
Elektrotauchlackbecken (1.1), Drehen und Eintauchen der Substrate (2) in das Elektrotauchlackbecken (1.1) an seinem einen Ende im Eintauchbereich (1.12), Transport der Substrate (2) durch das Elektrotauchlackbecken (1.1) in Längsrichtung und Drehen Austauchen der Substrate aus dem Elektrotauchlackbecken (1.1) an seinem anderen Ende im Austauchbereich (1.13), einen Eintauchbereich (1.
12) an dem Ende des Elektrotauchlackbeckens (1.1), an das sich das Überlaufbecken (1.2) anschließt, und einen Austauchbereich (1.
13) am, in Transportrichtung der Substrate gesehen, anderen Ende des
Elektrotauchlackbeckens (1.1),
dadurch gekennzeichnet, dass die gerichtete Beckenströmung
(1.9) im Bereich der Badoberfläche (1.10) der Transportrichtung der Substrate (2) entgegengesetzt ist.
14. Durchlaufanlage (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine Stromversorgung, elektronische, mechanische und pneumatische Mess- und Regeleinrichtungen, Elektromotoren, Pumpen, Überlaufvorrichtungen,
Wärmeaustauscher, Vorrichtungen für die Zufuhr von Elektrotauchlack, Elektrotauchlackkomponenten und Neutralisationsmittel, Ultrafiltrationsanlagen, Filter, Anolytkreisläufe für den kathodisch abscheidbaren Elektrotauchlack und Spülzonen enthält.
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