WO2015120963A1 - Anlage zur beschichtung von gegenständen - Google Patents

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WO2015120963A1
WO2015120963A1 PCT/EP2015/000198 EP2015000198W WO2015120963A1 WO 2015120963 A1 WO2015120963 A1 WO 2015120963A1 EP 2015000198 W EP2015000198 W EP 2015000198W WO 2015120963 A1 WO2015120963 A1 WO 2015120963A1
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WO
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dialysis
electrode
coating
coating liquid
cell
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PCT/EP2015/000198
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Inventor
Jürgen Röckle
Apostolos Katefidis
Günter EBERHARD
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Eisenmann Se
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
    • B01D61/422—Electrodialysis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
    • B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
    • B01D61/46—Apparatus therefor
    • 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
    • C25D13/24—Regeneration of process liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/34—Energy carriers
    • B01D2313/345—Electrodes

Definitions

  • the invention relates to a system for coating, in particular for cataphoretischer dip painting, of objects, in particular of vehicle bodies with a) a dip tank filled with a Be Anlagenungsflüssi- speed, in which the objects are immersed, b) a coating voltage source, with the first Pol the immersed objects are connectable and the second pole thereof is connected to at least one coating electrode which dips into and is in contact with the coating liquid in the dip tank, and c) an electrodialysis device for discharging acid from the coating liquid during the coating process.
  • Dipcoating is a widely used in the automotive industry electrochemical process for coating objects, in particular for painting vehicle bodies series.
  • the objects are immersed in a dip tank in a conductive, mostly aqueous coating liquid and applied by applying a voltage field between the immersed objects and in the dip tank. arranged coating electrodes of the coating process started.
  • the deposition of the paint on the objects takes place essentially via an electrochemical conversion of binder and paint pigments due to the flow of current between the coating electrodes and the articles.
  • anodic (ATL) and cathodic (KTL) dip painting also called cataphoresis or cathodic dip painting.
  • ATL anodic
  • KTL cathodic dip painting
  • the following explanations essentially refer to the cathodic dip coating, as this is the most widely used.
  • the idea of the invention can also be applied with a different polarity.
  • the anodes arranged in the immersion tank are therefore usually designed as dialysis cells in cathodic electrostatic precipitators. That The anodes are each surrounded by a IonenSmemb- ran, the interior of which is traversed with a largely pH-neutral liquid, the anolyte.
  • Essentially demineralized water demineralised water is used, whose conductivity is sufficiently increased by additives.
  • a disadvantage of these known cathodic electrocoating plants is that during the coating process, on the one hand, the electrical power for the coating process is introduced via the anodes designed as dialysis cells, and on the other hand at the same time the acid is discharged.
  • a regulation of the pH and / or the conductivity of the coating liquid in the dip tank is therefore not possible via a change in the voltage required for dialysis.
  • correspondingly shaped ion exchange membranes are always necessary, which is associated with increased costs.
  • the electrodialysis device has at least one dialysis cell with a first dialysis electrode and an exchange membrane, wherein the exchange membrane on a membrane side with the
  • alyseelektrode, with respect to the exchange Membrane is arranged on that side of the membrane, with which the exchange membrane in contact with the coating liquid, so that the second dialysis electrode is also in contact with the coating liquid and thus by means of a dialysis voltage source between the first dialysis electrode and the second dialysis electrode, a dialysis voltage can be applied.
  • the dialysis cells necessary for discharging the acid content from the coating liquid can also be operated as a counterelectrode with the first dialysis electrode located behind the exchange membrane (in the case of the cathodic electrosurgical unit the dialysis anode) independently of the immersed objects, if these are used together with a second dialysis electrode (KTL: dialysis cathode).
  • KTL dialysis cathode
  • the dialysis cell is then provided as a separate component to the coating electrode and brought into contact with the coating liquid. In this way, the dialysis voltage dropping across the dialysis cell and the second dialysis electrode can be adjusted with a dialysis voltage source without adversely affecting the overall coating process in the dip tank.
  • the electrodialysis device is preferably arranged outside the dip tank and connected to the dip tank via a removal and return circuit for the coating liquid.
  • the dip tank does not have to be enlarged despite the separate dialysis cells and the associated second dialysis electrodes.
  • the removal and return of the coating liquid can take place at flow and / or Umisselztechnisch optimal points of the dip tank.
  • the second electrode may form at the same time dialysis at least 'a wall of a through-flow of the coating liquid container of the electrodialysis unit, the dialysis cell is arranged in WEL chem.
  • the second dialysis electrode may be, in particular wave-shaped, meandering sheet metal, wherein in each case a dialysis cell is arranged in the pockets formed by the meandering sheet metal.
  • a meander ⁇ of the sheet metal is easy to manufacture and can be used as a dialysis cells commercially available cylindrical cells.
  • at least three mutually running meandering sheets are used, which delimit between them more than two flow paths which can be flowed through in parallel as dialysis containers, a dialysis cell in each case being arranged in the pockets formed in each case. This makes it easy to provide a higher dialysis capacity.
  • such an arrangement is optimized in terms of space requirements.
  • dialysis cell is arranged together with the second dialysis electrode in the immersion basin for the objects. This eliminates the need for a withdrawal and recirculation loop.
  • the second dialysis electrode can substantially surround the dialysis cell and contain openings, so that the coating liquid can pass through the second dialysis electrode to the exchange membrane.
  • the dialysis cell may be a round cell, in which case the second dialysis electrode surrounds the round cell in a coaxial tubular manner.
  • the second dialysis electrode is designed as a perforated plate or mesh.
  • the second dialysis electrode is made of stainless steel or of iridium-coated titanium sheet, whereby it is less susceptible to corrosion.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a system for cataphoretic dip painting of vehicle bodies with an external dialysis device
  • FIG. 2 is a greatly simplified plan view of a dialysis container of the dialysis device
  • FIG. 3 shows a greatly simplified view of a a dialysis device in which the dialysis container is defined by a dialysis cathode;
  • FIG. 4 shows a greatly simplified plan view of a further modified dialysis device, in which the dialysis cathode defines a plurality of parallel dialysis containers;
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a system for cataphoretic dip painting of vehicle wheels
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a system for cataphoretic dip painting of vehicle wheels, in which the dialysis cells of the dialysis device are arranged together with the objects to be painted in a dip tank.
  • FIG. 1 shows, as an example of a coating system according to the invention, a system, designated as a whole by 10, for the cataphoretic dip painting of vehicle bodies 12.
  • the plant 10 comprises a dip tank 14, which with a
  • Electrodeposition paint 16 is filled, which is composed essentially of deionized water, binder and paint pigment and other known additives.
  • the vehicle bodies 12 to be painted are lowered by means of a conveyor 18 into the plunge pool 14 and thereby completely immersed in the electrocoating 16.
  • the vehicle bodies 12 are contacted via the conveying device 18 with the positive pole of a coating current source 20.
  • immersion-coated anodes 22 are in contact with the negative pole of the coating current source 20.
  • the coating process is initiated, in which in particular the paint pigment settles on the vehicle body 12 and the binder is chemically reacted.
  • the electrodialysis device comprises a dialysis tank 32, which is arranged separately from the dip tank 14 and in which the extraction line 24 opens.
  • dialysis cells 34 e.g. commercially available round cells, which have a dialysis anode 36 and a surrounding exchange membrane 38.
  • a dialysis cathode 40 is arranged in the dialysis tank 32 around each dialysis cell 34 so that a dialysis voltage can be applied between the respective dialysis anode 36 and the dialysis cathode 40 with the aid of an adjustable dialysis voltage source 42.
  • the dialysis voltage source 42 generates voltages in the range from 0 to approximately 20 volts, in particular from 0 to approximately 10 volts, preferably from 0 to approximately 3 volts. At distances of about 2 cm to about 20 cm, preferably from about 5 cm to about 10 cm, between the dialysis anode 36 and the dialysis cathode 40 is obtained so sufficient for dialysis field strengths across the exchange membrane 38 away.
  • this is in the embodiment of Figure 1 as a mesh, for example made of stainless steel formed.
  • the interior region 46 of the exchange membrane 38 is flowed through with a discharge liquid, the so-called anolyte 47.
  • the inner region 46 is connected via supply and return lines 48, 50 and a pump 52 with a downstream valve 54 with a concentrate container 56, in which a supply of the anolyte 47 is kept.
  • the concentrate container 56 is fed via a feed line 58 with deionized water and emptied via a drain 60. In this way, an anolyte circuit is formed, with which acid is discharged from the electrodeposition coating 16 and thereby its acid content is reduced.
  • the acid content of the electrodeposition coating 16 in the dip tank 14 can be controlled by the voltage of the dialysis voltage source 42 and / or the delivery rate of the anolyte circuit can be adjusted.
  • the acid content of the anolyte exceeds a predetermined value. In this case, the concentrate container is emptied via the drain 60 and refilled via the supply line 58.
  • FIG. 2 shows a slightly modified dialysis device 30 in a plan view, in which the individual dialysis cells 34 are not designed as round cells but as cuboidal dialysis cells 34.
  • the dialysis cells 34 have a U-shaped wall plate 59, whose open side is covered by the exchange membrane 38.
  • the dialysis anode 36 is arranged.
  • a flat perforated plate is then provided as a dialysis cathode 40 in contact with the electrocoating paint 16.
  • FIG. 3 shows a variant of the dialysis device 30 in which the dialysis cathode 40 simultaneously forms the dialysis container 32 for a plurality of dialysis cells 34.
  • the space between the profile sheets 80, 82 is connected to the removal line 24 and the return line 44, so that the dialysis cells 34 are flowed through in succession due to a distance (for example 2 cm) between the profile sheets 80, 82.
  • FIG. 4 shows a modified form of the dialysis device from FIG. 3, in which a plurality of undulating meandering Profile sheets 90, 92, 94 and 96 are arranged opposite and parallel to each other. As a result, a plurality of parallel strands of pockets 98, in which the dialysis cells 34 are arranged, are formed in a simple manner.
  • 5 shows an embodiment of a system 10 for coating 'vehicle wheels 12th
  • dip tank 14 is here formed by the anode 22, which is designed as a trough and with respect to the environment by suitable insulating means 100 is electrically isolated.
  • FIG. 6 also shows an exemplary embodiment of a system 10 in which the dialysis device 30 does not include an external container 32 for the dialysis cells 34.
  • the dialysis cells 34 and the associated dialysis cathodes 40 are arranged here in the dip tank 14 itself. This eliminates the removal and return cycle for the electrodeposition paint 16. This represents the least effort compared to the usual paint shops, since simple commercial round cells are provided as dialysis cells 34 in an unused area of the dip tank 14 and combined with corresponding dialysis cathodes 40.
  • the acid content of the electrocoat material 16 can then be regulated in a simple manner.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage (10) zur Beschichtung, insbesondere zur kataphoretischen Tauchlackierung, von Gegenständen (12), insbesondere von Fahrzeugkarosserien, mit einem Tauchbecken (14), das mit einer Beschichtungsflüssigkeit (16) angefüllt ist, in welche die Gegenstände (12) eintauchbar sind, einer Beschichtungsspannungsquelle (20), mit deren ersten Pol die eingetauchten Gegenständen (12) verbindbar sind und deren zweiter Pol mit mindestens einer Beschichtungselektrode (22) verbunden ist, die in die im Tauchbecken (14) befindliche Beschichtungsflüssigkeit (16) eintaucht und mit dieser in Kontakt steht, und einer Elektrodialyseeinrichtung (30) zum Austragen von beim Beschichtungsprozess entstehender Säure aus der Beschichtungsflüssigkeit (16). Um beim Beschichtungsprozess entstehende Säure aus der Beschichtungsflüssigkeit (16) auszutragen, umfasst die Anlage eine Elektrodialyseeinrichtung (30), die mindestens eine Dialysezelle (34) mit einer ersten Dialyseelektrode (36) und einer Austauschmembran (38) aufweist. Zudem weist die Elektrodialyseeinrichtung (30) mindestens eine zweite Dialyseelektrode (40) auf, sodass mit Hilfe einer Dialysespannungsquelle (42) zwischen der ersten Dialyseelektrode (36) und der zweiten Dialyseelektrode (40) eine Dialysespannung anlegbar ist.

Description

Anlage zur Beschichtung von Gegenständen
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Beschichtung, insbesondere zur kataphoretischen Tauchlackierung, von Gegenständen, insbesondere von Fahrzeugkarosserien mit a) einem Tauchbecken, das mit einer Beschichtungsflüssig- keit angefüllt ist, in welche die Gegenstände eintauchbar sind, b) einer Beschichtungsspannungsquelle, mit deren ersten Pol die eingetauchten Gegenständen verbindbar sind und deren zweiter Pol mit mindestens einer Beschichtungselektrode verbunden ist, die in die im Tauchbecken befindliche Beschichtungsflüssigkeit eintaucht und mit dieser in Kontakt steht, und c) einer Elektrodialyseeinrichtung zum Austragen von beim Beschichtungsprozess entstehender Säure aus der Beschichtungsflüssigkeit .
2. Beschreibung des Standes der' Technik
Die Tauchlackierung ist ein in der Automobilindustrie weit verbreitetes elektrochemisches Verfahren zur Beschichtung von Gegenständen, insbesondere zur Lackierung von Fahrzeugkaros- serien. Dabei werden die Gegenstände in einem Tauchbecken in eine leitfähige, größtenteils wässrige Beschichtungsflüssigkeit eingetaucht und durch Anlegen eines Spannungsfeldes zwischen den eingetauchten Gegenständen und im Tauchbecken ange- ordneten Beschichtungselektroden der Beschichtungsprozess in Gang gesetzt. Die Abscheidung des Lacks an den Gegenständen erfolgt dabei im Wesentlichen über eine elektrochemische Umsetzung von Bindemittel und Lackpigmenten aufgrund des Strom- flusses zwischen den Beschichtungselektroden und den Gegenständen.
Je nach Polung wird zwischen anodischer (ATL) und kathodischer (KTL) Tauchlackierung, auch Kataphorese oder kathodische Tauchlackierung genannt, unterschieden. Die nachfolgen- den Ausführungen nehmen im Wesentlichen Bezug auf die kathodische Tauchlackierung, da diese am weitesten verbreitet ist. Dem Fachmann ist jedoch klar, dass sich die Erfindungsidee je nach Zusammensetzung der Beschichtungsflüssigkeit auch bei anderer Polung anwenden lässt.
Mit den heute üblichen Beschichtungsflüssigkeiten bei der kathodischen Tauchlackierung reichert sich während des Be- schichtungsprozesses an der Anode Säure an, wodurch der Säuregehalt der Beschichtungsflüssigkeit ansteigt. Um diesen Säuregehalt wieder aus der Beschichtungsflüssigkeit auszutragen, werden in KTL-Anlagen daher üblicherweise die im Tauchbecken angeordneten Anoden als Dialysezellen ausgestaltet. D.h. die Anoden werden jeweils von einer Ionenaustauschmemb- ran umgeben, deren Innenbereich mit einer weitgehend pH-Wertneutralen Flüssigkeit, dem Anolyt durchströmt wird. Hierbei kommt im Wesentlichen vollentsalztes Wasser (VE-Wasser) zum Einsatz, dessen Leitfähigkeit durch Additive ausreichend erhöht wird.
Nachteilig an diesen bekannten KTL-Anlagen ist, dass während des Beschichtungsprozesses über die als Dialysezellen ausge- bildeten Anoden einerseits die elektrische Leistung für den Beschichtungsprozess eingebracht wird und andererseits zugleich die Säure ausgetragen wird. Eine Regelung des pH- Wertes und/oder der Leitfähigkeit der Beschichtungsflüssig- keit im Tauchbecken ist daher nicht über eine Veränderung der zur Dialyse notwendigen Spannung möglich. Zudem sind bei der Verwendung von an die Form der Gegenstände angepassten Anoden immer auch entsprechend geformte Ionenaus- tauschmembranen notwendig, was mit erhöhten Kosten verbunden ist .
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anlage zur Beschichtung von Gegenständen anzugeben, bei der eine bessere Regulierung des pH-Werts und/oder der Leitfähigkeit der Beschichtungsflüssigkeit möglich ist. Insbesondere soll durch die bessere Regulierbarkeit eine automatische Regelung des pH-Werts und/oder der Leitfähigkeit ermöglicht werden.
Erfindungsgemäß wird dies mit einer eingangs genannten Anlage erreicht, bei der d) die Elektrodialyseeinrichtung mindestens eine Dialyse- zelle mit einer ersten Dialyseelektrode und einer Austauschmembran aufweist, wobei die Austauschmembran auf einer Membranseite mit der
Beschichtungsflüssigkeit und auf der anderen Membranseite mit einer Austragflüssigkeit in Kontakt steht, und die erste Dialyseelektrode nur mit der Austragflüssigkeit in. Kontakt steht, e) die Elektrodialyseeinrichtung mindestens eine zweite
alyseelektrode aufweist, die bezüglich der Austausch membran auf jener Membranseite angeordnet ist, mit welcher die Austauschmembran mit der Beschichtungsflüssig- keit in Kontakt steht, sodass die zweite Dialyseelektrode ebenfalls mit der Beschichtungsflüssigkeit in Kontakt steht und so mit Hilfe einer Dialysespannungsquelle zwischen der ersten Dialyseelektrode und der zweiten Dialyseelektrode eine Dialysespannung anlegbar ist.
Der Erfinder hat erkannt, dass die für das Austragen des Säuregehalts aus der Beschichtungsflüssigkeit notwendigen Dialysezellen mit der hinter der Austauschmembran liegenden ersten Dialyseelektrode (bei der KTL handelt es ich hierbei um die Dialyseanode) auch unabhängig von den eingetauchten Gegenständen als Gegenelektrode betrieben werden können, wenn diese zusammen mit einer zweiten Dialyseelektrode (KTL: Dialysekathode) eingesetzt werden. Die Dialysezelle wird dann als ein zur Beschichtungselektrode separates Bauteil vorgesehen und mit der Beschichtungsflüssigkeit in Kontakt gebracht. Auf diese Weise kann die über die Dialysezelle und die zweite Dialyseelektrode abfallende Dialysespannung mit einer Dialysespannungsquelle eingestellt werden, ohne dass der Beschich- tungsprozess im Tauchbecken insgesamt negativ beeinflusst wird .
Der zunächst höhere Aufwand für die zusätzlichen Dialyseelektroden rechtfertigt sich dadurch, dass auf diese Weise die Leitfähigkeit und/oder der pH-Wert der Beschichtungsflüssigkeit einfacher einstellbar ist als bei den herkömmlichen Anlagen .
Zudem ermöglicht die Trennung der Dialysezellen von den eigentlichen Beschichtungsanoden, diese freier zu gestalten, um deren Form besser an die Form der zu beschichtenden Gegenstände anzupassen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Vorzugsweise ist die Elektrodialyseeinrichtung außerhalb des Tauchbeckens angeordnet und über einen Entnahme- und Rück- führkreislauf für die Beschichtungsflüssigkeit mit dem Tauchbecken verbunden. Dadurch muss das Tauchbecken trotz der separaten Dialysezellen und den zugehörigen zweiten Dialyseelektroden nicht vergrößert werden. Ferner kann die Entnahme und Rückführung der Beschichtungsflüssigkeit an strömungs- und/oder umwälztechnisch optimaleren Stellen des Tauchbeckens erfolgen .
Ferner kann die zweite Dialyseelektrode zugleich zumindest ' eine Wand eines von der Beschichtungsflüssigkeit durchströmbaren Behälters der Elektrodialyseeinrichtung bilden, in wel- chem die Dialysezelle angeordnet ist. Dadurch sind kompaktere Elektrodialyseeinrichtungen möglich, die weniger Bauteile umfassen und so auch günstiger in der Herstellung sind.
Die zweite Dialyseelektrode kann dazu ein, insbesondere wellenförmig, mäandrierendes Blech sein, wobei in den von dem mäandrierenden Blech gebildeten Taschen jeweils eine Dialysezelle angeordnet ist. Eine solche Elektrodialyseeinrichtung ist besonders kostengünstig herstellbar, da ein mäandrieren¬ des Blech einfach herzustellen ist und als Dialysezellen handelsübliche Rundzellen einsetzbar sind. Vorzugsweise werden mindestens drei nebeneinander verlaufende mäandrierende Bleche verwendet, die zwischen sich mehr als zwei parallel durchströmbare Strömungswege als Dialysebehälter begrenzen, wobei in den dabei gebildeten Taschen jeweils eine Dialysezelle angeordnet ist. So kann auf einfache Weise eine höhere Dialysekapazität zur Verfügung gestellt werden. Zudem ist eine solche Anordnung hinsichtlich des Platzbedarfs optimiert .
Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Dialysezelle zusammen mit der zweiten Dialyseelektrode im Tauchbecken für die Gegenstände angeordnet ist. Dadurch entfällt die Notwendigkeit eines Entnahme- und Rückführkreislaufs .
Vorteilhaft kann die zweite Dialyseelektrode die Dialysezelle im Wesentlichen umgeben und Öffnungen enthalten, damit die Beschichtungsflüssigkeit durch die zweite Dialyseelektrode' hindurch zur Austauschmembran gelangen kann.
Die Dialysezelle kann eine Rundzelle sein, wobei dann die zweite Dialyseelektrode die Rundzelle röhrenförmig koaxial umgibt. Vorzugsweise ist die zweite Dialyseelektrode dabei als Lochblech oder Maschengeflecht ausgebildet. Vorteilhaft ist die zweite Dialyseelektrode aus Edelstahl o- der aus iridiumbeschichtetem Titanblech gefertigt, wodurch sie weniger anfällig für Korrosion ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachstehend wird die Erfindung anhand verschiedener Ausfüh- rungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zur ka- taphoretischen Tauchlackierung von Fahrzeugkarosserien mit einer externen Dialyseeinrichtung; Figur 2 eine stark vereinfachte Aufsicht auf einen Dialysebehälter der Dialyseeinrichtung;
Figur 3 eine stark vereinfachte Aufsicht auf eine abgewan- delte Dialyseeinrichtung, bei der der Dialysebehälter durch eine Dialysekathode definiert wird;
Figur 4 eine stark vereinfachte Aufsicht auf eine nochmals abgewandelte Dialyseeinrichtung, bei der die Dialysekathode mehrere parallele Dialysebehälter definiert ;
Figur 5 eine schematische Darstellung einer Anlage zur ka- taphoretischen Tauchlackierung von Fahrzeugrädern;
Figur 6 eine schematische Darstellung einer Anlage zur ka- taphoretischen Tauchlackierung von Fahrzeugrädern, bei der die Dialysezellen der Dialyseeinrichtung zusammen mit den zu lackierenden Gegenständen in einem Tauchbecken angeordnet sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Figur 1 zeigt als Beispiel für eine erfindungsgemäße Be- schichtungsanlage eine insgesamt mit 10 bezeichnete Anlage zur kataphoretischen Tauchlackierung von Fahrzeugkarosserien 12.
Die Anlage 10 umfasst ein Tauchbecken 14, das mit einem
Elektrotauchlack 16 befüllt ist, der sich im Wesentlichen aus VE-Wasser, Bindemittel und Lackpigment sowie sonstigen bekannten Additiven zusammensetzt. Die zu lackierenden Fahrzeugkarosserien 12 werden mit Hilfe einer Fördereinrichtung 18 in das Tauchbecken 14 abgesenkt und dadurch vollständig in den Elektrotauchlack 16 eingetaucht.
Dabei werden die Fahrzeugkarosserien 12 über die Fördereinrichtung 18 mit dem Pluspol einer Beschichtungsstromquelle 20 kontaktiert. Im Tauchbecken 14 angeordnete und in den Elekt- rotauchlack 16 eingetauchte Anoden 22 sind hingegen mit dem Minuspol der Beschichtungsstromquelle 20 kontaktiert.
Durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen einer eingetauchten Fahrzeugkarosserie 12 und den Anoden 22 wird der Beschichtungsprozess in Gang gesetzt, bei welchem sich insbesondere das Lackpigment an der Fahrzeugkarosserie 12 absetzt und das Bindemittel chemisch umgesetzt wird.
Um trotz der während des Beschichtungsprozesses ablaufenden elektrochemischen Prozesse (beispielsweise entstehen Säuren) die Zusammensetzung und sonstige Parameter wie den pH-Wert oder die Leitfähigkeit des Elektrotauchlacks 16 zu regulieren, wird dem Tauchbecken 14 meist fortlaufend oder zumindest in regelmäßigen Abständen ein Teil des Elektrotauchlacks 16 zur Aufbereitung entnommen. Dazu mündet im unteren Bereich des Tauchbeckens 14 eine Entnahmeleitung 24, die über eine Pumpe 26 und ein Ventil 28 zu einer Elektrodialyseeinrichtung 30 führt. Die Elektrodialyse- einrichtung umfasst einen vom Tauchbecken 14 getrennt angeordneten Dialysebehälter 32, in welchem die Entnahmeleitung 24 mündet. Darin sind Dialysezellen 34, wie z.B. handelsübliche Rundzellen, angeordnet, die eine Dialyseanode 36 und eine diese umgebende Austauschmembran 38 aufweisen.
Im Dialysebehälter 32 ist um jede Dialysezelle 34 herum ferner eine Dialysekathode 40 angeordnet, sodass mit Hilfe einer regelbaren Dialysespannungsquelle 42 eine Dialysespannung zwischen der jeweiligen Dialyseanode 36 und der Dialysekathode 40 angelegt werden kann. Die Dialysespannungsquelle 42 erzeugt dazu Spannungen im Bereich von 0 bis circa 20 Volt, insbesondere von 0 bis circa 10 Volt, vorzugsweise von 0 bis circa 3 Volt. Bei Abständen von circa 2 cm bis circa 20 cm, vorzugsweise von circa 5 cm bis circa 10 cm, zwischen der Dialyseanode 36 und der Dialysekathode 40 erhält man so für die Dialyse ausreichende Feldstärken über die Austauschmembran 38 hinweg . Um eine gute Durchströmbarkeit der Dialysekathode 40 zu gewährleisten, ist diese im Ausführungsbeispiel der Figur 1 als Maschengeflecht, beispielsweise aus Edelstahl, ausgebildet.
Über eine Rückführleitung 44, die den Dialysebehälter 32 mit dem Tauchbecken 14 verbindet, gelangt der an Säuregehalt ab- gereicherte Elektrotauchlack 16 wieder in das Tauchbecken 14 zurück.
Der Innenbereich 46 der Austauschmembran 38 wird mit einer Austragflüssigkeit, dem sogenannten Anolyt 47, durchströmt. Dazu ist der Innenbereich 46 über Vor- und Rücklaufleitungen 48, 50 und einer Pumpe 52 mit nachgeschaltetem Ventil 54 mit einem Konzentratbehälter 56 verbunden, in welchem ein Vorrat des Anolyts 47 vorgehalten wird. Der Konzentratbehälter 56 wird über eine Zuleitung 58 mit VE-Wasser gespeist und über einen Ablauf 60 entleert. Auf diese Weise wird ein Anolytkreislauf gebildet, mit welchem Säure aus dem Elektrotauchlack 16 ausgetragen und dadurch dessen Säuregehalt reduziert wird. Über einen Sensor QCR, der einen physikalischen Parameter des Elektrotauchlacks 16, wie beispielsweise die Leitfähigkeit und/oder den pH- Wert, bestimmt und der mit einer nicht gezeigten Anlagensteuerung verbunden ist, kann dann der Säuregehalt des Elektrotauchlacks 16 im Tauchbecken 14 geregelt werden, indem die Spannung der Dialysespannungsquelle 42 und/oder die Fördermenge des Anolytkreislaufs angepasst werden. Über einen am Konzentratbehälter 56 angeordneten Sensor QLR wird ermittelt, ob der Säuregehalt des Anolyts einen vorgegeben Wert übersteigt. In diesem Fall wird der Konzentratbehälter über den Ablauf 60 entleert und über die Zuleitung 58 wieder befüllt. Figur 2 zeigt eine leicht abgewandelte Dialyseeinrichtung 30 in einer Aufsicht, bei der die einzelnen Dialysezellen 34 nicht als Rundzellen sondern als quaderförmige Dialysezellen 34 ausgebildet sind. Dabei weisen die Dialysezellen 34 ein u- förmig gebogenes Wandblech 59 auf, dessen offene Seite von der Austauschmembran 38 überdeckt wird. In dem so geformten Innenraum 46 ist die Dialyseanode 36 angeordnet. Als Gegenelektrode zu dieser ist dann in Kontakt mit dem Elektrotauch- lack 16 ein ebenes Lochblech als Dialysekathode 40 vorgesehen . In Figur 3 ist eine Variante der Dialyseeinrichtung 30 gezeigt, bei der die Dialysekathode 40 zugleich den Dialysebehälter 32 für mehrere Dialysezellen 34 bildet.
Dazu sind zwei mäandrierende Profilbleche 80 und 82 mit zueinander parallelen Rinnen 84 mit C-förmigem Querschnitt, de- ren offene Seiten in die gleiche Richtung weisen, gegenüberliegend angeordnet. Dadurch erhält man kreisrunde Taschen 86, in welchen handelsübliche Rundzellen als Dialysezellen 34 angeordnet sind.
Der Raum zwischen den Profilblechen 80, 82 ist an die Entnah- meleitung 24 und die Rückführleitung 44 angeschlossen, sodass die Dialysezellen 34 aufgrund eines Abstandes (von z.B. 2 cm) zwischen den Profilblechen 80, 82 nacheinander durchströmt werden .
Figur 4 zeigt eine abgewandelte Form der Dialyseeinrichtung aus Figur 3, bei welcher mehrere wellenförmig mäandrierende Profilbleche 90, 92, 94 und 96 gegenüberliegend und parallel zueinander angeordnet sind. Dadurch bilden sich auf einfache Weise mehrere parallel verlaufende Stränge von Taschen 98, in welchen die Dialysezellen 34 angeordnet sind. Die Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anlage 10 zur Beschichtung von' Fahrzeugrädern 12.
Diese unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach Figur 1 im Wesentlichen in der Form und Größe des Tauchbeckens 14 sowie der zugehörigen Fördereinrichtung 18, die auf die Förde- rung von Fahrzeugrädern 12 ausgelegt ist.
Ferner wird das Tauchbecken 14 hier von der Anode 22 gebildet, die als Wanne ausgestaltet und gegenüber der Umgebung durch geeignete Isoliermittel 100 elektrisch isoliert ist.
Schließlich zeigt die Figur 6 noch ein Ausführungsbeispiel einer Anlage 10, bei der die Dialyseeinrichtung 30 keinen externen Behälter 32 für die Dialysezellen 34 umfasst. Die Dialysezellen 34 und die zugehörigen Dialysekathoden 40 sind hier im Tauchbecken 14 selbst angeordnet. Dadurch entfällt der Entnahme- und Rückführkreislauf für den Elektrotauchlack 16. Dies stellt gegenüber den bisher üblichen Lackieranlagen den geringsten Änderungsaufwand dar, da hier einfache handelsübliche Rundzellen als Dialysezellen 34 in einem nicht genutzten Bereich des Tauchbecken 14 vorgesehen und mit entsprechenden Dialysekathoden 40 kombiniert werden. Durch Ver- ändern der Spannung der Dialysespannungsquelle 42 lässt sich der Säuregehalt des Elektrotauchlacks 16 dann auf einfache Weise regeln.

Claims

Ansprüche
Anlage (10) zur Beschichtung, insbesondere zur katapho- retischen Tauchlackierung, von Gegenständen (12), insbesondere von Fahrzeugkarosserien, mit a) einem Tauchbecken (14), das mit einer Beschichtungsflüssigkeit (16) angefüllt ist, in welche die Gegenstände (12) eintauchbar sind, b) einer Beschichtungsspannungsquelle (20), mit deren ersten Pol die eingetauchten Gegenständen (12) verbindbar sind und deren zweiter Pol mit mindestens einer Beschichtungselektrode (22) verbunden ist, die in die im Tauchbecken (14) befindliche Beschichtungsflüssigkeit (16) eintaucht und mit dieser in Kontakt steht, und c) einer Elektrodialyseeinrichtung (30) zum Austragen von beim Beschichtungsprozess entstehender Säure aus der Beschichtungsflüssigkeit (16), dadurch gekennzeichnet, dass d) die Elektrodialyseeinrichtung (30) mindestens eine Dialysezelle (34) mit einer ersten Dialyseelektrode (36) und einer Austauschmembran (38) aufweist, wobei die Austauschmembran (38) auf einer Memb- ranseite mit der Beschichtungsflüssigkeit (16) und auf der anderen Membranseite mit einer Austragflüssigkeit (47) in Kontakt steht, und die erste Dialyseelektrode (36) nur mit der Austragflüssigkeit (47) in Kontakt steht, und dass e) die Elektrodialyseeinrichtung (30) mindestens eine zweite Dialyseelektrode (40) aufweist, die bezüglich der Austauschmembran (38) auf jener Membranseite angeordnet ist, mit welcher die Austauschmembran (38) mit der Beschichtungsflüssig- keit (16) in Kontakt steht, sodass die zweite Dialyseelektrode (40) ebenfalls mit der Beschichtungsflüssigkeit (16) in Kontakt steht und so mit Hilfe einer Dialysespannungsquelle (42) zwischen der ersten Dialyseelektrode (36) und der zweiten Dialyseelektrode (40) eine Dialysespannung anlegbar ist.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodialyseeinrichtung (30) außerhalb des Tauchbeckens (14) angeordnet ist und über einen Entnahme- und Rückführkreislauf (24, 26, 28, 44) für die Beschichtungsflüssigkeit (16) mit diesem verbunden ist.
Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dialyseelektrode (40) zugleich zumindest eine Wand (80, 82; 90, 92, 94, 96) eines von der Beschichtungsflüssigkeit (16) durchströmbaren Behälters (32) der Elektrodialyseeinrichtung (30) bildet, in welchem die . Dialysezelle (34) angeordnet ist.
Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die. zweite Dialyseelektrode (40) ein, insbesondere wellenförmig, mäandrierendes Blech (80, 82; 90, 92, 94, 96) ist und dass in den von dem mäandrierenden Blech (80, 82; 90, 92, 94, 96) gebildeten Taschen (86; 98) jeweils eine Dialysezelle (34) angeordnet ist.
5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei nebeneinander verlaufende mäandrierende Bleche (90, 92, 94, 96) zwischen sich mehr als zwei parallel durchströmbare Strömungswege als Dialysebehälter (32) begrenzen, wobei in den dabei gebildeten Taschen (98) jeweils eine Dialysezelle (34) angeordnet ist.
6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dialysezelle (34) zusammen mit der zweiten Dialyseelektrode (40) im Tauchbecken (14) für die Gegenstände (12) angeordnet ist.
7. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dialyseelektrode (40) die Dialysezelle (34) im Wesentlichen umgibt und Öffnungen enthält, damit die Beschichtungsflüssigkeit (16) durch die zweite Dialyseelektrode (40) hindurch zur Austauschmembran (38) gelangen kann.
8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dialysezelle (34) eine Rundzelle ist und die zweite Dialyseelektrode (40) die Rundzelle röhrenförmig koaxial umgibt, wobei die zweite Dialyseelektrode (40) als Lochblech oder aschengeflecht ausgebildet ist.
9. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dialyseelektrode (40) aus Edelstahl oder aus iridiumbeschichtetem Titanblech gefertigt ist.
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