Verfahren und Vorrichtungen zum anodischen oder kathodischen Elektrolackieren von Hohlkörpern, insbesondere von Dosen

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zum anodischen oder kathodischen Elektrolackieren von Hohlkörpern, insbesondere von Dosen, wie Getränkedosen o.dgl. , mittels eines wasserlöslichen Lacks als Elektrolytflüssigkeit, die mit der Kathode oder Anode kontaktiert und in mindestens einem ununterbrochenen, eine leitende Verbindung herstellenden Strahl auf die die Anode oder Kathode bildenden Oberflächen der Hohlkörper geleitet wird.
Um mit einem derartigen Verfahren Hohlkörper in großer Stückzahl pro Zeiteinheit beschichten zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Hohlkörper (1) mit der Öffnung (3) nach unten über ein elektrisch leitenden Gitter (4) geschoben werden, wobei der Lack durch die freien Zwischenräume zwischen den Gitter- bzw. Roststäben in von unten aufsteigenden Strahlen in bzw. über die Hohlkörper gespült wird und dabei deren gesamte Innen- und Außenoberfläche mit einer ununterbrochenen Schicht bedeckt wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zum anodischen oder kathodischen Elektrolackieren von Hohlkörpern, insbesondere von Dosen, wie Getränkedosen o. dgl., mittels eines wasserlöslichen Lacks als Elektrolytflüssigkeit, die mit der Kathode oder Anode kontaktiert und in mindestens einem ununterbrochenen, eine leitende Verbindung herstellenden Strahl auf die die Anode oder Kathode bildenden Oberflächen der Hohlkörper geleitet wird.

[0002] Verfahren dieser Art und ebenso Vorrichtungen zu deren Durchführung sind bekannt. Die elektrophoetische Aufbringung des Beschichtungsmaterials wurde bisher im Sprüh-, Tauch- oder im Überflutungsverfahren durchgeführt. Die dazu erforderlichen Vorrichtungen sind konstruktiv relativ aufwendig, um die erforderliche ununterbrochene leitende Verbindung zwischen dem Lack und der damit zu beschichtenden Materialoberfläche herzustellen (siehe z.B. DE-AS 26 33 179 und DE-OS 25 48 414). Bei den bekannten Beschichtungsverfahren ist es ferner als nachteilig anzusehen, daß die Beschichtungszeit je Materialstück ziemlich lang ist, was dazu führt, daß in einer Fertigungsstraße, z.B. für Getränkedosen, einer Dosenherstellungsmaschine mehrere parallel arbeitende Beschichtungsvorrichtungen nachgeschaltet sein müssen.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das das anodische oder kathodische Elektrolackieren von Hohlkörpern, insbesondere von Dosen, in hoher Stückzahl pro Zeiteinheit durchzuführen gestattet und dafür keine technisch aufwendige Beschichtungsvorrichtung benötigt.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zu beschichtenden Hohlkörper mit der Öffnung nach unten über ein elektrisch leitendes Gitter oder Rost geschoben werden, wobei der Lack durch die freien Zwischenräume den Gitter- bzw. Roststäbe in von unten aufsteigenden Strahlen in bzw. über die Hohlkörper gespült wird und dabei deren gesamte Innen- und Außenoberfläche mit einer ununterbrochenen Schicht bedeckt wird.
Die weitere Ausbildung des Verfahrens geht aus den Unteransprüchen 2-7 hervor.

[0005] Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum anodischen Elektrolackieren ist gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) ein die zu lackierenden Hohlkörper tragendes Gitter, das mit den Hohlkörpern die Anode bildet,

b) ein die Kathode bildendes, unterhalb des Gitters befindliches Gehäuse mit darauf angeordneten Düsenröhren, die im Zwischenraum. und im Bereich der Oberkante der Gitterstäbe münden,

c) eine Auffangwanne, über der sich das Gehäuse und das Gitter befinden und die Bestandteil eines über das Gehäuse und die Düsenröhren geführten Lack-Kreislaufes ist, der in bekannter Weise eine Umwälzpumpe, einen Filter, gegebenenfalls einen Kühler und einen Vorratsbehälter aufweist.

[0006] Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum kathodischen Elektrolackieren entspricht im wesentlichen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum anodischen Elektrolackieren, weist jedoch zusätzlich zu deren Merkmalen einen durch das Gehäuse geführten Dialysekreislauf auf. Dabei ist das Gehäuse mittels einer Membran in einen oberen Innenraum und einen unteren Innenraum unterteilt, wobei der obere Innenraum mit den Düsenröhren und mit mindestens einer Lackzuleitung in Verbindung steht und der untere Innenraum eine die Anode bildende großflächige Elektrode enthält und über eine Anolytzuleitung und Anolytableitung mit dem Dialysekreislauf verbunden ist.

[0007] Weitere Vorrichtungsmerkmale, die sowohl die Vorrichtung zum anodischen als auch zum kathodischen Elektrolackieren betreffen, gehen aus den Unteransprüchen 12-17 hervor.

[0008] Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das Verfahren in Verbindung mit den vorgeschlagenen Vorrichtungen ein außerordentlich schnelles und wirtschaftliches Elektrolackieren von Hohlkörpern gestattet. Praktische Versuche haben gezeigt, daß das Verfahren zu einer erheblichen Einsparung von Lack führt (ca. 30-40%). Damit verbunden ist ein geringerer Lösungsmittelverbrauch, ferner die Einsparung von Energie, insbesondere von für das Trocknen benötigter Wärmeenergie. Das Verfahren verbindet also höchsten wirtschaftlichen Nutzen mit geringer Umweltbelastung.

[0009] Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend unter gleichzeitiger Erläuterung des Verfahrens beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Beschichtungsvorrichtung, die Teil einer Anlage zum anodischen Elektrolackieren ist,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Vorrichtung zum kathodischen Elektrolackieren,

Fig. 3 eine vergrößerte Seitenansicht einer Einzelheit aus Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie 3 in Fig. 3,

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Teilansicht der Fig. 3 und

Fig. 6 einen Ausschnitt aus Fig. 1 bzw. Fig. 2, in den die zur Verschiebung und Führung der Hohlkörper dienenden Mittel eingezeichnet sind.

[0010] Gemäß Fig. 1 ist ein metallischer Hohlkörper 1, hier eine Getränkedose, mit dem Boden 2 nach oben und der Öffnung 3 nach unten auf Gitterstäbe 4 aufgesetzt. Letztere sind hochkant nebeneinander und mit Abstand parallel zueinander angeordnet und mittels Abstandshaltern 6 und Gewindestiften mit Muttern 7 gehalten. Die den Hohlkörper 1 unterstützenden Oberseiten 5 der Gitterstäbe 4 sind schneidenartig ausgebildet, so daß zwischen dem Rand der Öffnung 3 des Hohlkörpers 1 und den Gitterstäben 4 eine praktisch punktförmige Berührung stattfindet, die einen sehr guten elektrischen Kontakt gewährleistet. Die Hohlkörper 1, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit hier nur einer dargestellt ist, werden in Richtung des Pfeiles K auf den schneidenartig ausgebildeten Oberseiten 5 der Gitterstäbe 4 entlang geschoben, wodurch sich anlagernde Lackreste ständig abgeschabt werden und somit stets eine metallische Berührung zwischen dem Öffnungsrand des Hohlkörpers 1 und den Gitterstäben 4 gewährleistet ist. Letztere bilden zusammen mit den Hohlkörpern 1 die Anode. Ein die Kathode bildendes, unterhalb des Gitters 4 befindliches Gehäuse 9 weist mehrere senkrecht darauf angeordnete Düsenröhren 8 auf, die im Zwischenraum und im Bereich der Oberkante 5 der Gitterstäbe 4 münden. Unter den Gitterstäben 4 und dem Gehäuse 9 befindet sich eine Auffangwanne 10, die Bestandteil eines über das Gehäuse 9 und die Düsenröhren 8 geführten Lack-Kreislaufes ist, der in bekannter - und deshalb hier nicht dargestellter - Weise eine Umwälzpumpe, einen Filter, gegebenenfalls einen Kühler und einen Vorratsbehälter aufweist.
Das Gehäuse 9 besteht aus einem einen umlaufenden Flansch 13 aufweisenden Oberteil 9a und einem einen umlaufenden Flansch 14 aufweisenden Unterteil 9b, die miteinander mittels in Bohrungen 15 der Flansche 13, 14 gesteckter, nicht dargestellter Schrauben verbunden sind.
Das Gehäuse 9 steht mit den Düsenröhren 8 und einer Elektrolytzuleitung 16a in Verbindung. Ferner ist eine Elektrolytrückleitung 16b vorgesehen, so daß für überschüssigen, nicht aus den Düsenröhren 8 austretender Lack bzw. Elektrolytflüssigkeit eine Umwälzung im Kreislauf möglich ist.
Im Innenraum des Gehäuses 9 ist eine nichtdargestellte großflächige Elektrode angeordnet, die das Gehäuse 9 zur Kathode macht und mit dem entsprechenden Pol einer Gleichspannungsquelle verbunden ist. Die Gitterstäbe 4 sind entsprechend mit dem anderen Pol dieser Gleichspannungsquelle verbunden.

[0011] Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung entspricht im wesentlichen Aufbau der Vorrichtung gemäß Fig. 1, weshalb hier dieselben Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Da die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum kathodischen Elektrolackieren vorgesehen ist, weist sie einen durch das Gehäuse 9 geführten Dialysekreislauf auf. Zu diesem Zwecke ist, wie die Fig. 3 und 4 zeigen, im Gehäuse 9 zwischen den Flanschen 13 und 14 eine Membran 12 angeordnet, die das Gehäuse 9 in einen oberen Innenraum 10 und einen unteren Innenraum 11 unterteilt. Der obere Innenraum 10 steht mit den Düsenröhren 8, sowie mit einer Lackzuleitung 16 und einer Lackableitung 20 in Verbindung, während der untere Innenraum 12 eine Anolytzuleitung 17 und eine Anolytableitung 18 aufweist. Diese Leitungen 17, 18 sind mit einem hier nicht dargestellten Dialysekreislauf verbunden, der dazu dient, die an der Anode gebildeten Säurereste zu entfernen.
Im unteren Innenraum 11 ist eine großflächige Elektrode 19 angeordnet, die in nicht dargestellter Weise in elektrischer Verbindung mit dem Pluspol einer Gleichspannungsquelle steht. Die Gitterstäbe 4 sind entsprechend mit dem Minuspol dieser nicht dargestellten Gleichspannungsquelle verbunden.

[0012] Die in der Fig. 5 gezeigte Teildarstellung des Gehäuses 9 zeigt, daß in die Düsenröhren 8 je eine zylindrische Schraubenfeder 21 bzw. 21a eingesetzt ist, wobei benachbarte Düsenröhren 8 abwechselnd mit einer rechtsdrehenden und einer linksdrehenden Feder versehen sind. Mittels dieser Feder wird bewirkt, daß die aus den Düsenröhren 8 aufsteigenden Lackstrahlen sich um ihre eigene Achse drehen. Praktische Versuch haben gezeigt, daß sich eine außerordentlich schnelle Befüllung des Hohlkörperinneren erzielen läßt, wenn der über der die Gitterstäbe geschobene Hohlkörper 1 auf mindestens drei Stäben aufsteht, d.h. der Hohlkörperinnenraum von mindestens zwei sich gegenläufig drehenden Lackstrahlen beaufschlagt wird.

[0013] Fig. 6 veranschaulicht in einer ausschnittsweisen Teildarstellung die Anordnung der zum Verschieben und Führen der Hohlkörper 1 dienenden Mittel. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird hier wiederum nur ein Hohlkörper 1 dargestellt. Er wird von einer Transportschnecke 22 in Richtung des Pfeiles K mit der Öffnung 3 nach unten auf den Gitterstäben 4 verschoben, wobei er auf der der Transportschnecke 22 abgewandten Seite von einer Führungsleiste 23 geführt ist. Oberhalb des Hohlkörpers 1 ist eine Niederhalteleiste 24 angeordnet, die dafür sorgt, daß er von den aufsteigenden Lackstrahlen nicht von den Gitterstäben 4 abgehoben wird.
Während des Durchlaufens des Hohlkörpers über die Gitterstäbe 4 wird auch seine Außenoberfläche von dem aus den Düsenröhren 8 austretenden Lack überflutet und beschichtet.

[0014] Wie bereits schon erwähnt, stellen die Fig. 1, 2 und 6 nur einen Ausschnitt aus einer Gesamtanlage dar, über deren Gitter 4 eine große Zahl hintereinander und nebeneinander mit der Öffnung nach unten stehend angeordneter Hohlkörper in Richtung des Pfeiles K verschoben werden. Die Gesamtanlage ist in bekannter Weise aufgebaut und umfaßt eine Förderanlage mittels derer die zu beschichtenden Hohlkörper durch eine Vorbehandlungsanlage zum Reinigen, Entfetten und Erzeugen von Konversionsschichten, ferner durch eine Spülzone, einen Trockner und schließlich nach dem Beschichten erneut durch eine Spülzone und einen Trockner sowie einen Lackeinbrennofen transportiert werden.

Ansprüche

1. Verfahren zum anodischen oder kathodischen Elektrolackieren von Hohlkörpern, insbesondere von Dosen, wie Getränkedosen o. dgl., mittels eines wasserlöslichen Lacks als Elektrolytflüssigkeit, die mit der Kathode oder Anode kontaktiert und in mindestens einem ununterbrochenen, eine leitende Verbindung herstellenden Strahl auf die die Anode oder Kathode bildenden Oberflächen der Hohlkörper geleitet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hohlkörper mit der Öffnung nach unten über ein elektrisch leitendes Gitter oder Rost geschoben werden, wobei der Lack durch die freien Zwischenräume zwischen den Gitter- bzw. Roststäben in von unten aufsteigenden Strahlen in bzw. über die Hohlkörper gespült wird und dabei deren gesamte Innen- und Außenoberfläche mit einer ununterbrochenen Schicht bedeckt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hohlkörper auf dem Gitter oder Rost taktweise oder stetig verschoben werden.

3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die aufsteigenden Lackstrahlen um ihre eigene Achse drehen.

4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils benachbarte Lackstrahlen sich gegenläufig drehen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lackstrahlen einen Austrittsdruck von weniger als 1 bar (= 0,1 MPa) haben.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Innenraum der Hohlkörper von den aufsteigenden Lackstrahlen kurzzeitig völlig befüllt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurg gekennzeichnet,
daß die Füllzeit ca. 15-20 ms (Millisekunden) beträgt.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum anodischen Elektrolackieren nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) ein die zu lackierenden Hohlkörper (1) tragendes Gitter (4), das mit den Hohlkörpern die Anode bildet,

b) ein die Kathode bildendes, unterhalb des Gitters (4) befindliches Gehäuse (9) mit darauf angeordneten Düsenröhren (8), die im Zwischenraum und im Bereich der Oberkante (5) der Gitterstäbe (4) münden,

c) eine Auffangwanne (10), über der sich das Gehäuse (9) und das Gitter (4) befinden und die Bestandteil eines über das Gehäuse (9) und die Düsenröhren (8) geführten Lack-Kreislaufes ist, der in bekannter Weise eine Umwälzpumpe, einen Filter, gegebenenfalls einen Kühler und einen Vorratsbehälter aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (9) und die Düsenröhren (8) aus Isoliermaterial bestehen und die Kathode von einer im Gehäuse (9) angeordneten großflächigen Elektrode gebildet ist.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum kathodischen Elektrolackieren nach den Ansprüchen 1 bis 7,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) ein die zu lackierenden Hohlkörper (1) tragendes Gitter (4), das mit den Hohlkörpern die Kathode bildet,

b) ein die Anode enthaltendes, unterhalb des Gitters (4) befindliches, aus Isoliermaterial bestehendes Gehäuse (9) mit darauf angeordneten Düsenröhren (8), die im Zwischenraum und im Bereich der Oberkante (5) der Gitterstäbe (4) münden,

c) eine Auffangwanne (10), über der sich das Gehäuse (9) und das Gitter (4) befinden und die Bestandteil eines über das Gehäuse (9) und die Düsenröhren (8) geführten Lack-Kreislaufes ist, der in bekannter Weise eine Umwälzpumpe, einen Filter, gegebenenfalls einen Kühler und einen Vorratsbehälter aufweist, und

d) einen durch das Gehäuse (9) geführten Dialysekreislauf.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (9) mittels einer Membran (12) in einen oberen Innenraum (10) und einen unteren Innenraum (11) unterteilt ist, wobei der obere Innenraum (10) mit den Düsenröhren (8) und mit mindestens einer Lackzuleitung (16) in Verbindung steht und der untere Innenraum (11) eine die Anode bildende großflächige Elektrode (19) enthält und über eine Anolytzuleitung (17) und eine Anolytableitung (18) mit dem Dialysekreislauf verbunden ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand der Gitterstäbe (4) voneinander so gewählt ist, daß die darüber geschobenen Hohlkörper (1) auf mindestens drei Stäben aufstehen, d.h. der Hohlkörperinnenraum von mindestens zwei sich gegenläufig drehenden Lackstrahlen beaufschlagt wird.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß in die Düsenröhren (8) je eine zylindrische Schraubenfeder (21) bzw. (21a) eingesetzt ist, wobei benachbarte Düsenröhren (8) abwechselnd mit einer rechtsdrehenden und einer linksdrehenden Feder versehen sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberseite (5) der Gitterstäbe (4) schneidenartig ausgebildet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Verschieben der Hohlkörper (1) mindestens eine Transportschnecke (22) vorgesehen ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hohlkörper (1) auf der der Transportschnecke (22) abgewandten Seite von einer Führungsleiste (23) geführt sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß oberhalb der über das Gitter (4) geführten Hohlkörper (1) mindestens eine Niederhalteleiste (24) angeordnet ist.

Zeichnung