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.