DE2006086A1

DE2006086A1 - Verfahren und Anlage zum Einstellen der Konzentration von in einer Überzugs lösung enthaltenen Überzugsmaterialien, die auf elektrischem Wege auf einem elektrisch leitenden Gegenstand niedergeschlagen werden, während der Gegenstand in der Lösung eingetaucht ist

Info

Publication number: DE2006086A1
Application number: DE19702006086
Authority: DE
Inventors: George Grant; Orem Donald Eugene; Indianapolis Ind. Gordon (V.St.A.). P B44d I-34
Original assignee: Ransburg Corp
Current assignee: Ransburg Corp
Priority date: 1969-02-13
Filing date: 1970-02-11
Publication date: 1970-10-08
Also published as: US3627661A; CA941936A; DE2006086B2; JPS516708B1; DE2006086C3; GB1302926A

Description

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT · MDNCHEN HAMBURG TELEFON: 395314 2000 HAMBURG 50, ß 9 -,« TELEGRAMME: KARPATENT KÖNIGSTRASSE 28 3. £i /U

W. 24 035/69

Ranstmrg Electro-Coating Corp., Indianapolis, Indiana (V.St.A.)

Verfahren und Anlage zum Einstellen der Konzentration von in einer Überzugslösung enthaltenen Überzugsmaterialien, die auf elektrischem Wege auf einem elektrisch leitenden Gegenstand niedergeschlagen ■werden, während der Gegenstand in der Lösung eingetaucht ist.

Die^rfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anlage zum Einstellen der Konzentration einer Überzugslösung, welche dazu verwendet wird, ein Überzugs mate rial auf elektrophoretischein Wege auf einem elektrisch leitenden Substrat oder Gegenstand niederzuschlagen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine elektronische Einrichtung zum Regeln der Betätigung einer Vorrichtung,welche das Strömen des Überzugsmaterials aus einem Vorratsbehälter zu einer Überzugslösung bewirkt, um dadurch die Konzentration des Überzugsmaterials in der ÜberzugsIosung innerhalb gewünschter Konzentrationsgrenzen selbsttätig, zu steuern.

Das Anlegen eines Gleichstromes an ein Paar Elektroden, die in eine Überzugslösung eingetaucht sind,

η 0.084-1 /1630

welche eine Susperäon von kolloidalen Teilchen enthält, die in einem flüssigen"Medium von relativ hoher Dielektrizitätskonstante dispergiert sind, bewirkt, daß eine elektrochemische Reaktion eintritt. Die elektrochemische -Keaktion umfaßt das Wandern der kolloidalen Teilchen unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes in einem flüssigen Medium. Die elektrochemische Reaktion ist als -Elektrophorese bekannt. Während des elektrophoretischen N-iederschlagvorganges werden die suspendierten kolloidalen Teilchen von der eingetauchten Elektrode, deren Polarität der Polarität der kolloidalen Teilchen entgegengesetzt ist, angezogen und haben das Bestreben, an ihr anzuhaften.

Ein Behälter aus elektrisch leitendem Material kann zur Kathode gemacht werden, und der durch die Überzugslösung innerhalb des Behälters zu überziehende/leitende Gegenstand kann zur Anode gemacht werden. Bs kann auch der Behälter aus einem zweckentsprechenden isolierenden Material hergestellt sein, und eine Kathode kann in die Überzugslösung eingetaucht sein, in welcher der leitende Gegenstand die Anode bildet. D_er Strom für die ; Anlage wird von einer geeigneten Gleichstromquelle ι geliefert. Die Überzugslösung enthält gewöhnlich ein Überzugpnaterial, wie z.B. suspendierte Teilchen von

j Pigmenten, Harzen ud. dgl., welche eine vorherrschend negative Ladung tragen. Die negativ aufgeladenen Teilchen des Überzugsmaterials werden von dem eingetauchten positiv aufgeladenen leitenden Substrat oder Gegenstand angezogen. Bei der Berührung mit dem leitenden Substrat oder Gegenstand wird die von den Teilchen getragene Ladung beseitigt, und die Teilchen aus Dberzugsmaterial haben das Bestreben, auf dem leitenden Gegenstand zu koagulieren. Das elektrophoretisch^ Niederschlagen des Überzugsmaterials auf den eingetauchten Gegenstand setzt sich fort, bis ein

009841/1630

2006Q86

koherenter, im wesentlichen gleichförmiger Film aus Oberzugematerial den Gegenstand bedeckt.

^Äine Elektrophorese ist mit einer großen Zahl von Überzugsmaterialen, einschließlich Feststoffharzen, Emulsionen, makromolekularen Lösungen ud.dgl. möglich. Die Auswahl des zu verwendenden Überzugsmajberials zum überziehen des Gegenstandes scheint einen Einfluß auf die Dicke des Filmes aus Überzugsmaterial zu haben, der auf dem Gegenstand niedergeschlagen werden kann, ferner auf die Qualität des Oberflächenfinish des Filmes aus Überzugsmaterial und auf die Fähigkeit des Überzugsmaterials, eich an scharfen Kanten od. dgl. des Gegenstandes niederzuschlagen. Im allgemeinen Überziehen Emulsionen und kolloidale Suspensionen den Gegenstand schneller als verschiedene andere Typen von Überzugsmaterialien, jedoch scheinen sie Frenzen zu haben, wenn sie zum überziehen von Gegenständen verwendet werden, welche scharfe Ecken oder Kanten haben.

Weitere Faktoren, welche den elektrophoretischen Niederschlagsvorgang beeinflussen können, sind u. a. die elektrischen Eigenschaften der Gleichstromenergiequelle, die Zeitdauer des Eintauchens des leitenden Gegenstandes in die Überzugslösung, während Strom aus der Gleichstromquelle zu ihm fließt, die Geometrie des Gegenstandes, die Art und das Ausmaß der Vorbehandlung, welche die.Oberflächen des Gegenstandes erfahren haben, bevor er in die überzugslöaung eingetaucht wird, die Konzentration des Überzugsmaterials in der Überzugslösung, die Stromdichte u. dgl.

Falls einer der verschiedenen vorgenannten Faktoren sich ändert, können die Qualität und die Dicke des Überzugsfilmes, der auf dem Gegenstand niedergeschlagen worden ist, sich stark ändern. Wenn sich beispielsweise die Stromdichte ändert, ändert sich die Menge des auf dem Gegenstand je Zeiteinheit niedergeschlagenen

0098 Al/1630

Materials; falls die Konzentration dee Oberzugsmateriala unter einen Mindeetwert fällt, kann die Menge dee auf dem Gegenstand niedergeschlagenen tfberzugsmateriale nicht ausreichend eein, um den Gegenstand in der Zeitdauer einwandfrei zu überziehen, während welcher er in die Überzugslösung eingetaucht ist. Daher ist ein unvertretbares Ausmaß an überwachung seitens des Bedienenden während des elektropho-retischen Niederschlagvorganges erforderlich, um zu gewährleisten, daß die Konzentration der Überzugsmafcerialien in der überzugslösung nicht unter einen bestimmten Pegel erschöpft wird, was notwendig ist, um einen zufriedenstellenden Niederschlag dee überzugsmateriale auf dem Gegenstand zu erreichen.

Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren und eine Anlage zu schaffen, welche die oben genannten Schwierigkeiten vermeiden*

Weiterhin will die Erfindung eine Anlage schaffen, welche die Konzentration einiger der Bestandteile einer Überzugslösung während des Vorganges des Überziehens eines Substrats oder Gegenstandes durch Zugabe von Bestandteilen zu der überzugβlösung im wesentlichen selbsttätig einstellt.

Weiterhin soll eine Anlage zum Einstellen der Konzentration einer Oberzugslösung geschaffen werden, welche weniger Aufmerksamkeit seitens des Bedienenden erfordert, als sie bei bekannten Vorrichtungen erforderlich war.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine elektronische Anlage zu schaffen, welche die Konzentration einer Überzugslösung einstellt.

Weiterhin soll eine elektronische Anlage zum Einstellen der Konzentration einer Oberzugslösung geschaffen werden, welche auf die Geschwindigkeit reagiert, mit der das überzugsmaterial der Überzugslösung sich in dieser erschöpft. *

009 8 4 1 / 1630

Eine weitere -Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Einstellen der Konzentration der Beständteile einer Überzugslösung zu sc^hjffen.

Die Erfindung will weiterhin eine elektronische Anlage zum Einstellen der Konzentration einer Überzug slö sung" schaffen, die auf das Ausmaß bzw. die Geschwindigkeit des Niederschlagens des Überzugsmaterials je Zeiteinheit anspricht.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine elektronische Anlage zu schaffen, welche die ■ Konzentration einer Überzugslösung einstellt, die in einem elektrophoretischen Niederschlagsverfahren verwendet wird.

Schließlich bezweckt die Erfindung, eine elektronische Anlage zum Einstellen der Konzentration einer elektrophoretischen Überzugslösung zu schaffen, die wirtschaftlich herzustellen und billig zu betreiben ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

I¹Ig. 1. ist eine teilweise schematisch und teilweise im Schnitt wiedergegebene Seitenansicht einer elektrophoretisch arbeitenden Anlage, welche die Anwendung der Erfindung mit der Anlage veranschaulicht.

Fig. 2 ist ein elektrisches Biockdiagramm, welches die Anlage zum Einstellen der Konzentration einer Überzugs lösung wiedergibt., ' Fig. 3 ist ein elektrisches Schaltschema, welches eine einer Mehrzahl von in Kaskade angeordneten Fllp^-Flop-Schaltungen zeigt, die bei einem in Fig. 2 wiedergegebenen voreingestellten Zähler verwendet werden. . Allgemein ausgedrückt, bezieht sich die Erfindung auf eine Anlage und ein Verfahren zum Einstellen der Konzentration der tiberzugsmaterialien'in einer Überzugs-

00984 1/1630

lösung. Sie Überzugs lösung enthält ein Überzugaaaterial, das auf elektrischem Wege auf einem elektrisch leitenden Gegenstand niedergeschlagen werden soll, während der G-egenstand durch die Lösungjhindurchgeführt wird.

Die Anlage enthält eine erste Einrichtung sua Steuern des Stromflusses aus einer Gleichströmenergiequelle zu der Überzugslösung. Die erste Einrichtung kam Attagangs impulse erzeugen, die dem Stromfluß aus der Energiequelle zu der überzugslösung proportional sind. Die erste Einrichtung kann einen Nebenschlufiteil, einen linearen Verstärker und einen Integrator enthalten, die in Reihe geschaltet sind.

Eine zweite Einrichtung ist mit der ersten Einrichtung verbunden und kann einen Ausgangsimpuls liefern, wenn die -Ausgangsimpulse der zweiten Einrichtung einen vorbestimmten lert überschreiten. Die zweite Einrichtung kann einen vorher eingestellten Zähler enthalten.

Eine dritte Einrichtung ist mit der zweiten Einrichtung verbunden und kann in einer ersten Sichtung zählen, wenn ihr die Ausgangsimpulse der zweiten Einrichtung aufgedrückt werden. Die dritte Einrichtung kann einen umkehrbaren Zähler enthalten. Eine vierte Einrichtung ist mit der dritten Einrichtung verbunden. Die dritte Einrichtung kann eine Betätigung der vierten Einrichtung bewirken, wenn die dritte Einrichtung in der ersten Richtung zählt. Die vierte Einrichtung kann einen Impuls an die dritte Einrichtung liefern, wodurch. veranlaßt wird, daß die dritte Einrichtung in der Sichtung zählt, die zu der Richtung der Ausgangsiepulae der zweiten Einrichtung entgegengesetzt ist. Die vierte Einrichtung wird unwirksam gemacht, wenn der Zählwert der dritten Einrichtung ein vorbestimmter Zählwert ist. Die betätigte vierte Einrichtung kann eine ffoefsugematerialpumpe betätigen, welche ihrerseits bewirken kann,

009841/1630

__τ.- 2005086

daß ein ttbereugematerial in einen Überzugebehälter eingeführt wird, wodurch die Koncentration dee überzugsBattrials in dar überztfelösung eingestellt.wird. Bit titrte linrichtung kann eine Programmiererrichtung, wie z.B. einen Nockeneeitgeber u. dgl., enthalten.

QtBaB fig· 1 kann eine Mehrzahl von leitenden Gegenetänden 10, wie Äubehörgehättsen, Automobilwarngeräten, AluBiniueeitrudern für Fensterrahmen u. dgl., an einer zweckentsprechenden Fördervorrichtung 11 Bitttlt tints Hängermeohaniemue 12 aufgehängt werden. Statt der Fördervorrichtung kann auch eine zweckentepreohende Vorrichtung sur Bearbeitung von Einzelteilen verwendet werden· Dar leitende öegenetand 10 kann aus Sieen, Stahl, Kupfer, Zink, Meeting, Zinn_r Hiekel, Chrom, lluainium ud. dgl. hergestellt aein.

Die Fördervorriehtung 11 kann eine Führungsbahn 60 und tine geeignete Hänger-Antriebavorrichtung (nicht dargestellt) aufweisen, welche dasu verwendet werden kann, die leitenden Gegenstände 10 längs eines Weges, der durch die Formgebung der Führungebahn derFördervorrichtung beetiant ist, zu transportieren. Der Hängβr-BSOhanissus 12 kann eine Mehreahl von Bädern 50, mit den Bädern 50 verbundene Aufhängemittel 51, einen Isolierteil 13, der Bit den Aufhängemitteln 51 verbunden ist; und eine Kontaktplatte H enthalten, welohe Bit dem Isolierteil 13 verbunden ist. Sine Verbindung der Kontaktplatte 14 swischen dem leitenden Öegenetand 10 und dem laolierteil 13 des Hängermechanisaue 12 dient dasu, die Kontaktplatte 14 von der Fördervorrichtung 11 elektrisch su isolieren, so daß die Fördervorrichtung nicht als Stromleitung dient. Der Isolierteil 13kann aus irgendeinem zweckentsprechendem nicht-leitenden Material von ausreichender Festigkeit, wie Polytetrafluoräthylen o. dgl., hergestellt sein.

009841/1630

Die Kontaktplatte 14 kann aus irgendeinem zweckentsprechenden elektrisch leitenden, nicht korrosiven Metall, wie rostfreiem ^tahl u. dgl., bestehen.

Die leitenden Gegenstände 10 werden längs des Weges, der durch die formgebung der Führungsbahn 60 der Fördervorrichtung 11 bestimmt ist, zu einem Kessel oder Behälter 16 vorbewegt, der eine Überzugslösung 15 enthält. Die Überzugslösung kann ein zweckentsprechendes Überzugsmaterial aus negativ aufgeladenen Harzen und Pigmenten enthalten, das auf den aufgeladenen Gegenständen 10 während der Zeitdauer niedergeschlagen werden soll, während welcher jeder der aufgeladenen Gegenstände in die Überzugslösung eingetaucht ist. Der Behälter 16 kann aus einem zweckentsprechenden, nicht korrodierenden elektrisch leitenden Material, wie rostfreiem ätahl o. dgl., bestehen. Der Behälter 16 kann mit den negativen Anschluß einer Gleichstromquelle 16 durch eine Leitung, z.B. einem Kupferdraht od. dgl., verbunden sein. Wenn der Behälter 16 mit dem negativen Anschluß der Energiequelle 18 verbunden ist, dient der Behälter während des elektrophoretischen Niederschlagvorganges als Kathode.

Eine Sammelschiene 17 ist nahe der Fördervorrichtung 11 und nahe dem Rand des Behälters 16 in solcher Weise angeordnet, daß die Kontaktplatte 14 jedes Hängermechanismus 12 mit der sammelschiene 17 während der Zeitdauer in Eingriff steht, während welcher die Gegenstände 10 in die Überzugslösung 15 eingetaucht sind. Die Sammelschiene 17 ist in Fig. als mit dem positiven Anschluß der Gleichstromquelle 18 verbunden dargestellt und bildet daher eine Anodenschiene. Jeder Gegenstand 10 wird während der Zeitdauer positiv aufgeladen, während welcher die Kontaktplatte 14 des Hängermechanismus mit der Anodenschiene in Berührung steht. Die suspendierten Teilchen des überzugs-

0098A1 /1630

materials, z.B. negativ aufgeladene Teilchen von Harzen und Pigmenten, werden von dem in die Überzugslösung eingetauchten positiv geladenen Gegenstand der angezogen und auf ihm niedergeschlagen. Die auf jedem Gegenstand niedergeschlagenen Teilchen haben das Bestreben, zu koagulieren. Der elektrophoretische Vorgang wird fortgesetzt, bis ein im wesentlichen gleichförmiger Film aus Überzugsmaterial die Metallflächen des Gegenstandes bedeckt.

Bei einer abgewandelten Ausführungsfοrm kann due Fördervorrichtung 11 geerdet sein, so daß der Isolierteil 13 und die Mittel, welche die Gegenstände 10 mit dem positiven Anschluß der Gleichstromquelle 18, wie die Sammelschiene 17 u. dgl, elektrisch verbinden, in Wegfall gelangen. Bei dieser Ausführungsform ist die Kathodenelektrode von dem Behälter 16 getrennt. Der Behälter 16 ist geerdet. Die Kathodenelektrode ist in die Überzugslösung eingetaucht und mit dem negativen ^: Anschluß der Energiequelle 18 verbunden. Die Gegenstände 10 sind mit der Fördervorrichtung 11 direkt verbunden, doh. der Isolierteil 13 ist weggelassen, und die Fördervorrichtung 11 ist mit Erde und dem positiven Anschluß der Energiequelle 18 verbunden.

Bei einer Anlage zum Behandeln von Einzelstücken kann es, obwohl dies nicht unbedingt notwendig ist, erwünscht sein, eine Energiesteuereinrichtung 19 zwischen der Gleichstromenergiequelle 18 und der Anoden- und der Kathodenelek'trode vorzusehen. Die Steuereinrichtung 19 kann die an die Anode- oder Sammelschiene 17 angelegte Spannung erhöhen, wenn sich der spezifische Widerstand des Gegenstandes 10 zufolge Niederschiagens von Überzugsmaterialien aus der Lösung auf ihm vergrößert. Das Anlegen einer erhöhten Spannung an die Anode wirktdem sich vergrößernden spezifischen Widerstand des Gegenstandes entgegen und ergibt eine im wesentlichen gleichbleibende Stromdichte.

00 9 8 AT / 1 6 3 0

Im allgemeinen läßt sich das auf jedem leitenden Gegenstand 10 niedergeschlagene Oberzugsmaterial durch Waschen des überzogenen Gegenstandes mit Wasser unmittelbar nach seiner Herausnahme aus der Überzugslösung nicht entfernen. Ss ist erkennbar, daß das elektrophoretisch^ Verfahren zum Niederschlagen eines Oberzugamaterials auf den leitenden Gegenständen 10 alle Vorteile des Tugchprozesses und den zusätzlichen Vorteil aufweist, daß ein dünner·, im wesentlichen gleichförmiger Niederschlag aus Überzugsmaterial erzeugt wird, der frei von zurückgehaltenen Lösungsmitteln ist, woraus sich gegenüber einem üblichen Taucnprozeß Ersparnisse an Färbüberzugβmaterial ergeben. Der überzogene Gegenstand kann in Wasser gespült werden, welches die Tauchbadkomponente des niedergeschlagenen Überzuges entfernt, jedoch den auf elektrischem Wege niedergeschlagenen überzug nicht nachteilig beeinflußt.

Eine Pumpe 21, die von einer zweckentsprechenden Energiequelle (nickt dargestellt) betätigbar ist, kann zwischen einem Vomischbehälter 22 und einer Einrichtung 27 zum Zuführen von Überzugsmaterial über Eohrleitung 61 und 62 angeordnet sein. Der Vomischbehälter 22 und die Leitungen 61 und 62 können aus einem beliebigen zweckentsprechenden Material hergestellt sein, das mit dem Überzugsmaterial chemisch nicht reagiert, wie z.B. aus rostfreiem Stahl, einem Kunststoff od. dgl. Die Betätigung der Pumpe 21 bewirkt, daß sie Überzugsmaterial aus der Einrichtung 27 dem Vormischbehälter über die Leitungen 61 und 62 mit einer vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit zuführt.

Eine Leitung 63, weldhe mit dem Überzugsmaterial chemisch nicht reagiert, kann mit dem die Überzugslösung enthaltenden Behälter 16 und dem Vormischbehälter 22 verbunden sein, um einen Gravitationsfluß von Über-

00984 1/1630

_ _t1 _ 2006Q86

zugslöeung 15 aus dem Behältex 16 in den Vorinischbehälter 22 zu ermöglichen. Bei einer abgewandelten Ausführungsform kann die Lösung 15 vermittels einer zweckentsprechenden (nicht dargestellten) Pumpe intermittierend aus dem Behälter 16 abgezogen und über die Leitung 63 in den Vofischbehälter 22 zurückgeführt werden·

Eine Pumpe 26, die von einer zweckentsprechenden Energiequelle (nicht dargestellt) betätigbar ist, kann mit dem Vomischbehälter 22 und dem die Überzugslösung enthaltenden Behälter 16 über Bohrleitungen 23 und 24 verbunden sein, die aus einem beliebigen zweckentsprechenden Material hergestellt sein können, das mit der überzugsIosung chemisch nicht reagiert. Die Pumpe 26 kann eine Zentrifugalpumpe sein, welche die Überzugslösung aus dem Vormischbehälter 22 kontinuierlich oder intermittierend in den Behälter 16 zurückführen kann.

Ein zweckentsprechendes Rührwerk 25 kann verwendet werden, um das in dem Vormischbehälter 22 befindliche Oberzugematerial umzurühren. Das Rührwerk kann je nach Wunsch intermittierend oder kontinuierlich angetrieben werden.

Das Inwirkungsetzen der Pumpe 21 durch einen Bedienenden, das auf der angenommenen Verbraushsgeschwindigkeit des Überzugsmaterials oder der kontinuierlichen Ergänzung des Überzugsmaterials aus der Zufuhreinrichtung27 mittels der Pumpe 21 basiert, kann eine ungenaue Steuerung der Konzentration der Bestandteile der Überzugslösung 15 ergeben. Eine nicht genaue Steuerung der Konzentration der Bestandteile der Überzugslösung kann dazu führen» daß ein geringerer als der gewünschte Überzugsfilm auf dem Gegenstand 10 niedergeschlagen wird. Eine Einstellung der Konzentration der Überzugslösung durch Zugabe von Überzugsmaterial ist notwendig, um die richtige Dicke des

00 98 4 1 /1630

200608G

Überzugamaterialsfilms auf dem Gegenstand zu erhalten. Eine selbsttätige Ergänzung des erschöpften Überzugsmafcerials vor dem Zeitpunkt, an welchem die Konzentration des Überzugsmajterials in der überzugelösung einen kritischen Pegel erreicht, würde einen kontinuierlichen Ablauf des elektrophoretischen Prozesses ermöglichen.

Es wurde gefunden, daß eine genauere Steuerung der Konzentration der Bestandteile der Überzugslösung erhalten werden kann, wenn eine elektronische Vorrichtung 20 verwendet wird, die zwischen den als Kathode wirkenden Behälter 16 und die Pumpe 21 geschaltet ist. Die elektronische Vorrichtung 20 spricht auf den .Amperestunden-Wert des Stromes an, welcher durch die Überzugslösung hindurchfließt. Die elektronische Vorrichtung bewirkt, daß die Pumpe 21 nach dem Durchgang eines Stromes durch die Lösung der einer vorbestimmten Anzahl von Amperestunden entspricht, angetrieben wird. Diese Anzahl von Amperestunden ist der Menge des Überzugsmaterials, die aus der Überzugslösung je Zeiteinhuit niedergeschlagen wird, proportional, falls der pH-Wert, die Leitfähigkeit, die Temperatur und die Konzentration der Überzugslösung im wesentlichen konstant gehalten werden.

Wie in Fig. 2 dargestellt, enthält die elektronische Vorrichtung 20 einen Nebenschluß 28, der in Serie zwischen den negativen Anschluß der Energiesteuereinrichtung 19 und den Lösungsbehälter 16 geschaltet ist. Der Nebenschluß 28 kann aus irgendeinem zweckentsprechenden, einen geringen Widerstand aufweisenden Metall, wie z.B. einem streifen aus Kupfer od. dgl., bestehen. Der Widerstand des Nebenschlusses 28 soll derart sein, daß der maximale Spannungsabfall an dem Nebenschluß 50 Millivolt oder weniger beträgt. l>er Spannungsabfall von 50 Millivolt an dem Nebenschluß 28

0098A1 / 1630

iat dem Strom proportional, der zwischen dem positiv aufgeladenen Gegenstand 10 und dem negativ aufgeladenen Behälter 16 fließt.

Ein Linearverstärker 29 der elektronischen Vorrichtung 20 ist über den Nebenschluß 28 geschaltet. Ein ■befriedigend' arbeitender Linearverstärker ist ein solcher, der ein im wesentliches lineares .Ausgangssignal liefert, z.B. der "Acromag-Model-394^H-Signalkonditionierungs-Verstärker. Der Linearverstärker 29 kann einen einstufigen Isolationsverstärker enthalten, der so ausgeführt ist, daß er das Gleichstromsignal von 50 Millivolt oder weniger, das an dem Nebenschluß 28 erzeugt wird, auf ein -Ausgangssignal von 6 Volt oder weniger verstärkt.

Ein Integrator 30 der elektronischen Vorrichtung ist mit dem Aisgang des Linearverstärkers 29 verbunden. Der Integrator 30 wandelt das -Ausgangssignal von 6 Volt oder weniger des Linearverstärkers 29 in ein pulsierendes Ausgangssignal um. Das pulsierende Ausgangssignal des Integrators 30 ist proportional dem Intggral des von dem Linearverstärker gelieferten Gleichstromausgangssignals, mal der Zeitdauer, während welcher das Ausgangssignal an den ^USgangsanBchlüssen des Linear-Verstärkers 29 vorhanden ist. Ein befriedigend arbeitender Integrator ^; ist ein "Acromag"-Zungenschalter-Integrator Modell 1301. Ein solcher Integrator (nicht dargestellt) enthält einen Motor, einen Getriebezug, Magnete und einen Zungenschalter. Die Ausgangswelle des Motors dreht kleine Magnete, welche den Zungenschalter betätigen. Bei"jeder Umdrehung der Welle des Motors erfolgen zwei Kontakt schließ· vorgänge, um Impulse zu erzeugen, welche dem Integral des von dem Linear^verstärker 29 gelieferten Gleichstromsignal proportional ist. "■.""■

Ein vorher eingestellter Zähler 31 der elektronischen Vorrichtung 20 ist mit dem Ausgang des Integrators

009841/1630

verbunden. Der Zähler 31 kann ein voreingestellter binärer Zähler sein, der so ausgebildet ist, daß er einen Ausgangsimpuls liefert, wenn die Anzahl der von dem Integrator 30 dem voreingestellten Zähler 31 zugeführten Eingangsimpulse einen vorbestimmten Zahlwort erreicht. Beispielsweise kann der voreingestelite Zähler 31 für je fünfzig Eingangsimpulse, welche ihn von dem Integrator 30 zugeführt werden, einen Ausgangsimpuls liefern.

Der voreingestellte Zähler 31 kann eine Hehrzahl von in Kaskade angeordneten Flip-Plop-Schaltungen enthalten. Ein Beispiel einer solchen flip-flop-Sehaltung ist in Bg. 3 dargestellt und allgemein mit 40 be-

zeichnet. Die Plip-ilop-Schaltung 40 kann einen Schalter 41 enthalten, deesen Kontakt 41' mit dem positiven Pol einer Gleichstromquelle 42 verbunden ist. $er negative Pol der Gleichstromquelle 42 ist einerseits über einen Widerstand 44 und eine mit ihm in Reihe liegende Diode 45 mit einem Punkt 43 und andererseits über einen Widerstand 47 und eine mit ihm in Reihe liegende Diode 48 mit einem Punkt 46 verbunden, line weitere Diode 49 ist zwischen den Punkt 46 und einen Punkt 55 geschaltet. Die Spule 50 eines Relais ist an die Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand 47 und der Diode 48 und an den Punkt 55 angeschlossen. Eine Diode 51 ist mit dem Punkt 55 und dem Punkt 43 verbunden. Die Spule 52 eines weiteren Relais ist an die Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand 44 und der Diode 45 und an den Punkt 55 angeschlossen. Ein erster Relaiskontakt 52·, der der Spule 52 arbeitsmäßig zugeordnet ist, ist mit dem Punkt 43 und mit dem Schalter 41 verbunden. Ein zweiter Relaiskontakt 52", der ebenfalls der Spule 52 arbeitsmäßig zugeordnet ist, ist mit dem Punkt 46 und mit dem Schalter 41 verbunden. Ein Relaiskontakt 50', der der Spule 50 arbeits-

00 98A 1 / 1 630

-1 s.-

ZOO 6086

mäßig «ugeordnet let, let an die Verbindungsstelle «wischen den Inoden der Dioden 49 und 51 und an den Kontakt 41' dee Schalters 41 angeschlossen.

BeIa Arbeiten der Ilip-Flop-Sehaltung 40 bewirkt das Schließen des Schalters 41, daß Strom von der Gleichstromquelle 42 über den bereits geschlossenen Relaiekontakt 52 V zu. dem Funkt 43 und von da über die Diode 51 SU dem Punkt 55 fließt. Be i_Bt ersichtlich, daß die Kathoden der Dioden 49 und 51 sich im wesentlichen auf dem gleichen Spannungspegel befinden. Die Diode 49 verhindert jedoch, daß Strom von dem Punkt 55 durch sie hindurch fließt, so daß der Strom von dem Punkt 55 durch die Spule 50 hindurchfließt, wodurch das betreffende Relais erregt und sein Kontakt 50' geschlossen irird· Wie dargestellt, ist die Diode 45 der Spule 52 des anderen B₆IaIe parallel geschaltet, und daher wird, solange der Schalter 41 geschlossen ist, dieses Relais nicht erregt. Wenn jedoch der Schalter 41 geöffnet wird, wirkt die Diode 45 nicht länger ale Nebenschluß an der Spule 52, und die Spule 52 wird erregt. Die Flip-Flop-Schaltung 40 hat nun einen eingestellten Zustand erreicht.

Ein nachfolgendes Schließen des Schalters 41 bewirkt, dafi die Diode 49 als Nebenschluß für die Spule 50 arbeitet, so daß der zugehörige Belaiskontakt 50* geöffnet wird. D_a8 öffnen des Relaiskontaktes 50' bewirkt, 'daß die direkte Verbindung des Punktes 55 alt der Energiequelle 42 unterbrochen wird. Die Spule 52 wird durch den aus der Stromquelle 42 durch die Diode 49 hindurchfließenden Strom weiter erregt gehalten, bis der Schalter41 nachfolgend geöffnet wird. Dae nachfolgende öffnen dee Schalters 41 findet die Relaiespulen 50 und 52 stromlos, so daß d,ie Flip-Flop-Schaltung sich in dem rückgestellten Zustand befindet.

00 9IA1/163 0

Ein umkehrbarer Zähler 32 der elektronischen Vorrichtung 20 ist mit dem Ausgang des vorher eingestellten Zählers 31 verbunden. Der umkehrbare Zähler 32 zählt in einer ersten Richtung, d.h. er sammelt oder addiert die Anzahl ddr Impulse, die ihm von dem voreingestellten Zähler 31 zugeleitet werden. Der umkehrbare Zähler 32 kann so ausgebildet sein, daß er beim Auftreten eines A_rbeitszustandes, z.B. wenn er einen Eingangsimpuls von dem voreingestellten Zähler

31 aufnimmt, einen Ausgangsimpuls liefert. Bei der in Fig. 2 dargestellten ^usftihrungsform liefert der umkehrbare Zähler 32 für jeden in ihm vorhandenen positiven Impuls einen Ausgangsimpuls oder ein "Ein^M-Signal. Es ist ersichtlich, daß der umkehrbare Zähler

32 so ausgebildet sein kann, daß er einen ^usgangsimpuls oder ein "Ein"-Signal liefert, nachdem er eine vorbestimmte Anzahl von Eingangsimpulsen aus dem voreingestellten Zähler 31 gesammelt hat.

Eine Zeitmaßeinrichtung 33 der elektronischen Vorrichtung 20, wie z.B. ein Nockenzeitgeber od. dgl., ist mit dem Ausgang des umkehrbaren Zählers 32 verbunden. Der Nockenzeitgeber 33 kann einen Motor (nicht dargestellt), eine Nockenwelle (nicht dargestellt) und eine Mehrzahl von Nocken (nicht dargestellt) aufweisen, die erhöhte und vertiefte Umfangskonturen haben, welche das Arbeiten einer Mehrzahl von auf ihnen laufenden Nachlaufschaltern (nicht dargestellt) programmieren, ^er Ausgangsimpuls oder das "Ein"-Signal aus dem umkehrbaren Zähler 32 erregt den Nockenzeitgeber 33 und dieser wird veranlaßt^ eine Mehrzahl von Vorgängen durch Betätigung der Nachlaufschalter (nicht dargestellt) zu programmieren.

Bei der in Fig. 2 dargestellten ^Aus führung 8 form bewirkt der erregte Nockenzeitgeber 33, daß die Pumpe angetrieben wird, um dem Behälter 16 zusätzliches Über-

0098A1 / 1630

~ Ί I τ

zugsmaterial über die leitungen 2,3 und 24 zuzuführen. Der erregte Noekenzeitgeber 33 bewirkt¹ ferner, daß dem umkehrbaren Zähler 32 ein Impuls zugeführt wird, welcher diesen Zähler veranlaßt, jetzt in einer Richtung zu zählen, die der Richtung entgegengesetzt ist, in welcher die aus dem voreingestellten Zähler 31 erhaltenen Impulse' den umkehrbaren Zähler 32 zum Zählen veranlassen, d.h. der Impuls, der von dem erregten Nockenzeitgeber 32 geliefert wird, bewirkt, daß der Umkehrbare Zähler 32 von einem in ihm vorhandenen positiven Zählwert subtrahiert, falls ein solcher vorhanden ist.

Es ist ersichtlich, daß jede beliebige Kombination van Impulsen, welche'demumkehrbaren Zähler 32 entweder von dem voreingestellten Zähler 31 oder von dem Nockenzeitgeber.32 zugeführt werden, gemäß den Erfordernissen der lage geändert werden kann. Bei der in I¹Ig. 2 dargestellten Ausführungsform ist angenommen, daß jeder Impuls .aus dem voreingestellten Zähler 31, der dem umkehrbaren Zähler 32 zugeführt wird, bewirkt, daß der umkehrbare Zähler in einem positiven Zustand arbeitet oder addiert, während ein Impuls, der als •Ergebnis einer Erregung des Zeitgebers 33 entwickelt wird, bewirkt, daß der umkehrbare Zähler 32 in den negativen Zustand geht oder substratiert. Daher ist ersichtlich, daß, wenn der umkehrbare Zähler 32 entweder einen Nulloder einen negativen Zählwert registriert, von dem umkehrbaren Zähler keine Impulse oder ^HEin-"Signale an den Wockenzietgeber 30 abgegeben werden.

Um den Nockenzeitgeber 33 zu erregen, muß ihm der umkehrbare Zähler 32 einen Impuls oder ein "Ein"-Signal zuführen. Wenn der umkehrbare Zähler 32 einen positiven Zählwert enthält, gibt er einen Impuls ab, der die Erregung des Nockenzeitgebers 33 bewirkt, wodurch dieser veranlaßt wird, wenigstens einen Zyklus zu durchlaufen.

0 09 8k 1 /1630

Bei Beendigung jedes Zyklus des Nockenzeitgebers 33 gibt dieser einen Impuls ab, «elcher bewirkt, daß der umkehrbare Zähler 32 subtrahiert oder seinen positiven Zählwert dementsprechend vermindert· Der Nockenzeitgeber 33 setzt sein zyklisches Arbeiten fort, solange der Zählwert an dem umkehrbaren Zähler 32 positiv ist. Wenn der Zählwert an dem umkehrbaren Zähler 32 gleich Null istk wird der Impuls oder das ^MEin^M-Signal, das von ihm abgegeben wird, beendet, und der Nockenzeitgeber 33 wird enterregt, wodurch die programmierte Folge von Vorgängen, welche durch den Nockenzeitgeber gesteuert werden, beendet wird.

Die Pumpe 21 wird während des zyklischen ^Arbeitens des Nockenzeitgebers 33 programmiert oder angetrieben. Daher wird, solange der Nockenzeitgeber 33 zyklisch arbeitet, die Pumpe 21 angetrieben, und sie fährt fort, Überzugsmaterialtf aus der Speiseeinrichtung 27 zu dem Vormischbehälter 22 fließen zu lassen. Es ist daher ersichtlich, daß ed. η θ automatische Steuerung der Zufuhr von Überzugsmaterial aus der Speiseeinrichtung 27 zu dem Vormischbehälter 22 und aus diesem zu dem mit Elektrophorese arbeitenden Behälter 16, basierend auf dem Spannungsabfall an dem Nebenschluß 28 je Zeiteinheit, erreicht wird.

Eine bevorzugte Art einer Pumpe 21 kann eine Dosierpumpe derjenigen Art sein, wie sie von der G-ray Company of Minneapolis, Minnesota (V.St.A.) hergestellt wird. Die Dosierpumpe enthält einen Zylinderraum, der während der Anfangsphase des Arbeitszyklus der Pumpe 21 mit Überzugsmaterial gefüllt werden kann. Die Dosierpumpe mißt Mengen von etwa 0,19 Liter (1/20 Gallone) Überzugsmaterial aus der Überzugsmaterial-SpeiseBinrichtung 27 ab. Der Zylinderraum der Pumpe kann vergrößert oder verkleinert werden, je nachdem, wie es die Bedingungen

0098A1 / 1 630

dee besonderen Überzugsvorganges erforderlich, machen. Wenn die Pumpe durch einen von dem Nockenzeitgeber 33 erhaltenen Impuls erregt wird, drückt sie die abgemessene Menge Überzugsmaterial aus dem Zylinderraum durch die Leitung 62 hindurch und stellt dadurch die Konzentration der Oberzugslösung 15 bei ihrem Umlauf in den Behälter 16 ein. Der Zylinderraum der Pumpe wird mit Überzugsmaterial aus der Speiseeinrichtung wieder gefüllt. Die Pumpe befindet sich nun im eingestellten Zustand, d.h. sie führt kein weiteres Überzugematerial der überzugsalösung 15 zu, solange sie nicht erneut durch einen von dem Nockenzeitgeber 33 erhaltenen Impuls erregt wird.

Organische Oberzugsmaterialien, die in der Überzug β lösung 15 verwendet werden kann, umfassen organische Harze» wie Alkyd-, Acrylat-, Epoxy^, Phenolformaldehydharz und verschiedene andere organische Harze oder Mischungen der vorgenannten Harze miteinander oder mit anderen .Oberzugsmaterialien einschließlich Bindemitte/ln und Verdünnungs- oder Streckmitteln, welche in üblicher Weise mit Farben auf Wasserbasis verwendet werden. Solche Stoffe können organische Monomere und Polymere, wie Äthylenglykol, Propylenglykol, Glyzerin, verschiedene einwertige Alkohole und verschiedene Carbonsäuren, Äther, Aldehyde und Ketone, enthalten. Das überzugsmaterial kann Pigmente, Metallteilchen, Farbstoffe, trocknende UIe u. dgl. enthalten, und es kann als Kolloid, als Emulsion oder als Emuiaoid dispergiert sein. Oberzugsmaterialien, welche zum anodischen Niederschlagen geeignet sind, können ein oder mehrere der vorgenannten Harze enthalten, welche freie Carboxylgruppen oder andere geeignete saure oder eäurebildende Gruppen in ihrer polymeren Struktur haben. Eine Dispersion dieser Harze in Wasser kann durch die Zugabe eines geeigneten basischen Stoffes,

QQ984 1 / 1630

wie Ammoniak, eines wasserlöslichen imine, einer Mischung von polymeren und Wasserlöslichen Aminen od. dgl. herbeigeführt werden.

Die Beziehungen zwischen den Variablen eines elektrophoretischen Prozesses, wie Feststoffkonzentration, ph-Wert, Spannung, Strom, Zie;t und Temperatur, eind ; jetzt allgemein bekannt. Im allgemeinen beträgt die '. Peststoffkonzentration in der Überzugslösung etwa

5 bis 10 Gew.^ des Gesamtgewichtes der Überzugslösung; der pH-Wert liegt bei etwa 10 oder weniger; die Stärke des Gleichstroms beträgt etwa 11 bis 270 mA je Quadrat- ψ dezimeter (0,1 - 2,5 A/aqu. f%) eingetauchter Elektrodenfläche ι die Gleichspannung liegt in dem Bereich von 50 bis 1000 V oder mehr; der spezifische Widerstand der Lösung liegt in dem Bereich von 100 bis 3000 Ohm-cm; und die Temperatur der Überzugslöaung beträgt etwa 18° bis 32° C.

Die Erfindung 1st nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt; Änderungen können im Rahmen der Erfindung durch den Fachmann vorgenommen werden.

00984 1 / 1 630

Claims

ν ₂₁ _ 200608C

Patentansprüche

T. Anlage; zum Einstellen der Konzentration von in einer Überzugslösung enthaltenen Überzügsmaterialien, die auf elektrischem Wege auf einem elektrisch leitenden Gegenstand niedergeschlagen werden, während der Gegenstand in der Überzugslösung eingetaucht ist, gekennzeichnet durch eine erste Einrichtung, welche mit einer Energiequelle für die "Lieferung von Energie zum Niederschlagen der überzugsmaterialien auf dem Gegend-Stand verbunden ist und welcher den Stromfluß aus der Energiequelle zu der überzugslöaung steuert und Ausgangsimpulse liefern kann, die dem Stromfluß im wesentlichen proportional sind, eine mit der ersten Einrichtung verbundene zweite Einrichtung, welche einen. -Ausgangsimpuls liefern kann, wenn die Ausgangsimpulse der zweiten Einrichtung einen bestimmten Zählwert überschreiten, eine mit der zweiten Einrichtung verbundene dritte Einrichtung, welche die Ausgangsimpulse der zweiten Einrichtung in einer ersten Sichtung zählen kann, und eine vierte Einrichtung, welche mit der dritten Einrichtung verbunden ist, wobei die dritte Einrichtung, ; wenn sie in der ersten Sichtung zählt, eine Betätigung der vierten Einrichtung bewirken kann, die vierte Einrichtung an die dritte Einrichtung einen Impuls liefern kann, der ate dritte Einrichtung veranlaßt, in einer Sichtung zu zählen, die der Sichtung der Auegangsimpulse der zweiten Einrichtung entgegengesetzt ist, die vierte Einrichtung unwirksam gemacht wird, wenn der Zählwert der dritten Einrichtung ein vorbtstimmter Zählwert ist, und die betätigte vierte Einrichtung die Betätigung einer Überzugsmaterialpumpe hervorrufen kann, wodurch die Konzentration des Über-zugsmaterials in der ÜberZugslösung eingestellt wird. 2, Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

0098Al / 16 30

daß die Auegangsimpulst der ersten Einrichtung dem Integral des an der ersten Einrichtung auftretenden Spannungeabfalls mit Bezug auf die Zeit im wesentlichen proportional sind, während' welcher der Spannungsabfall an der ersten Einrichtung vorhanden ist.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung einen Hebenschluß enthält, an welchem der Spannungsabfall auftritt.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung einen mit dem Nebenschluß verbundenen Integrator enthält, der den Spannungsabfall am Hebenschluß in die A_U8gangsimpulsβ umwandelt.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Einrichtung eine programmierende Vorrichtung ist.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die programmierende Vorrichtung ein lOckenzeitgeber ist,

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Einrichtung ein umkehrbarer Zähler ist.

8. Anlage nach einem der Anspruch« 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung ein vorher eingestellter Zähler ist·

9· Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in Kombination mit einem elektrophoretisch·» Bai· .

10. Anlage nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Fördereinrichtung, welche die leitenden Gegenstände transportiert und in das elektrophoretisch· Bad eintaucht.

11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Gegenstand aus extrudiertem Aluminium besteht.

_k12v Verfahren zum Einstellen der Konzentration von

0098 A1/1630

in finer Überzügelösung enthaltenen Oberzugsmaterialien, die auf «lektrophoretiachem Wege auf einem elektrisch leitenden Gegenstand niedergeschlagen werden, während der Gegenstand in der Oberzugslösung eingetaucht ist» dadurch gekennzeichnet, daß der Stromfluß aus einer energiequelle zu der Oberzugslösung gesteuert wird Und Iopulee erzeugt werden, die dem Stromfluß im weeentHoben proportional sind, daß eine Zählunjr in einer ereten Sichtung im Ansprechen auf die Impulse vorgenoamen wird und daß eine Einrichtung erregt wird, weiche bewirkt, daß das überzugamaterial der Überzugelöeung in Ansprechen auf das Zählen in der ersten Biohtung eingestellt wird und die erregteBlnrichtung in einer «weiten Richtung zählt, wodurch, wenn or Zählwert in der »weiten Richtung im wesentlichen gleich de» Zählwert in der βraten Richtung ist, die Einrichtung enttrregt und dadurch die Einstellung des Übereugeaateriale in der überzugeiösung beendet wird*

13. Verfahren nmoh Anspruch 12, dadurch gekenn- «eichnet, daß der ätromfluß zu der Oberzugslöaung im Ansprechen auf eine Änderung das speziflachen Wideretande dar auf dam Gegenstand niedergeschlagenen überrugaeaterialien geregelt wird.

00984 1/1630

Leerseite