清洁电涂布浴的方法和用于其的装置与流程

清洁电涂布浴的方法和用于其的装置
1.本发明涉及一种清洁电涂布浴的方法，更特别涉及一种从电涂布浴中除去干扰性物质的方法，和用于该用途的装置。
2.在电沉积涂布领域中，关于电涂布设施的设计，区分连续移动设施和分度设施(indexed facility)。连续移动设施具有实现较高吞吐量、易受干扰性通常较低且相关资本成本较低的优点。连续移动设施连续运行，待涂布的产品在被称为滑橇(skid)的支架(rack)上输送通过装有电涂布材料的浸涂槽。
3.在将待涂布的产品引入电涂布浴之前，彻底清洁待涂布的产品以避免涂层缺陷，例如凹坑(crater)。凹坑通常是“在干燥后滞留在涂层中的小圆形凹陷”(din en iso 4618-2)。在如本文所用的较狭义上，术语“凹坑”被理解为是指以边缘处的珠状隆起和通常向下几乎到达基底的板状凹陷(platelike depression)为特征的膜缺陷。这些种类的干扰可具有高达几毫米的直径。它们经常甚至在基底表面如汽车车身表面上涂布面漆后仍然可见，它们因此招致费力和昂贵的后处理。
4.形成凹坑的趋势随着干扰区中的表面张力的梯度而增加。作为这一参数的近似量度的是涂料与干扰性物质之间的表面张力差。存在的干扰性物质特别包括油脂或油、聚硅氧烷(silicone)和有机氟化合物。
5.阴极电涂布粘合剂通常基于环氧树脂，因此可推测表面张力为约46mn/m。有机氟化合物和聚硅氧烷(尤其是聚二烷基硅氧烷)具有低得多的表面张力，大约20mn/m。油脂和油高得多，但在大约30mn/m，仍远低于电涂布粘合剂。
6.涂膜与干扰性物质的表面张力之间的差异是电涂布材料的凹坑敏感性的原因之一。但是，在实践中几乎不可能完全排除将干扰性物质引入电涂布浴。
7.含氟化合物例如在输送机工程中用作润滑剂。聚硅氧烷可能以多种多样的不同方式带入。例如，在金属成型中，常见的是使用含有少量含聚硅氧烷的助剂的油脂或油。在车身外壳组件的生产中，通常不可能在没有油脂或油的情况下自行作业。
8.因此，至关重要的是，待涂布的产品在引入电涂布浴之前彻底脱脂。在实践中已经出现的情况是，几何简单的组件的脱脂相对不麻烦，而复杂组件，例如汽车车身外壳的完全脱脂似乎非常困难。在这种情况下，将干扰性物质带入电涂布浴的实例有很多。这些问题物质可能分散存在于涂料相中，也可能浮在电涂布浴的表面上。因此必须采取措施除去这些干扰性物质。
9.wo 87/03016描述了一种从电涂布浴中除去引起表面缺陷的污染物的方法，其中，除已经常规的清洁操作外，电涂布材料经吸附材料无压力过滤，所述吸附材料吸附表面张力≤35mn/m的疏水物质。所涉疏水物质优选是乙烯、丙烯、丁-1-烯或丁-2-烯的均聚物或共聚物，任选还含有其它非极性共聚单体。特别优选使用的吸附材料包含松散纤维材料形式的纤维状聚丙烯。在wo 87/03016中的发明的一个特别有利的实施方案中，将装有吸附剂的过滤袋安装到电涂布设施的涂料回路中以使该额外过滤可容易地在需要时接入和脱开。
10.wo 90/05012为相同用途提出一种具有滤筒的过滤器，该滤筒设置在过滤器壳体中并包含非织造吸附网形式的纤维填料。
11.在这两种情况下，过滤装置都安置在涂料循环系统中，并且涂料的体相在流动中横穿过滤装置。由于吸附动力学缓慢，将这些特定过滤器并入过滤器壳体中不是非常有效，因为涂料的流速在此非常高，因此干扰性物质与纤维网之间的接触时间仅非常短。降低效用的一个因素还在于，由于与水性浸涂浴相比干扰性物质的低密度和提高的疏水性，干扰性物质积聚在浸涂浴与空气之间的界面处。因为用于使浴循环的泵吸入槽底部的涂料，涂料的体积流量仅含有不足量的干扰性物质，因此这种过滤方法的效力同样不足。
12.因此，在实践中将带有相应支架的聚丙烯纤维网放置到电涂布浴的表面上。这通常在浸涂槽的溢流袋之前进行，以使输送通过该设施的车身不与过滤屏障(filter barrier)碰撞。这种方法的优点在于，其使干扰性物质与过滤网之间的接触时间最大化，并且用于清洁的过滤器处于干扰性物质通常停留的位置。
13.另外有可能用过滤网将电涂布浴的表面撇渣(skim)。为此，例如由处于浸涂槽的对边的两位操作人员将浮动过滤屏障拉过浴表面多次。这种程序的缺点在于不得不中断生产，因为操作人员需要直接在浸涂槽的边缘工作并且仅出于安全考虑就必须中断浸涂操作。此外，输送工程-摆锤输送(pendulum conveying)或架空输送(overhead conveying)或组合技术使表面的撇渣变得复杂。此外，工作区域通常窄得难以进入并被涂料污染。过滤器的更换也需要再次中断浸涂操作。
14.因此，对于常规方法，由于需要清洁，与在电沉积涂布中使用连续移动设施相关的较高吞吐量的优点受到严重限制。
15.因此需要没有上述缺点的用于清洁电涂布浴，尤其是用于从电涂布浴中除去干扰性物质的可靠方法。
16.该方法特别应该能够在不必停止涂布设施的情况下并因此在持续进行的操作中以有效方式除去干扰性物质，尤其是积聚在电涂布浴表面上的那些。
17.通过提供用于清洁连续移动设施中的电涂布浴，更特别是用于从连续移动设施中的电涂布浴中除去干扰性物质的方法，可以满足这一要求，该方法通过将连接到输送装置的滑橇(1)输送通过电涂布浴来实现，其中
18.(a)滑橇(1)包含过滤介质(2)，
19.(b)过滤介质(2)经由至少一个可移动连接件(3)固定在滑橇(1)上，
20.(c)可移动连接件(3)能将过滤介质(2)定位(orient)在电涂布浴与空气之间的界面处，和
21.(d)在滑橇(1)浸入电涂布浴之后，在滑橇(1)输送通过电涂布浴的过程中，将过滤介质(2)定位在电涂布浴与空气之间的界面处并沿电涂布浴的表面牵拉。
22.这种方法在下文中称为本发明的方法。
23.步骤(d)在此用于使过滤介质与电涂布浴表面上存在的干扰性物质接触，且干扰性物质在此过程中被吸取。
24.术语“电涂布浴”是指存在于电涂布槽中的电涂布材料，这种材料是适用于电沉积涂布的水性涂料(din 55655-1:2014-11)。
[0025]“干扰性物质”在此被理解为特别包含积聚在电涂布浴的表面上和/或具有小于35mn/m的表面张力的那些物质；优选地，这两个条件都适用。物质的表面张力可根据din en 14370:2004-11通过du no
ü
y环法或wilhelmy板法测定。环在测量过程中的移动使得环法仅
是准静态法。对于仅缓慢形成平衡表面张力值的液体，优选使用根据wilhelmy的静态板法。但是，这并不意味着干扰性物质只存在于电涂布浴的表面上。尤其是在滑橇(1)浸入时，一部分干扰性物质可能从电涂布浴的表面移动到电涂布浴的体相中，或可能在电涂布浴的体相中才脱离涂布的产品。如上所述，干扰性物质是膜缺陷的常见原因。“膜缺陷”(也称为膜损伤或膜破坏)根据din 55945:2007-03被理解为是以涂层中的扰动为特征并根据它们的形状或它们的外观命名的涂层缺陷。常存在于电涂布浴中的这种干扰性物质又经常导致凹坑样的膜缺陷，以如上文定义的凹坑为人所知。
[0026]“连续移动设施”是一种电涂布设施，其中不同于在分度设施中存在的那种分批装料，待涂布的产品连续移动通过该设施。
[0027]
本文所用的术语“滑橇”(1)是指通常用于安置待涂布的产品的支架，但其在本发明中与过滤介质(2)相连——优选代替待涂布的产品或较不优选地，与所述产品一起存在。在滑橇(1)上可固定另外的支架，其如果存在，在此被认为属于滑橇(1)。如果有另外的支架固定在滑橇(1)上，相应地，连接件(3)和过滤介质(2)也可位于其上。优选没有另外的支架固定在滑橇上。
[0028]
本文所用的术语“过滤介质”(2)是来自过滤工程的常用术语，并且代表用于过滤的材料。
[0029]
术语“待涂布的产品”包括打算在电涂布浴中涂布的所有部件。待涂布的产品是导电的，优选是金属的。它们可以是简单形式的部件，例如金属板，或者可以是三维设计的复杂部件，例如机动车车身。
[0030]“电涂布浴的表面”是与环境空气接触的电涂布材料的区域。
[0031]“沿电涂布浴的表面牵拉过滤介质(2)”被理解为是指，在这种情况下，过滤介质(2)既伸入环境空气中又伸入电涂布浴的容积中，并随着滑橇(1)输送通过电涂布浴，沿电涂布浴的表面牵拉并以这种方式与位于电涂布浴的表面上的干扰性物质接触。
[0032]“连接件”(3)是将过滤介质(2)与滑橇(3)相连的组件。连接件(3)是可活动的。这意味着连接件(3)在滑橇(1)与过滤介质(2)之间的距离可变，因此过滤介质(2)，在输送通过电涂布浴的过程中，即使在滑橇(1)浸入电涂布浴中的不同深度时也可在输送方向上沿电涂布浴的表面牵拉。必须相应地计算连接件(3)的长度以在滑橇(1)以其最大深度浸入电涂布浴时，通过连接件(3)连接的过滤介质(2)可沿电涂布浴的表面牵拉。连接元件(3)优选包含折叠机构。
[0033]
除上文对该方法认定的优点外，本发明的方法的特征还在于下述事实：无论如何都存在的滑橇(1)-用于待涂布的产品的涂布-现在也可用作过滤介质(2)的输送支架，因此本发明的方法的实施不需要对连续移动式电涂布设施作出复杂的改造。相反，根据本发明装配的滑橇(1)可保持在待用状态，以使它们可在需要时立即部署，以在正在进行的操作中替换装配有待涂布的产品的滑橇(1)。
[0034]
在本发明的方法的实施过程中，滑橇(1)如在滑橇(1)装载待涂布的产品时的情况那样以通常方式穿过电涂布槽。
[0035]
将过滤介质(2)安置在滑橇(1)上以使将过滤介质(2)与滑橇(1)或与单独安装在滑橇上的支架相连的一个或多个元件(3)能将过滤介质(2)定位在电涂布浴与空气之间的界面处。
[0036]
因此，优选地，过滤介质(2)经由一个或多个连接件(3)连接到在实施本发明的方法时朝向所述界面的滑橇(1)的面。相应地，这允许连续移动式电涂布设施以摆锤输送模式或以架空模式或任何其它所需模式运行。
[0037]
在一方面滑橇(1)和另一方面过滤介质(2)之间的连接优选借助一个或多个可折叠连接件(3)实现，其在该装置运行时打开。在一方面滑橇(1)和另一方面过滤介质(2)之间的优选可折叠的连接件(3)的打开可优选通过一个或多个浮力元件(4)(或浮子(4))实现，其优选固定在过滤介质(2)和/或连接件(3)上。所述一个或多个浮力元件(4)优选设置为在传送滑橇(1)时，所述浮力元件位于过滤介质(2)的后面，因此允许不受阻碍地流向过滤介质(2)。当滑橇(1)浸入电涂布浴时，浮子(4)将过滤介质(2)保持在电涂布浴的表面上并为过滤介质(2)定位。随着浸入深度增加，所述一个或多个可折叠连接件(3)在一方面滑橇(1)和另一方面过滤介质(2)之间展开，而当滑橇(1)在电涂布槽的末尾浮出时，折叠机构再次关闭。
[0038]
为了能够尽可能地根据本发明拉过-即掠过-浴的整个宽度，有利的是，过滤介质(2)以及优选浮力元件(4)以使过滤介质(2)占据浸涂槽的整个宽度或几乎整个宽度，例如至少80％，优选至少90％，更优选至少95％的宽度的方式与滑橇连接。过滤介质(2)优选侧向伸出滑橇(1)外。
[0039]
要认识到，代替一个或多个浮力元件(4)，在过滤介质(2)与滑橇(1)或单独安装在滑橇(1)上的支架之间的连接件(3)也有可能借助驱动装置(drive)将过滤介质(2)输送到电涂布浴的表面上。
[0040]
最后，过滤介质(2)本身同样有可能充当浮力元件(4)——利用其密度或封闭的空腔，并因此承担过滤介质(2)和浮力元件(4)的组合功能。
[0041]
从宏观上看，过滤介质(2)优选是细长的，并在实施该方法时，其基本垂直于滑橇(1)的输送方向布置在电涂布浴的表面上。但是，原则上，过滤介质(2)的其它几何也是可能的。例如，过滤介质(2)也可具有v形、u形或z字形设计，以便例如增加过滤介质(2)的可用吸附表面积。
[0042]
过滤介质(2)能够清洁电涂布浴，更特别是吸取位于电涂布浴的表面上的干扰性物质。因此，过滤介质(2)由对典型的干扰性物质具有亲和力的材料组成。吸附原则上可以化学(化学吸附)或物理(物理吸附)实现。其优选物理实现。
[0043]
拒水聚合物，也称为疏水聚合物，对电涂布浴中通常存在的干扰性物质具有特别好的亲和力。这些优选包括聚烯烃，更特别例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯，以及由选自乙烯、丙烯、1-丁烯和2-丁烯的至少两种单体制成的共聚物。此外，上述聚合物可包含其它非极性共聚单体。
[0044]
由于各种聚合物和共聚物具有不同极性，在一个优选实施方案中，它们也可互相组合，以覆盖对尽可能宽的干扰性物质范围的亲和力。
[0045]
特别合适的是片状纺织品形式的过滤介质(2)的实施方案，优选选自纺织织物、针织织物、毡或非织造物。非织造物形式的过滤介质(2)的实施方案尤其合适。在这种情况下，片状纺织品，更特别是非织造物，优选被卷绕，并且该卷材优选以上文提到的几何形式使用。
[0046]
但是，上述拒水聚合物也有可能例如以松散纤维材料的形式置于优选管状网或管
状袋中，它们是电涂布材料可透过的，并且这些网或袋以与上述卷材相同的方式用作过滤介质(2)。
[0047]
本发明的另一主题是一种用于连续移动式电涂布设施的滑橇(1)，其中滑橇(1)包含经由一个或多个连接件(3)连接到滑橇(1)的过滤介质(2)，以使在连续移动式电涂布设施的运行过程中，过滤介质能够定位在电涂布浴与空气之间的界面处。为了确保这一点，如上面关于根据本发明的方法(其中可使用该滑橇)已经描述的那样，连接件(3)是可活动的。
[0048]
以这种方式装备的滑橇(1)在下文中被称为本发明的滑橇(1)。
[0049]
在可用于本发明的方法的本发明的滑橇(1)的一个特别优选的实施方案中，在滑橇(1)上安装一个或多个附加过滤插件(filter insert)(5)。这些过滤插件(5)优选具有细长设计并且不同于上述过滤介质(2)，优选平行于滑橇(1)的输送方向安置。在清洁操作的过程中，这些附加过滤插件(5)，同样不同于上述过滤介质(2)，主要位于电涂布浴的体相中。只有在浸入和露出过程中，所述一个或多个附加过滤插件(5)的一部分没有完全位于电涂布浴的体相中。在浸入电涂布浴的同时通常伴随着过滤插件(5)的打开；在电涂布槽的浸入区，在穿过电涂布浴表面的过程中可能已吸取表面污染物。在电涂布槽的露出区中露出的过程中也发生同样的情况。在完全浸入之后和在露出之前，附加过滤插件(5)优选完全位于电涂布浴的体相中，在此它们能够吸取污染物。
[0050]
可用于附加过滤插件(5)的过滤材料同样优选选自上文对过滤介质(2)描述的材料。
[0051]
附加过滤插件(5)包含过滤材料和优选尺寸稳定的壳体，壳体是电涂布材料可透过的并容纳过滤材料而非过滤材料可透过。作为对电涂布材料可透过的壳体的替代或补充，也有可能使用网和/或袋，它们是电涂布材料可透过的并容纳过滤材料而非过滤材料可透过。
[0052]
非常特别优选地，可用于本发明的方法的本发明的滑橇(1)进一步包含一个或多个测量装置(6)，其适用于测定电涂布浴的参数。测量装置可优选用于分析电涂布浴的组成和/或用于检验与本发明的清洁方法的效用有关的电涂布浴的质量。为了后一目的，这些装置优选在空间上安置在附加过滤器单元(5)之后-如果存在附加过滤器单元(5)。
[0053]
可参照附图1至4更详细地举例说明本发明的方法以及本发明的滑橇(1)及其运作模式。
[0054]
图1显示在摆锤输送模式中的连续移动式电涂布设施的图。在电涂布浴的浸入区(e)和露出区(a)中的滑橇(1)包含处于折叠状态的过滤介质(2)、任选的附加过滤器单元(5)和任选的测量装置(6)。完全浸入电涂布浴的中间滑橇(1)显示处于展开状态的过滤介质(2)和处于完全浸入状态的任选的附加过滤器单元(5)以及任选的测量装置(6)。箭头指示输送方向。
[0055]
图2显示在架空输送模式中的连续移动式电涂布设施的图。在电涂布浴的浸入区(e)和露出区(a)中的滑橇(1)包含处于折叠状态的过滤介质(2)、任选的附加过滤器单元(5)和任选的测量装置(6)。完全浸入电涂布浴的两个中间滑橇(1)显示处于展开状态的过滤介质(2)和处于完全浸入状态的任选的附加过滤器单元(5)以及任选的测量装置(6)。箭头指示输送方向。
[0056]
图3a以侧视图显示本发明的滑橇(1)的图，其配有折叠的过滤介质(2)、任选的附
加过滤插件(5)和任选的测量装置(6)。
[0057]
图3b以侧视图显示本发明的滑橇(1)的图，其配有展开的过滤介质(2)、任选的附加过滤插件(5)和任选的测量装置(6)。
[0058]
图4显示本发明的滑橇(1)的俯视图，其配有过滤介质(2)、任选的附加过滤插件(5)和任选的测量装置(6)。
[0059]
已经发现本发明的方法极其有效，并且已经可以观察到，通过使干扰性物质结合到过滤介质(2)，电涂布浴的清洁或去污染远超过电涂布浴的体相的清洁。特别地，在对被污染的电涂布浴实施清洁后，在电沉积涂布工艺中涂布的金属板表现出数量明显更少的表面缺陷，尤其是数量更少的凹坑。由此也可能防止电涂布浴的过早更换，也可防止不可避免地与这样的更换相关联的那种涂布过程的长时间中断。
[0060]
附图标记单
[0061]
(1)滑橇
[0062]
(2)过滤介质
[0063]
(3)连接件
[0064]
(4)浮力元件
[0065]
(5)附加过滤插件
[0066]
(6)任选测量装置
[0067]
(a)露出区
[0068]
(e)浸入区