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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Behandlung von Aluminiumoberflächen mit Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass man die zu behandelnden Werkstücke in eine verschliessbare Sprühanlage einführt, in welcher sie von allen Seiten mit der Behandlungsflüssigkeit gleichmässig besprüht werden.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsflüssigkeit vor dem Versprühen filtriert wird.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsflüssigkeit vor ihrem Eintritt in die Sprühkammer erwärmt wird, vorzugsweise im Durchlauf, z.B. in einem Plattenwärmeaustauscher.
4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsflüssigkeit unter solchem Druck und in solcher Menge versprüht wird, dass sie am besprühten Werkstück abläuft, wobei die ablaufende Flüssigkeit in einem Sumpf gesammelt und entweder in entsprechen- de Vorratsbehälter zurück oder an eine andere Stelle befördert wird.
5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reste der Behandlungslösung mittels Druckluft praktisch vollständig aus der Sprühanlage in entsprechende Vorratsbehälter zurückbefördert werden.
6. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Sprühkammer, welche mit mehreren Düsen, einem Ablauf und einem Deckel ausgestattet ist, Mittel zum Zirkulieren einer Flüssigkeit von einer Quelle in die Sprühkammer und zurück oder von einer Welle in die Sprühkammer und von dort an eine andere Stelle, einen Warenträger und eine Heizvorrichtung enthält.
7. Anlage nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die senkrechten Wände der Sprühkammer mit Siken ausgestattet sind, in welchen die Düsen angebracht sind, und vorzugsweise an der Aussenwand der Siken ein halbrohr- oder Uförmiges Profil angebracht ist, welches zur Zufuhr der Behandlungslösung zu den Düsen dient.
8. Anlage nach Patentanspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühkammer mit Lagerbehältern für Behandlungsflüssigkeiten verbunden ist.
9. Anlalge nach einem der Patentansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Warenträgerbalken ausserhalb der Sprühanlage angeordnet ist.
10. Anlage nach einem der Patentansprüche 6 bis 9, da durch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung aus einem Dul-clliau.rerhitzel, z.B. einem Plattenwärmeaustauscher besteht.
Das anodische Oxidieren oder Eloxieren von Aluminiumoberflächen ist seit über 50 Jahren bekannt und seine Anwendung für kleine und grosse Werkstücke hat an Interesse noch nichts eingebüsst. Beim Eloxieren wird die Oberfläche des Aluminiums in einem Anodisierbad in einer Dicke von bis zu 25 R in eine dauerhafte poröse Schutzschicht aus Aluminiumoxid bzw. -hydroxid umgewandelt. Diese eigentliche Eloxierstufe ist üblicherweise von bekannten Vor- und Nachbehandlungsstufen verschiedenster Art begleitet, die bisher in sehr kosten- und platzaufwendiger und wenig umweltfreundlicher Weise durchgeführt werden mussten. So war es bisher üblich, die Vorbehandlung der Werkstücke, wie auch deren Nachbehandlung, z.B. diverse Spülstufen, das Färben, Sealen, usw. in ebenso grossen Wannen wie die Eloxierwanne selbst durchzuführen.
Solche Wannen, welche im allgemeinen eine Badmenge von 25 000 Litern und mehr aufnehmen, benötigen entsprechend viel Platz. Ihr Inhalt wurde bisher meist sorglos in Gewässer abgeleitet, was verhältnismässig oft geschehen muss, da die offenen Bäder je nach ihrer Zusammensetzung rasch verschmutzen und verfaulen. Während Laugen- und Säurelösungen, welche für die Vor- und Nachbehandlung oft zur Anwendung kommen, gelegentlich für andere Zwecke im gleichen Werk eingesetzt werden können, ist dies z.B. für Färbebäder und Seallösungen nicht der Fall.
Ausserdem erforderten die bisherhigen Anlagen mit grossen Behandlungsbehältern einen ernormen Energieverbrauch, indem die meisten Lösungen warm zur Anwendung kommen.
Es bestand somit die wachsende Nachfrage nach einem Verfahren und einer Anlage, welche es erlauben, die Behandlung von Aluminiumoberflächen mit Flüssigkeit und insbesondere die Vor- und Nachbehandlungsstufen zu eloxierenden oder eloxierten Oberflächen auf einfache platz- und energiesparende Weise durchzuführen, was nun durch die vorliegende Erfindung realisiert werden kann.
Die vorliegende Erfindung beruht im wesentlichen auf der Durchführung der zuvor im Tauchverfahren erfolgten Behandlungsstufen in einem einfachen, elektronisch steuerbaren Sprühverfahren.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung sowie die Anlage zu deren Ausführung ist in den Ansprüchen definiert.
Mit der Sprühtechnik wurde eine Möglichkeit geschaffen, viele der bisherigen flottenintensiven Behandlungen zu vereinfachen. Die benötigte Chemikalienflotte kann auf ca. 10% des üblichen Badvolumens verringert werden. Die mit dem Sprühverfahren erreichten Resultate sind jedoch denjenigen aus den Tauchverfahren mindestens ebenbürtig. Die Behandlungszeiten sind gleich, der Energieverbrauch jedoch ganz wesentlich geringer nach dem erfindungsgemässen Verfahren.
Daraus ergeben sich klare technische und wirtschaftliche Vorteile, unter anderem beträchtliche Einsparungen an Energie, Abwasser und Raum. Der Raumbedarf einer Sprühfärbeanlage entspricht ca. 1/4 der sonst üblichen Fläche.
Die erfindungsgemässe Anlage zur Durchfürung des Verfahrens ist so gebaut, dass alle ablaufenden Phasen computersteuerbar sind, so dass kein zusätzliches Personal benötigt wird.
Die zum Bau des Apparates verwendeten Werkstoffe, z.B.
Chromstahl und Polypropylen, verhindern das Auftreten von Korrosionen, auch wenn sehr aggresive Chemikalien im Einsatz sind.
Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich z.B. sehr vorteilhaft zum Färben eloxierter Werkstücke einsetzen. Ein solches Färbeverfahren umfasst im allgemeinen folgende Stufen, die alle hintereinander in der Sprühkammer ausgeführt werden können: - Spülen - Neutralisieren - Spülen - Färben - Spülen - Vorsealing - Spülen
Bei allen Stufen wird mit Luft das System leergeblasen um so wenig wie möglich an Chemikalienfiotte zu verlieren.
Die Spülung der Anlage erfolgt mit Vorteil zunächst mit Luft, dann mit einem Luft-Wasser-Gemisch und schliesslich mit Wasser. Die Spülung ist so wirksam, dass nach jeder Charge auf eine andere Farbe gewechselt werden kann. Während es früher notwendig war, für jede Farbe ein Bad neu anzusetzen, was aus wirtschaftlichen Gründen zu einer Beschränkung der ausgeführten Färbungen auf wenige Farbtöne führte, ist es mit dem erfindungsgemässen Verfahren ohne weiteres möglich, eine Vielzahl kleiner Lagertanks mit Farbflotten und anderen Behandlungsflüssigkeiten für den Einsatz über lange Zeit bereit zu halten.
Folgende Oberflächenbehandlungen können nach der Erfin
dung durchgeführt werden: Färbeprozess: (1) Spülen (2) Färben mit organischen Farbstoffen (3) Färben mit anorganischen Farbstoffen (4) Nickelvorsealing bei 65"C Vorbehandlung: (l)Spülen (2) Entfetten (3) Spülen Chromatisierung: (1) Spülen (2) Chromatieren (z.B. mit Alocrom , Alodin , Iridite ) Phosphatieren: (1) Spülen (2) Phosphatieren (3) Spülen Sealing: (1) Spülen (2) Besprühen mit Kaltsealinglösung
In der beiliegenden Zeichnung ist eine Ausführungsform der neuen Anlage schematisch dargestellt.
Die Spühlkammer 1 besteht z.B. aus 5 mm dickem Chromstahlblech. Die Innenmasse betragen z.B. 8000 x 3000 x 1500 mm. Der Boden ist mit Vorteil zur Mitte hin vertieft und der Ablauf (Rücklauf) befindet sich in einem Sumpf (nicht dargestellt).
Die Anschlüsse für die Sprühdüsen 4 sind vertikal an der Aussenwand angebracht. Die Düsen können in allen Richtungen verstellt werden. Die Anzahl und die Grösse der Düsen sowie der Druck sind derart gewählt, dass eine gleichmässige Besprühung der Werkstücke erfolgt und die Behandlungsflüssigkeit von den Werkstücken abfliesst. Für den Fachmann bereitet es keine Schwierigkeiten, die optimalen Verhältnisse in einigen Vorversuchen zu finden.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Wände der Sprühkammer mit Siken versehen. Diese erhöhen die Stabilität der Wand und bilden gleichzeitig eine geeignete Stelle zum Anbringen der Düsen. Das Zuführen der Behandlungslösung erfolgt mit Vorteil über aussen an den Siken aufgeschweisste (oder anderweitig befestigte) halbrohr- und U-förmige Profile.
Der Deckel der Sprühkammer besteht mit Vorteil aus drei Elementen: zwei Deckelelementen und einer Dichtungslippe.
Die Bewegungen werden pneumatisch ausgeführt. Der Warenträgerbalken ist mit Vorteil ausserhalb der Sprühkammer angeordnet. Die Dichtungselemente schliessen die Kammer einwandfrei ab, so dass keine Farbstofflösung oder andere Be handlungsflüssigkeit austreten kann.
Die Lagerbehälter 9 für die Behandlungsflüssigkeit sind z.B.
aus Chromnickelstahl und weisen mit Vorteil einen in eine Ecke angezogenen Boden auf.
Alle Rohrleitungen sind in diesem Ausführungsbeispiel in Polypropylen ausgeführt. Die Steuerorgane 8 sind als pneumatische Ventile installiert. Im Vorlauf ist ein sehr wirksames Filtersystem 2 eingebaut.
Das Aufheizen der Flotten erfolgt durch einen Plattenwärmetauscher 7. Dies hat den grossen Vorteil, dass nicht jeder Behälter eine eigene Heizung und Steuerung benötigt.
Die Anlage ist ferner mit einer Druckluftzuleitung 5 und einem Spülwasserzulauf 6 ausgerüstet.
Die Flottenzirkulation wird von zwei Zentrifugalpumpen (nicht dargestellt) ausgeführt. Die Pumpengehäuse sind in rostfreiem Stahlguss ausgeführt. Der Vorlauf zu den Düsen 4 wird durch eine Hochdruckpumpe 3 erzeugt. Die Rückförderpumpe zu Vorratsgefässen 9 wird über den Flottenstand im Sumpf gesteuert und läuft nur nach Bedarf. Die Steuerung der Prozess Stufen erfolgt über einen Kleincomputer. Alle Operationen sind optimal in bezug auf Zeit, Temperatur, usw. programmiert.
Das Programm kann aber auch speziellen Wünschen angepasst werden. Die Bedienung erfolgt zentral von einem Steuerpult aus.
Beispiel I
In einer Sprühfärbeanlage wurde ein anodisiertes Profil mit einer wässrigen Farbstofflösung ( Sanodal gelb 3 GL), enthaltend 3 g/Liter Farbstoff bei 50"C 20 Minuten und einen pH Wert von 5,0 bis 6,0 besprüht. Gegenüber einer nach dem Tauchverfahren hergestellten Färbung bestand kein Unterschied.
Beispiel 2
Aluminiumblech wurde auf der Sprühanlage mit einer Lösung von 5 g/Liter Iridite 14-2 und einem pH-Wert von 1,5 bis 1,8 2 Minuten besprüht und anschliessend auf übliche Weise gespült. -
Gegenüber einer nach dem Tauchverfahren hergestellten Chromatierungsschicht bestand in beiden Ausführungsarten weder in bezug auf Aussehen noch auf Haftung ein Unterschied.
Beispiel 3
Ein anodisiertes und gefärbtes Aluminiumblech wurde mit einem Kaltsealmittel 15 Minuten besprüht bei einer Temperatur von 25"C.
Die durchgeführten Abtragswerte nach DIN 3210 sind denjenigen eines Tauschsealings ebenbürtig.
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PATENT CLAIMS
1. Process for the treatment of aluminum surfaces with liquid, characterized in that the workpieces to be treated are introduced into a closable spray system in which they are sprayed uniformly from all sides with the treatment liquid.
2. The method according to claim 1, characterized in that the treatment liquid is filtered before spraying.
3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the treatment liquid is heated before it enters the spray chamber, preferably in a pass, e.g. in a plate heat exchanger.
4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the treatment liquid is sprayed under such pressure and in such an amount that it runs off on the sprayed workpiece, the running liquid being collected in a sump and either returned to the corresponding storage container or is transported to another location.
5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the remnants of the treatment solution are practically completely conveyed back from the spray system into the corresponding storage container by means of compressed air.
6. System for performing the method according to claim 1, characterized in that it has a spray chamber which is equipped with a plurality of nozzles, an outlet and a cover, means for circulating a liquid from a source into the spray chamber and back or from a shaft in contains the spray chamber and from there to another location, a goods carrier and a heating device.
7. System according to claim 6, characterized in that the vertical walls of the spray chamber are equipped with Siken, in which the nozzles are attached, and preferably a semi-tubular or U-shaped profile is attached to the outer wall of the Siken, which to supply the treatment solution serves the nozzles.
8. Plant according to claim 6 or 7, characterized in that the spray chamber is connected to storage containers for treatment liquids.
9. System according to one of claims 6 to 8, characterized in that the goods carrier bar is arranged outside the spraying system.
10. Installation according to one of claims 6 to 9, characterized in that the heating device from a Dul-clliau.rerhitzel, e.g. a plate heat exchanger.
The anodizing or anodizing of aluminum surfaces has been known for over 50 years and its use for small and large workpieces has not lost any interest. When anodizing, the surface of the aluminum is converted into a permanent porous protective layer made of aluminum oxide or hydroxide in an anodizing bath with a thickness of up to 25 R. This actual anodizing stage is usually accompanied by known pretreatment and post-treatment stages of various types, which previously had to be carried out in a very costly and space-consuming manner and with little environmental impact. So far it has been common to pretreat the workpieces, as well as their post-treatment, e.g. Various rinsing stages, dyeing, sealing, etc. in tubs as large as the anodizing tub itself.
Such tubs, which generally hold a bath volume of 25,000 liters and more, require a corresponding amount of space. Up to now, their contents have mostly been carefree, which has to happen relatively often, because the open baths quickly become dirty and rot depending on their composition. While lye and acid solutions, which are often used for pre- and post-treatment, can occasionally be used for other purposes in the same factory, this is e.g. not the case for dye baths and seal solutions.
In addition, the previous systems with large treatment tanks required enormous energy consumption because most of the solutions were used warm.
There was therefore a growing demand for a method and a system which make it possible to carry out the treatment of aluminum surfaces with liquid and in particular the pretreatment and post-treatment steps for anodizing or anodizing surfaces in a simple space-saving and energy-saving manner, which is now achieved by the present invention can be realized.
The present invention is essentially based on the implementation of the treatment steps previously carried out in the immersion process in a simple, electronically controllable spray process.
The method of the present invention and the plant for carrying it out are defined in the claims.
The spray technology created an opportunity to simplify many of the previous fleet-intensive treatments. The required fleet of chemicals can be reduced to approx. 10% of the usual bath volume. However, the results achieved with the spraying process are at least equal to those from the immersion processes. The treatment times are the same, but the energy consumption is significantly lower using the method according to the invention.
This results in clear technical and economic advantages, including considerable savings in energy, wastewater and space. The space requirement of a spray dyeing system corresponds to approximately 1/4 of the usual area.
The system according to the invention for carrying out the method is constructed in such a way that all the phases which take place are computer-controllable, so that no additional personnel are required.
The materials used to build the apparatus, e.g.
Chrome steel and polypropylene prevent the occurrence of corrosion, even when very aggressive chemicals are used.
The method according to the invention can e.g. very advantageous for coloring anodized workpieces. Such a dyeing process generally comprises the following stages, all of which can be carried out in succession in the spray chamber: - rinsing - neutralizing - rinsing - dyeing - rinsing - presealing - rinsing
At all stages, the system is blown with air in order to lose as little chemical fiotts as possible.
The system is advantageously flushed first with air, then with an air-water mixture and finally with water. The rinsing is so effective that you can switch to a different color after each batch. While it was previously necessary to recreate a bath for each color, which for economic reasons led to the dyeings being limited to just a few shades, the process according to the invention makes it possible to easily produce a large number of small storage tanks with liquors and other treatment liquids for the Keep ready for long-term use.
The following surface treatments can be done according to the inven
staining process: (1) rinsing (2) dyeing with organic dyes (3) dyeing with inorganic dyes (4) nickel pre-sealing at 65 "C pretreatment: (l) rinsing (2) degreasing (3) rinsing chromating: (1 ) Rinsing (2) Chromating (e.g. with Alocrom, Alodin, Iridite) Phosphating: (1) Rinsing (2) Phosphating (3) Rinsing Sealing: (1) Rinsing (2) Spraying with cold sealing solution
In the accompanying drawing, an embodiment of the new system is shown schematically.
The rinsing chamber 1 is e.g. made of 5 mm thick chrome steel sheet. The internal dimensions are e.g. 8000 x 3000 x 1500 mm. The bottom is advantageously deepened towards the middle and the drain (return) is in a sump (not shown).
The connections for the spray nozzles 4 are mounted vertically on the outer wall. The nozzles can be adjusted in all directions. The number and size of the nozzles and the pressure are selected such that the workpieces are sprayed uniformly and the treatment liquid flows off the workpieces. It is not difficult for a person skilled in the art to find the optimal conditions in a few preliminary tests.
In a preferred embodiment, the walls of the spray chamber are provided with sikens. These increase the stability of the wall and at the same time form a suitable place for attaching the nozzles. The treatment solution is advantageously supplied via semi-tubular and U-shaped profiles which are welded on (or otherwise fastened) to the siken.
The lid of the spray chamber advantageously consists of three elements: two lid elements and a sealing lip.
The movements are carried out pneumatically. The goods carrier bar is advantageously arranged outside the spray chamber. The sealing elements close the chamber perfectly, so that no dye solution or other treatment liquid can escape.
The storage containers 9 for the treatment liquid are e.g.
made of chrome-nickel steel and advantageously have a floor that is drawn into a corner.
In this exemplary embodiment, all pipelines are made of polypropylene. The control elements 8 are installed as pneumatic valves. A very effective filter system 2 is installed in the lead.
The liquors are heated by a plate heat exchanger 7. This has the great advantage that not every container needs its own heating and control.
The system is also equipped with a compressed air supply line 5 and a flushing water supply 6.
The liquor circulation is carried out by two centrifugal pumps (not shown). The pump housing is made of cast stainless steel. The flow to the nozzles 4 is generated by a high pressure pump 3. The return pump to storage vessels 9 is controlled via the fleet level in the sump and only runs as required. The process stages are controlled by a small computer. All operations are optimally programmed in terms of time, temperature, etc.
The program can also be adapted to special requests. It is operated centrally from a control panel.
Example I
An anodized profile with an aqueous dye solution (Sanodal yellow 3 GL), containing 3 g / liter of dye at 50 ° C. for 20 minutes and a pH of 5.0 to 6.0, was sprayed in a spray dyeing system There was no difference in coloring.
Example 2
Aluminum sheet was sprayed on the spraying unit with a solution of 5 g / liter of Iridite 14-2 and a pH of 1.5 to 1.8 for 2 minutes and then rinsed in the usual way. -
Compared to a chromating layer produced by the immersion process, there was no difference in appearance or adhesion in either embodiment.
Example 3
An anodized and colored aluminum sheet was sprayed with a cold solvent for 15 minutes at a temperature of 25 "C.
The stock removal values according to DIN 3210 are on par with those of an exchange deal.