Sektion C: Chemie

Kathodische Tauchlackierung

C25D 13/00

Nach wie vor bestehen Karosserien von Automobilen zum überwiegenden Teil aus Stahlblech. Um dieses Stahlblech vor Rost zu schützen und dem Fahrzeug Glanz und Farbe zu verleihen, müssen die Karosserien lackiert werden. Diese Lackierung ist aus mehreren Schichten aufgebaut, wobei ein Aufbau mit Grundierung, Füller, Decklack und Klarlack üblich ist. Die Grundierung übernimmt dabei im Wesentlichen den Schutz vor Rost- und Steinschlag des Stahlblechs. Deshalb wird eine gleichmäßig geschlossene Lackschicht mit einer bestimmten Schichtdicke auf allen Oberflächen benötigt. Insbesondere müssen auch die Oberflächen in den zahlreichen Hohlräumen einer Karosserie beschichtet werden, um diese vor Rost zu schützen. Hierzu eignet sich die kathodische Tauchlackierung (KTL) besonders gut: In einem Lacktauchbecken ist Epoxidharz in Wasser gelöst, was einen leitfähigen Lack ergibt. Wird nun eine Gleichspannung zwischen einer in den Lack eingetauchten Anode (+ Pol) und der als Kathode (- Pol) wirkenden Karosserie angelegt, fließt ein elektrischer Strom, durch den - vereinfacht ausgedrückt - an der Karosserie Lackteilchen abgeschieden werden (Koagulation). Dadurch kann eine fest haftende Lackschicht aufgebaut werden.

Figur 1: Kathodische Tauchlackierung mit gekrümmten Anoden (aus DE 102 35 117 B3)

Die Geschwindigkeit des Schichtdickenwachstums hängt von der Feldstärke am Lackiergut ab, d.h. vom Abstand der Anode zur kathodischen Karosserie. Wirken nun ebene Anoden auf den unregelmäßigen Querschnitt eines Fahrzeugs, ergeben sich daraus bei gleicher Abscheidungsdauer ungleichmäßige Schichtdicken, was nicht erwünscht ist, da dadurch entweder zu viel Lack verbraucht wird, oder an besonders kritischen Stellen der Karosserie (z.B. seitliche Schweller und deren Hohlräume) die Schicht zu dünn ist für einen wirksamen Rostschutz.

Abhilfe kann dabei eine Ausbildung der Anoden gemäß DE 102 35 117 B3 schaffen (siehe Figur 1), bei der die im Tauchbecken (1) angebrachten Anoden (6) auf drei Seiten der Aussenkontur der Karosserie (4) ungefähr folgen. Dadurch wird eine weitgehend gleichmäßige Verteilung der Feldstärke auf der zu beschichtenden Oberfläche erreicht. Dies hat eine gleichmäßigere Schichtdickenverteilung und eine höhere Beschichtungsgeschwindigkeit zur Folge.
Eine andere Möglichkeit, auf der Oberfläche eine gleichmäßige Schichtdicke abzuscheiden, ist die gezielte Beeinflussung der Feldstärke durch Abschirmung der Feldlinien an der Anode, gemäß DE 100 51 683 A1.

Figur 2: Kathodische Tauchlackierung mit Abdeckungen der Anode (aus DE 100 51 683 A1)

Figur 2 zeigt eine zu beschichtende Karosserie (102), die im Lacktauchbecken an mehreren Anoden (162a - 162d) vorbeigeführt wird. Dabei werden Bereiche der Anoden durch Abschirmbleche (206a - 206d) abgedeckt, wodurch in diesen Bereichen der Abdeckungen das elektrische Feld geschwächt wird. Andere Bereiche der Abschirmbleche haben Durchgangsöffnungen (178a - 178c), durch die sich ein elektrisches Feld zwischen der Anode und der Kathode ausbilden kann, was zu einer Beschichtung auf der Karosserie in diesem Bereich führt. Dadurch können die Abscheidungsraten der Lackschicht auf der Karosserie gezielt gesteuert werden, und deren gesamte Oberfläche und Hohlräume mit einer gleichmäßig dicken Lackschicht überzogen werden.

Für eine Recherche relevante IPC-Gruppen:
IPC	Technischer Aspekt
B65G 49/02	Fördersystem zum Hindurchführen von Werkstücken durch Flüssigkeitsbehandlungsbehälter
C09D 5/44	Überzugsmittel für elektrophoretische Anwendungen
C25D 13/00	Verfahren zur elektrophoretischen Beschichtung

Zitierte Patentdokumente
Patentnummer	Jahr	Titel
DE 102 35 117 B3	2002	Anlage zur kataphoretischen Tauchlackierung von Gegenständen
DE 100 51 683 A1	2000	Anodenzelle zur kathodischen Elektro-Tauchlackierung von Werkstücken