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1、1 Lecture17 阴极电泳设备1 教学目的及要求 掌握电泳设备的组成及各组件的功能 2 教学内容 阴极电泳的十大系统3 重点难点 UF系统 循环系统 4 作业 简述电泳涂装设备的组成和各部件的作用 画出电泳涂装的循环搅拌管路图 复习讲课内容 2 3 四 电泳涂装设备 1 设备构成电泳涂装设备包括 电泳槽 备用槽 槽液循环系统 槽液过滤系统 超滤 UF 装置 电极和极液循环系统 温控系统 直流电源及供电系统 涂料补给装置 电泳后清洗装置 电泳涂装室 防尘罩 电气控制柜等专用装置 这十大系统 设备 与输送链 烘干室 强冷室等组成电泳涂装生产线 电泳生产线 4 电泳涂装流水线 5 二汽电泳槽
2、6 2 阴极电泳设备和阳极电泳设备的差别 两者组成基本相仿 所不同的是 极向不同 涂料离子电荷相反 极罩隔膜和UF膜不同 阳极电泳的槽液呈酸性 不锈钢器材多 造价贵 阴极电泳的电压略高一些 7 3 电泳涂装设备各系统 装置 的结构及功能 电泳槽 备用槽和电泳涂装室 电泳槽 形状有 船形电泳槽长方形电泳槽主槽设计原则 有间隙 无死角 体积小 落差 150mm 一般为50mm以内 8 备用槽 又称转槽或倾卸槽 作用 形状 容量 溢流槽 也称辅槽 位置 作用 9 电泳槽和备用槽的技术要求 a 足够的强度和刚性 b 绝缘防腐处理 为什么电泳槽内表面及槽内的所有构件 包括溢流槽 表面都应进行衬里处理 裸
3、露金属电泳膜层碎落 槽液酸性腐蚀作用 小型 PVC板 大型 改性环氧树脂或不饱和聚酯玻璃钢 10 涂布玻璃钢衬里的工艺要点如下 涂衬里前 钢板表面必须进行喷砂处理 露出金属色 表面粗糙度为 40 70 um 吹 吸干净被处理表面及缝隙 达喷砂3A质量标准 滚 刷涂第一道底漆 改性环氧或不饱和聚酯涂料 在室温 20 左右 固化 8 10 h 滚 刷涂第二道底漆 贴玻璃纤维布 速贴两层 并用涂料渗透 滚涂平 用排气筒排除涂层中的气泡 转角处多铺一层玻璃纤维布 以增加涂层强度 在室温下固化24h 滚 刷涂第一道面漆 改性环氧或不饱和聚酯涂料 在室温下固化 8 10 h 仔细打磨 磨平涂面 打磨后露底
4、涂面约50 左右 清理磨灰 绝缘检查 耐高压试验 须耐压15000V以上 不合格处补涂 检查 修补耐压合格后 再滚 刷涂最后面漆 固化 备用槽内表面的涂层不需要绝缘性 仅需防腐蚀处理 阴极电泳专用的摆杆 挂架等 表面也需要进行绝缘防腐蚀处理 其工艺是经喷砂处理 刷涂 2 3 道电泳槽内壁用的涂料 11 12 电泳涂装室 封闭防尘室 排风换气系统 13 1 槽液循环系统组成 槽液循环系统一般由 循环过滤 循环热交换过滤 超滤 UF 3条回路组成 电泳槽循环管路和喷射布置示意图 如图所示 2 电泳槽液循环搅拌系统 14 2 循环搅拌的主要功能 成分均匀混合和防止颜料沉淀 过滤除去尘埃和油污 热交换
5、器保持温度均匀 排除电解气体 借助UF采取UF液 15 槽液循环系统的技术要求 液面的流速 0 2 0 3 m s 槽底流速 0 4m s 槽液流向 液流速度为移动速度的 2 4 倍 管路内的槽液流速 2 5 3 5 m s 槽液的循环次数 2 6 次 h 泵 管路 阀 压力表的位置 16 17 18 3 电泳涂装过滤装置槽液的循环管路 电泳后清洗的循环UF液 循环去离子水管路中都应装过滤器 过滤器的作用 以消除槽液中尘埃颗粒 外界和被涂物带入的脏物 凝聚颗粒 前处理带来的杂质与漆反应生成的脏物 及其他机械污染物 过滤器的要求 要求通过过滤器的槽液量为槽容量的 4 6 倍 h 最小不能低于容量
6、 过滤器种类 滤袋式和滤芯式两种 19 滤袋式 进出口压差控制在 0 05 0 08 MPa 滤芯式 初期压差 0 02MPa 当压差达0 08MPa时就需要换新滤芯 还有吸油过滤器 磁性过滤器 20 21 阴极电泳槽液的过滤精度粗过滤 精过滤 22 4 槽液温度控制 冷却装置 作用 冷却 电泳过程中使槽液升温的因素 电泳电流产生的热量Q1 泵机械搅拌的机械能转换的热能Q2 被涂物带入的热量Q3 槽壁传热的影响Q4水分挥发散热Q5 总热量与换热器选择 Q总 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 冷冻机组 通过计算出的总热量 就可选择所用换热器的大小 23 槽液温度控制 冷却使用 7 10 的冷水 加热
7、使用 40 45 的温水 槽液温度控制系统构成 由热交换器 泵及冷水 或温水 循环管路 温水加热器 冷水槽 冷却机组 冷却塔和温度控制器 调节阀等组成 如厂房温度能保证在10C以上时 温水加热可不考虑 热交换器的要求 热交换器安设在槽液的循环管路中 槽液在进入热交换器之前要经过过滤 槽液压力要始终超过冷却水的压力 以防槽液污染 板式和列管式热交换器均可使用 要用不锈钢制造 热交换器上要装有排放口及去离子水冲洗连接管路 温度保护器 为防止槽液和清洗液过热 应设有温度保护器 温度保护范围为 槽液工艺温度为 27 37 高温警报41 高于43 停产 清洗液温度警报35 高于38 停止清洗 超滤 UF
8、 停止运行 见制造厂的说明 24 25 5 超滤 UF 系统 1 超滤原理 主要作用 稳定漆液 提高漆膜质量 延长漆液寿命 回收数量可观的漆料 节约大量冲洗水 将槽液在一定压力下0 3 0 5MPa通过有特定孔径的半透膜 使槽液悬浮的颜料 高分子树脂 M 5000 截留 而使槽液中的水 有机溶剂 无机离子和低分子树脂通过半透膜 从而使槽液保持在正常的参数范围内 26 2 超滤器的结构形式 有 管式 中空纤维式 卷式和板式四种形式 四种超滤器不同结构形式优缺点的比较 UF液储槽和UF装置的清洗槽可用不锈钢 玻璃钢或塑料制成 UF液储槽容积应能储存UF装置的3h透过液量 27 28 29 卷式超滤
9、器 30 电泳漆超滤装置 31 UF超滤装置 管式超滤器 32 反渗透装置 反渗透装置 33 3 UF系统的组成 UF含有如下几个部分 供漆部分有两种形式 a 对于小型电泳槽采用直供式 即供漆和超滤循环共用一台泵 b 对于大型电泳槽 可专设供漆泵 供漆泵的流量一般为超滤器透过量的20倍 从超滤器回到电泳槽的电泳涂料量为超滤液量的19倍 这一数量要很好地掌握 否则引起浓差极化令堵塞超滤膜 过滤部分超滤器其实为超微孔过滤 超滤膜上有细微孔 允许水和小分子溶剂及小分子量的树脂分子通过 一般若在进入超滤器之前先用过滤精度为 100 150 um的袋式过滤器过滤 否则极易堵塞超滤器膜孔 34 控制及检测
10、部分 1 超滤器运行过程中不允许随意停机 因为停止运行时漆液沉积在超滤器内 易堵塞超滤器 2 当超滤器供漆泵停止运行时 应自动地用干净超滤液将漆液排到电泳槽内 用干净超滤液将超滤膜浸泡 3 系统中应安装流量计和浊度计 随时观察透过量的变化情况和超滤膜有无破损现象 4 在超滤器进口处应装有缓开阀 当供漆泵起动时进口阀门是缓缓打开的 以避免进漆压力过高 损坏超滤膜 5 在超滤器的进口应安装高压 高温保护器 一旦压力 温度超过许可范围 整个系统就自动停止运行 35 清洗部分 1 超滤器工作一段时间后 由于膜在浓差极化的作用下慢慢被堵塞 当超滤液透过量下降到额定值的70 就应进行清洗 以恢复到良好的工
11、作状态 2 清洗为循环清洗的方式 清洗泵应与超滤器配套 在清洗泵的进口处应装有100um左右的袋式过滤器 以便在循环清洗过程中除去超滤膜上清洗掉的漆渣及其他脏物 3 正常维护性清洗或堵塞不严重时清洗 可采用1 的丁基溶纤剂 2 的乙基溶纤剂 3 的甲酸的去离子水对超滤器进行循环清洗 36 6 直流电源供电系统 1 电泳涂装直流电源 由整流器供给 电压在0 500V之间可调 直流电要经滤波 电压脉冲幅度 5 的平均电压 在满负荷情况下电压脉动率要小于5 2 阴极电泳的电流 与涂装面积及涂料的库仑效率有关 电泳平均电流强度可按下式计算 I A p 10 3 E 60 I 平均电流 A 涂膜厚度 u
12、m p 涂膜密度g cm3 一般为1 3 1 4 E 电泳涂料的库仑效率 mg c 实际电流要在平均电流 I 基础上乘个因数K K的取值 连续式电泳涂装 K 1 5 2 步进式全浸没通电 软起动 K 2 3 还有经验数据 每平方米泳涂面积的电流强度为 10 20 A 37 3 阴极电泳电源接地方式 38 4 阴极电泳供电方式 无瞬间电流冲击 整流器容量小阶梯痕 厚度不均 水痕 先烘干以改善 瞬间冲击电流 整流器容量小无阶梯痕 厚度不均 水痕 39 对于连续通过式的电泳涂装 为了降低入槽段的电流密度 避免过于激烈的电解反应发生 提高涂膜外观质量 入槽段应采用低电压 为了提高被涂物内腔的泳透力 在
13、电泳过程中需采用高电压 所以 多个整流柜 多段电压供电方式已在电泳涂装中经常使用 5 阴极电泳多段电压供电方式 40 7 阳极及阳极液系统 1 阴极电泳的阳极 电场 除杂 调PH 阴阳极面积比 在阴极电泳涂装场合 阴极和的面积之比为4 1 计算 比如汽车车身涂装 可按下式计算阳极面积 阳极面积 车身数 min 2min 表面积 车身 4 全浸时间 2min 41 阳极布置 阳极沿着槽壁布置 浸入槽液中的深度不得小于槽垂直壁的槽液深度的40 阳极从出槽口向前排 一般在入槽端靠近入槽车身部位不布置阳极 对较大的工件 如汽车车身 可在底部和顶部也布设阳极 以使涂层厚度均匀 在分段供电场合 要求分段电
14、极之间距至少要大于一个极罩的间隙 防止涂料在电压较低的阳极和极罩上沉积 如 分段电压差 75V时 要留两个极罩的间隙 电压差 100V 要留三个极罩的间隙 如果采用了防止回流的二极管 就可留一个极罩间隙 42 43 阴极电泳使用的阳极有 板式阳极和管式阳极两种阳极一般采用3mm以上厚度的不锈钢板或钢管 阳极及极罩结构 44 管式阳极 45 阳极液系统 1 阳极液系统的作用 阴极电泳过程中在阳极区不断产生有机酸 如不及时除去 会进入槽液使pH值下降 影响泳透力及涂膜性能 再溶解性增大 H CH3COO 或HCOO CH3COOH或HCOO 2 除去槽液中游离酸的办法 添加未中和或部分中和的阴极电
15、泳涂料 采用阳极隔膜系统 更常用 3 阳极隔膜系统法 是将阳极封闭在可冲洗的阳极罩中 极罩由不导电材料制成 敞开面 板式电极罩朝向被涂物的一面 管式电极四周都可算敞开面 装有离子选择性的隔膜 46 4 阳极液系统的构成 由 阳极隔膜系统极液循环管路泵极液槽电导率和混浊度控制仪去离子水供给管路等组成 47 5 技术要求 阳极液循环管路必须用不锈钢管或塑料管制成 能耐PH 2 5有机酸 阳极液的循环量为每平方米有效极面积 6 10 L min 不断冲洗阳极 带走有机酸等阴离子 每个极罩的进液管上要装一个流量计 以监视极液流量 如果极液返回管为塑料管 应考虑阳极液接地措施 阳极液循环系统要安设极液电
16、导率的自动控制装置 设极液电导率为一定值 当偏差为100uS cm时 自动排放阳极液 加入新鲜去离子水 电导率传感器要装在阳极液槽中阳极液返回管的位置 48 8 电泳后清洗设备电泳后清洗的目的及其工序组成前面作了介绍 下面就如何设计和选用后清洗设备进行介绍 1 设计和选用电泳后清洗设备的原则 条件 根据被涂物的结构及对涂膜装饰性要求选择清洗道数和方式 像汽车车身那样复杂的被涂物则需选用6道工序以上的喷 浸结合式的清洗工艺 结构较简单 无内腔结构的被涂物可仅选用喷式清洗工艺 对涂膜装饰性要求较低的被涂物 如汽车车下部件等 则可清洗1 2次 清洗时间 在槽上 含溢流槽 清洗 工件出槽就马上冲洗 保持工件湿润 不使表面沾污和干结 喷洗时间 10 30 S 达到置换清洗液 即可 浸洗时间 浸入即出 在槽上的输送链的水平段上不要求过长 沥液时间 槽上清洗后 到第一道循环UF液清洗之前的沥液时间 lmin 新鲜UF液和新鲜去离子水清洗之前只需 10 20s 沥水时间 其他各清洗工序之间的沥液时间应为 lmin 49 应注意消泡问题 含有槽液的清洗液在喷式清洗时易产生气泡 起泡的原因是 槽液本身具有
