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1、1,Lecture 17: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
2、涂装流水线,5,二汽电泳槽,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.
3、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(4070)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(810)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。
4、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(810)h。 仔细打磨、磨平涂面。(打磨后露底涂面约50左右),清理磨灰。 绝缘检查(耐高压试验);须耐压15 000V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(23)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
5、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(0.20.3)m/s,槽底流速0.4m/s。 槽液流向,液流速度为 移动速度的(24)倍。 管路内的槽液流速(2.53.5)ms。 槽液的循环次数(26)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
6、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(46)倍/h,最小不能低于容量。 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(0.050.08)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
7、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(710)的冷水,加热使用(4045)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
8、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(2737),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)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0.30.5MPa通过有特定孔径的半透膜,使槽液悬浮的颜料、高分子树脂(M5000)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
9、: 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 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
10、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(100150)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
11、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
12、装直流电源 :由整流器供给,电压在0500V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 = (Ap10-3) / (E60) I-平均电流(A); 涂膜厚度(um); p涂膜密度 gcm3 (一般为 1.31.4); E电泳涂料的库仑效率(mgc)。 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=1.52;步进式全浸没通电,软起动,K=23。 还有经验数据:每平方米泳涂面积的电流强度为(1020)A。,37,(3)阴极电泳电源接地方
13、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
14、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
15、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。,4
16、6,(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=25有机酸)。 阳极液的循环量为每平方米有效极面积(610)Lmin,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导率的自动控制装置,设极液电导率为一定值,当偏差为100uScm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