L17 阴极电泳设备

1Lecture17：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：①简述电泳涂装设备的组成和各部件的作用．②画出电泳涂装的循环搅拌管路图．③复习讲课内容。23四、电泳涂装设备1.设备构成电泳涂装设备包括：①电泳槽、备用槽②槽液循环系统③槽液过滤系统④超滤（UF）装置⑤电极和极液循环系统⑥温控系统⑦直流电源及供电系统⑧涂料补给装置⑨电泳后清洗装置⑩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62.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：①极向不同；②涂料离子电荷相反，极罩隔膜和UF膜不同；③阳极电泳的槽液呈酸性，不锈钢器材多，造价贵；④阴极电泳的电压略高一些。73.电泳涂装设备各系统（装置）的结构及功能①电泳槽、备用槽和电泳涂装室⑴电泳槽：形状有：船形电泳槽长方形电泳槽主槽设计原则：①有间隙。②无死角。③体积小。④落差≤150mm（一般为50mm以内）8⑵备用槽（又称转槽或倾卸槽）作用：形状：容量：⑶溢流槽（也称辅槽）：位置：作用：9⑷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。⑸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？①裸露金属电泳膜层碎落。②槽液酸性腐蚀作用。③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：①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。②滚、刷涂第一道底漆（改性环氧或不饱和聚酯涂料）。③在室温（20℃左右）固化（8～10）h。④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。⑤在室温下固化24h。⑥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。⑦仔细打磨、磨平涂面。（打磨后露底涂面约50％左右），清理磨灰。⑧绝缘检查（耐高压试验）；须耐压15000V以上。不合格处补涂。⑨检查、修补耐压合格后，再滚、刷涂最后面漆。⑩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。1112⑹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①成分均匀混合和防止颜料沉淀。②过滤除去尘埃和油污。③热交换器保持温度均匀。④排除电解气体。⑤借助UF采取UF液。15⑶槽液循环系统的技术要求：①液面的流速（0.2～0.3）m/s，槽底流速≥0.4m/s。②槽液流向，液流速度为移动速度的（2～4）倍。③管路内的槽液流速（2.5～3.5）m／s。④槽液的循环次数（2～6）次/h。⑤泵。⑥管路。⑦阀。⑧压力表的位置。1617183）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。①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。②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。③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。2021④阴极电泳槽液的过滤精度粗过滤，精过滤。224）槽液温度控制（冷却装置）①作用：冷却。②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Q5③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。23④槽液温度控制：冷却使用（7～10）℃的冷水，加热使用（40～45）℃的温水。⑤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。⑥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。⑦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）停止运行（见制造厂的说明）24255）超滤（UF）系统（1）超滤原理：主要作用：①稳定漆液、提高漆膜质量、延长漆液寿命。②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：超滤器形式性能板式管式卷式中空纤维式膜面积／体积支撑体结构堵塞情况清洗情况较大复杂易堵塞难小较复杂不易堵塞易较大简单易堵塞难大简单易堵塞较难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。272829卷式超滤器30电泳漆超滤装置31UF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：①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。②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。34③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。35④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。366）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×δ×p×10-3)/(E×60)I-------平均电流(A)；δ——涂膜厚度（um）；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39①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；②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。③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：407）阳极及阳极液系统(1)阴极电泳的阳极（电场、除杂、调PH）①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）41②阳极布置：⑴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％⑵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。⑶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。⑷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。4243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。③阳极及极罩结构：44管式阳极45④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：①添加未中和或部分中和的阴极电泳涂料，②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：①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）。②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。③每个极罩的进液管上要装一个流量计，以监视极液流量。④如果极液返回管为塑料管，应考虑阳极液接地措施。⑤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.488）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）：①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。②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