книги из ГПНТБ / Крылова И.А. Электроосаждение, как метод получения лакокрасочных покрытий
.pdf15 °С. Для термостатирования рабочего раствора на уста новках большой производительности с теплообменниками агрегируются холодильные машины.
С ист ем а ф ильт рации
В установках для электроосаждения используют в основном фильтры пластинчатого и сетчатого типа. Ра бочие органы фильтров должны быть инертны к приме няемым материалам. Пластинчатые фильтры даже боль шой производительности не обеспечивают полной очист ки лакокрасочного материала от механических частиц менее 100 мкм, поэтому часто пластинчатые фильтры применяют в комбинации с сетчатыми. Для очистки ра бочего раствора от металлических включений на трубо проводах внешней системы циркуляции устанавливают также магнитные фильтры-ловушки.
В а н н а эл ек т р о о са ж д ен и я
Ванна электроосаждения выполняется в виде короба, расположенного под конвейером. Обычно она находится в застекленной камере, при входе в которую система блокировки отключает электропитание ванны. В том случае, когда нет камеры, застеклен верх ванны. Внеш ний вид ванны электроосаждения приведен на рис. 44.
В верхней части ванны имеется одно или несколько отверстий для принудительного вентиляционного выбро са выделяющихся в процессе работы ванны паров и га зов. Торцы ванны скошены под углом 30—45° для выхода и входа подвески, перемещающейся по конвейеру.
При наличии катодных камер ванну электроосажде ния изготовляют из диэлектрика или из стали с изоля ционным покрытием, вставные катоды отделяют от лако
красочного |
материала |
мембраной, |
между |
мембраной |
|
и |
катодом |
циркулирует |
обессоленная вода |
(католит) |
|
с |
заданными значениями удельной |
электропроводности |
|||
и pH; причем качество воды необходимо постоянно конт ролировать и поддерживать на определенном уровне.
Применяют как целлюлозные, так и ионнообменные мембраны; катионитовые мембраны отличаются более высокой механической прочностью по сравнению с цел люлозными.
Ш
мых катионитовых мембран (1500x500 мм). Скорость движения католита зависит от плотности электрическо го тока на катоде. Католит подается в иижиюю часть кармана и выводится из его верхней части.
Катодные карманы размещают вдоль бортов ванны электроосаждения. Выходы катодов соединяют в катод ной шине параллельно. Католит подается в карманчерез общий коллектор и систему разводящих трубок таким образом, что каждый карман представляет собой само стоятельный узел, работа которого не зависит от рабо ты соседних узлов.
Мешалки внутренней системы перемешивания распо лагаются обычно сбоку ванны вблизи торца.
Для отбора рабочего раствора во внешний контур пе ремешивания предусматривается перелив его в специ альный карман, расположенный вдоль борта ванны, или же непосредственно в отстойник. Соотношение объема отстойника к объему ванны 1 : 10.
При окраске лакокрасочными материалами белого цвета и светлых тонов используют ванны из нержавею щей стали, для темных тонов — из обычной стали. Внут ренние размеры ванны рассчитывают таким образом, чтобы окрашиваемое изделие отстояло от дна, стенок и зеркала жидкости не менее чем на 300 мм для ванн большого объема и на 150—200 мм для ванн объемом до
3 м3.
Дно ванны должно иметь уклон в сторону сливного отверстия. Вдоль бортов ванны обычно устанавливают изоляционные приспособления, которые предотвращают соприкосновение деталей и корпуса ванны, что может привести к короткому замыканию и прожогу корпуса ванны.
Токонесущая шина (обычно из меди) соединяется с подвесками через токосъемники различной конструк ции. Обычно электроконтактный элемент токосъемника представляет собой подпружиненный графитовый, метал лографитовый или набранный из бронзовых пластин башмак, контактирующий с двух сторон с токонесущей шиной. Башмак изолирован от конвейера изоляционным элементом (фарфор, фторопласт).
Положительный электрический потенциал подается на подвеску от источника питания через соединительные провода, токонесущую шину и токосъемник.
о
Рис 46 Схема установки для окраски электроосаждеиием: .
^ssrrsssss ttgsss»и» / 1 ^ ? г я;;е м ^ »
^ ’дл7я -я ? е т п ^ р Г « - У - н о „ Овее— |
„я ;Во д ^ " ~ |
“ |
« " ° б— |
" |
Отрицательный потенциал подается непосредственно па корпус ванны, если она является катодом. При этом корпус заземляется, а следовательно, заземляется отри цательный полюс источника питания. Когда катодом слу жат специальные пластины, установленные в катодных карманах, заземленный корпус ванны с внутренней сто роны изолируется эпоксидным, полихлорвигшловым или другим покрытием, стойким к щелочным средам и об ладающим высокими эксплуатационными свойствами в течение длительного времени.
Схема ванны электроосаждения и обслуживающих ее систем изображена на рис. 46.
С ист ем а к онт рол я и р ег у л и р о в а н и я т ех н о л о ги ч еск и х парам ет ров
В процессе электроосаждения обычно контролируют ся: температура рабочего раствора, pH, электропровод ность, содержание сухого остатка, а также органических растворителей в рабочем растворе (для некоторых мате риалов), электрическое напряжение и сила тока, потреб ляемого шиной (или отдельными участками шин), от сутствие электрического контакта между анодом и ка тодом, работа погружной мешалки, давление жидкости перед устройствами, нагнетающими ее в ванну (соплами, питателями и др.), степень засорения фильтров непре рывного действия и ряд других показателей.
Регулирование и поддержание параметров осуществ ляется в следующих интервалах: температура рабочего
раствора |
18—30 °С, pH 6,6—9,0, содержание сухого |
остатка |
8— 16%, содержание органических растворите |
лей 3— 6%. Интервал оптимальных напряжений (при работе в режиме постоянного напряжения) индивидуа лен для каждого лакокрасочного материала. В некото рых установках он различен и для каждого участка ши ны. Некоторые показатели могут корректироваться ав томатически по заданной программе, как, например, тем пература и на отдельных установках сухой остаток, pH и электрическое напряжение.
Контроль и регулирование температуры осуществля ют с помощью следующей системы: датчики, дистанци онный показывающий и самопишущий прибор, набор ис полнительных механизмов, включающих и отключающих
1Г5
систему теплообмена по сигналам, выдаваемым датчика ми. Датчики температуры обычно устанавливают в пото ке во внешнем контуре перемешивания, а показывающий прибор — на центральном щите управления.
Равномерность распределения температуры по объему ванны обычно не контролируется, так как она автомати чески обеспечивается при интенсивном перемешивании содержимого ванны электроосаждения.
Водородный показатель раствора измеряют лабора торными pH-метрами типа ЛПУ-01 или pH-340 со стек лянными электродами; удельную электропроводность — с помощью расходного моста Р-38 и ячейки Х-38 с пла тинированными электродами.
Содержание сухого остатка определяют весовым ме тодом в лаборатории. Однако имеются попытки [50] ав томатического определения этого показателя, например по данным кулонометра. Этот метод основан на том, что условный выход по току должен быть постоянен, поэтому масса выбранного из ванны вещества (по сухому остат ку) должна соответствовать количеству прошедшего за это время через ванну электричества. Зная первона чальное содержание сухого остатка и учитывая показа ния кулонометра, можно подсчитать содержание вещест ва в данный момент времени.
Ориентировочные результаты о содержании сухого остатка можно получить, исходя из площади окрашенной поверхности, полученной за определенный отрезок вре мени.
Содержание органических растворителей в рабочем растворе определяют периодически в лаборатории на хроматографе с пламенным ионизационным детектором («Цвет», ЛХМ-7А, ЛХМ-8М) и хроматографической ко лонкой. Методика проведения хроматографического ана лиза описана в работе [224].
Напряжение постоянного электрического тока контро лируют обычными электроизмерительными приборами. В тех случаях, когда токонесущая шина делится на от дельные элементы, каждый из которых находится под своим напряжением, на центральном щите устанавли вают приборы, показывающие электрическое напряже ние на каждом элементе шины.
Питание каждого элемента шины постоянным током обычно осуществляется самостоятельным источником пи
116
тания. При переходе токосъемника с одного элемента шины на другой возникает опасность работы источника питания в режиме, близком к режиму короткого замы кания. Поэтому такой переход осуществляется либо при выключении соответствующих источников питания*, либо с применением специального электронного устройства, служащего для выравнивания потенциала в момент пе рехода [242]. Иногда деталь погружается в ванну электроосаждения не под током, во влажном (с пленкой обессоленной воды) состоянии. В этом случае напряже ние на первый элемент шины подается в момент полного погружения деталей, причем специальным программным устройством обеспечивается плавный подъем напряже ния.
В процессе окраски в режиме постоянного напряже ния значение напряжения не должно изменяться. Одна ко при замене партии лакокрасочного материала, частич ном загрязнении ванны электролитами, определенных изменениях рецептурного состава, вызванных эксплуата ционными условиями или неточностью корректировок и другими причинами возникает необходимость в изме нении напряжения. Поэтому в электросхему источника питания необходимо встраивать соответствующие регу ляторы напряжения, обычно управляемые вручную. Источник питания должен быть обеспечен специальным блокирующим устройством для того, чтобы после корот ких замыканий он опять был готов к употреблению.
Силу тока, потребляемого ванной электроосаждения, контролируют амперметром, устанавливаемым на цент ральном щите или рядом приборов, если токоведущая шина состоит из отдельных элементов. Контроль силы тока дает общее представление о ходе электроосажде ния, так как при оптимальных условиях и постоянной производительности линии по окрашиваемой поверхности сйла тока должна быть постоянной. Отклонения от этого значения служат сигналом для контроля за условиями окраски.
На ряде крупногабаритных установок проверяется от сутствие контакта между деталью и вспомогательными электродами, между положительным и отрицательным токосъемниками. Делается это по той причине, что при
* Такая система принята, например, на ГАЗ и АЗЛК.
117
эксплуатации линии вследствие износа отдельных изоля ционных элементов периодически .возникают короткие замыкания токовой цепи. Контроль за качеством изоля ции осуществляют обычно с помощью низковольтных и высоковольтных устройств, причем для безопасности — в самой высокой части .монорельса конвейера. При нали чии нежелательного контакта включается предупреди тельный звуковой сигнал.
Секция промывки изделий после окраски и секция обдувки горячим воздухом
Окрашенные изделия промывают в камере мойки. Если между зонами окраски и промывки окрашенное изделие находится более 3 мин, возможно подсыхание пены, ухудшающее качество покрытия. Для устранения этого вводится дополнительный контур орошения изде лия обессоленной водой (в виде легкого тумана) непо средственно над ванной электроосаждения. При этом сокращаются общие потери лакокрасочного материала.
Промытые после окраски изделия поступают в секцию
обдувки |
горячим воздухом. Температура |
обдуваемого |
|
воздуха |
100— 130°С, продолжительность |
обдувки |
5— |
10 мин в зависимости от конфигурации деталей. |
|
||
Секция выполнена в виде проходного туннеля. Воз |
|||
дух, подаваемый на обдувку, должен быть очищен |
оч |
||
'масла и пыли. В работающей секции обычно не произво дят никаких технологических регулировок.
Секции промывки и обдувки начинаются односторон ним стоком (в сторону секции мойки) и кончаются там буром.
Установка для окраски электроосаждением стыкует ся на входе с агрегатом подготовки .поверхности, а на выходе с сушильной установкой. Обычно стыковка осу ществляется без разрывов (проемов). Если разрывы не обходимы (поворот конвейера или создан не между уста новкой электроосаждения и сушильной установкой зоны осмотра деталей), они обычно закрываются сплошным туннелем.
Сушильные установки
Конструкция сушильных установок, применяемых в линиях электроосаждения, не имеет существенных от личий от конструкции сушильных установок, используе
118
мых для сушки лакокрасочных покрытий, полученных другими методами.
Наиболее широкое распространение получили конвек
ционные и терморадиационно-конвекционные сушильные установки.
Сушильные установки должны иметь три зоны: пред варительного разогрева, высокотемпературной сушки, постепенного охлаждения. Во всех зонах предусматрива ется независимое регулирование и поддержание темпера туры воздуха. Скорость циркуляции воздуха в сушиль ной установке 0,5—0,8 м/с, температура воздуха на 15— 20 °С выше температуры изделия.
Наряду с продольной циркуляцией воздуха необхо димо предусматривать поперечную циркуляцию; Торце вые проемы проходных туннельных установок оборуду ют воздушными завесами.
Вспомогательное оборудование
Установка для приготовления рабочих растворов лакокрасочных материалов
Рабочий раствор лакокрасочного материала приго товляется в отдельной емкости по соответствующей тех нологической инструкции. Если материал выпускается *в виде высоковязкой пасты с содержанием сухого остат ка 70—80%, основную трудность представляет загрузка исходного материала из бочек в смесительную емкость. Объем смесительной емкости составляет 0,10—0,15 объе ма ванны электроосаждения. Емкости должны быть снабжены теплообменником, пропеллерной мешалкой и иметь отверстие для загрузки пасты и нейтрализатора. Рабочая часть емкости выполняется из химически стой кого материала.
Для линий с большой производительностью по окра шиваемой поверхности приготовление корректирующих растворов ведут в двух емкостях. В первой проводят нейтрализацию пасты, а во второй — смешение нейтрали зованной пасты с рабочим раствором из ванны электро осаждения и окончательную корректировку по pH и со держанию сухих веществ.
Из отечественной аппаратуры применяют реакторы типа РСЭН, РЧЭН и другие подобные аппараты [243].
119
Установки для обессоливания воды
Для разведения лакокрасочного материала и промыв ки изделий до и после окраски необходима обессоленная вода. Удельная электропроводность воды не должна пре вышать 2-10-3 См/м. В некоторых случаях такую элект ропроводность имеет конденсат в заводской сети. Обыч но линии окраски электроосаждением комплектуются индивидуальными установками обессоливания, работаю щими по принципу катионно-анионного обмена. Перед ионообменными колонками устанавливают фильтры предварительной очистки от механических и органиче ских примесей, которые заполняют кварцевым песком и активированным углем.
Установка обессоливания воды обычно снабжается емкостью для хранения; для этих целей применяют ци стерны типа ЦСЭ.
При окраске методом электроосаждения используют две схемы обессоливания [244, с. 158]:
Первая схема. Установка состоит из шести ионооб менных фильтров: трех катионитовых и трех анионитовых. Вода, подлежащая обессоливанию, проходит после довательно через катионитовый и анионитовый фильтры первой ступени. В это время оставшиеся катион,итовые и анионитовые фильтры регенерируются. После того как удельная электропроводность обессоленной воды стано вится выше допустимого значения, пара фильтров, слу жившая первой ступенью, останавливается на регенера цию, пара фильтров, ранее являвшаяся второй ступенью, становится первой ступенью, а отрегенерированные фильтры подключаются в качестве второй ступени. В дан ной схеме все три пары фильтров взаимозаменяемы. По сле каждого анионитовош фильтра имеется проточный датчик кондуктомера, позволяющий контролировать ка чество получаемой обессоленной воды в течение всего времени работы установки.
Вторая схема. Установка состоит из двух самостоя тельных линий. В состав каждой линии входят катиони товый и анионитовый фильтры первой ступени. При рабо те установки вода проходит последовательно через фильтры первой линии. Если удельная электропровод ность воды повышается, линию ставят на регенерацию,
120