电泳槽系统的设计

电泳槽系统的设计关于电泳槽的设计，我总结了一下学到的和看到的内容，第一次，可能会有不少错误之处，希望大家指证： E$ e ;! 首先还是先讲几句费话吧： +34C0:dh25 1. 电泳涂装的发展情况 C( IPw! bIJ3)_I 1809年俄国科学家列斯首先发现了胶体粒子在电场作用下能产生电泳的现象。但由于当时缺少良好的水溶性树脂。所以在工业上一直没有得到广泛的应用。直到1960年由英国的卜内门与里兰公司共同研制成功阳极电泳漆与涂装工艺。 AlO&e+ 2 ZBq+M 美国福特汽车公司早在1950年即开始从事电泳漆的研究，但直到1961年在美国PPG（匹茨堡平板玻璃公司）涂料分公司的配合下才建立了一条电泳涂装汽车车轮的试验生产线。 2r9D R qUdbVF=B 1969+年美国在电泳涂装设备中又成功地使用了超滤装置，从而解决了产品电泳水洗后污水的处理问题，同时又降低了损耗，提高了电泳漆的利用率。使电泳涂装在防止环境污染和实现经济效益方面取得了进展。 .?GIf 我国在1960年前后开始从事于水溶性树脂的研究，1965年9月上海市染料涂料研究所首先研制成功阳极电泳漆水溶性酚醛醇酸电泳漆。1966年底天津化工研究院研制成功的水溶性环氧酯电泳漆投入生产，然后又有沈阳的纯酚醛改性油电泳漆等10多个品种投入生产。长春第一汽车制造厂于1970年开始采用电泳漆涂装锦旗牌汽车车身和驾驶室。椐资料统计：1970年我国已生产近1000吨水性电泳漆，当时全国约有46条电泳涂漆生产流水线。到了1973年我国已生产2000吨水性电泳漆，37个品种，大约有400条大小电泳涂漆生产流水线。 ;D;$wl 从60年代中期联邦德国BASF公司和美国PPG公司道德进行了阳离子型树脂的合成（即阴极电泳的研究）。1971年美国的PPG公司开始应用第一代阴极电泳漆，先在菲利浦公司的电泳箱、洗衣机以及干燥机等耐腐蚀性能要求高的家用电器上作底漆。1976年6月美国通用汽车公司将汽车部件采用PPG公司第二代阴极电泳漆（CED-3003）获得成功。1977年开始正式用阴极电泳漆为底漆来涂装汽车车身。1978年美国通用汽车公司和福特汽车公司基本上已把原来使用的65条阳极电泳涂装生产线改用新的阴极电泳涂装生产线。 84%Zl1 2. 电泳涂装的应用特点 9L4bFxFI 电泳涂装与一般无机电解质电场的作用表现不同外，它和电镀也不相同，主要表现在电沉积物质的导电性方面。电镀时，电沉积后极间导电性并不发生变化，而有机涂层则由于具有绝缘性，所以在水性涂料进行电沉积涂装时，随着电沉积的进行，极间电阻发生显著变化。 o!t;6jmD 电泳槽设置在一个封闭的间壁室（又称为电泳涂装室，电泳无尘隔间），该室一般用镀锌钢板，最好用铝合金和不锈钢材料制成，如果用普通钢板，必须涂环氧涂层，电泳涂装室留有玻璃窗和出入门，门上应装有安全保护链锁装置，以防止正常工作时人员进入，发生触电事故，另外，电泳槽中有机溶剂要设排风换气系统，生产期间的换气次数为15-30次/h。 1ulAkAkc 电泳槽内表面及液面以下的所有裸露金属表面都要进行绝缘防腐蚀处理，确保槽体与槽液之间的绝缘，不然电泳时槽内壁或裸露金属处会泳涂上漆，不电泳时漆膜又会碎落溶下，成为水溶性不好的颗粒，污染槽液。另外阴极电泳槽液呈酸性，对槽体有腐蚀作用，也需进行防蚀。因此电泳槽内表面及槽内的所有构件（包括溢流槽），槽表面都应进行衬里处理。小型电泳槽衬里用PVC板，大型电泳槽都涂改性环氧树旨或不饱和聚酯玻璃钢，其涂布工艺要点如下： y/ieu O （1）涂衬里前钢板表面必须进行喷砂处理，露出金属色（银灰色），粗糙度4070m，以确保涂层的附着力优良，吹，吸干净被处理表面及缝隙，达喷砂3A质量标准。 CKwZ;yJC* （2）滚，刷涂第一道底涂料（改性环氧或不饱和聚酯涂料）。 - D ?F （3）在室温（20左右）固化810h。 0&i%Q$4 . （4）滚，刷涂第二道底涂料，贴玻璃纤维布（或无纺玻璃丝织物），速贴两层，并用涂料渗透，滚涂平，用排气筒排涂层中的气泡，转角处多铺一层玻璃纤维布，以增加涂层强度。 nNpAAf （5）在室温下固化24h。 2Zs40M6 （6）打磨玻璃纤维。 2.eZYYlg （7）滚，刷涂第一道而涂料（改性环氧或不饱和聚酯涂料，白色）； H #WAp_ （8）在室温下固化810h; Lgl|./ （9）仔细打磨涂面，打磨后露底涂面约50%左右，清理磨灰； 0 g1w - （10） Nag(mY 绝缘检查，须耐压15000V以上，不合格处补涂； gt9 为防止漏电和电沉积，与电泳槽的连接槽液循环管，排放管也要进行绝缘处理，大口径不锈钢管内表面也象电泳槽内表面取样衬里，小口径改用1m左右长的PVC管连接。阳极液管采用PVC管，靠近阳极液槽前接一段不锈钢管，以便阳极液接地。 wQG90$B% 电泳槽，备用槽的外表面，经喷砂处理后，涂锌铬等环氧底漆，安装完后再涂12道面漆即可。 NW= 电泳涂装设备的其他不锈钢，镀锌钢板，塑料等制件表面，不需涂漆。 只为理想 2008-12-08 21:06 电泳槽是电泳涂装作业的浸槽（也称主槽），形状有船形和长方形两种，长方形电泳槽适用于步进间歇式生产，其内部大小主要取决于被涂物（或装挂吊）的尺寸。船形电泳槽适用于大量流水连续式生产，其两端的斜坡的长度取决于被涂物出入槽的角度；其平段的长度根据链速和泳涂时间确定。为保证槽液较好的搅拌状态和最佳的极间距（槽子容纳被涂物要留有间隙，典型电泳槽的断面间隙尺寸如下图： iOByJ# attachimg262/attachimg F.g2/0. aY L&e J#(rdVZZ 9,By4VN w;J, 典型电泳槽间隙尺寸（mm） _X=2Z.|j1 9BE fT p%o A VhCA )f B _t6;mT-J C p=%Y:8 D EF3j E K.:?k 汽车车身 mZ1-or 200250 oBI3dj 250300 Rb-lFbU 450500 TP(5d 2w 250300 *c_B d 500550 &LpUCk, 建材 ,ysB 150200 ;wn4=(/ 200250 7%WM.N 400450 u6O 250300 n 4Vy 450500 :/wI$ + 家用电器 ACy8Lv1OZ 125150 P/h%mTg 150200 ZaPXD*& 4700450 %:RTzL%y 200250 o7+H.fJ 350400 6sgqh83Y 零部件 ;X0sii 125150 5qRR yn 125150 ,A1;1-U=b 375400 #U P|k 150200 30ZuZ7q O 300350 F#10P0FO ,yUy*to )p:KB 以上数据均是参考值，实际的生产线设计中，可根据不同工件的大小进行取舍，目的以电泳出来的工件漆膜的效果最佳为准。 &EH= 在电泳槽的出口端设设置溢流槽（也称辅槽），大小一般为主槽的1/10，试不同情况而定，如果是小工件的电泳，主槽很小（只有几百升）的情况下，副槽应稍大一些，以免主循环泵将其抽空。它的作用是盛接电泳槽表面带入泡沫和尘埃，并有消除泡沫的功能。浸槽与溢流槽之间设一可调阀，以调节液位及表面流动状态。槽液到溢流槽的落差最大不许超过150mm(一般为50mm)以内，以防产生泡沫。 7+I-Ajr6 今天先发一点，明天继续发，呵呵 S42jDE 只为理想 2008-12-09 16:13 一 ,I8+aP) C+ EaD7 1. TZ3)Q 过滤系统的设计的必要性： b l#JI2 电泳槽沉淀的危害性 rxSWd 电泳漆的沉淀标志着涂料的不稳定性，沉淀性越大，说明其稳定性就越差，一方面说明了它不是质量好的涂料，另一方面，由于它的沉淀破坏了它原有的浓度分布，从而导致涂膜质量难以得到保证。 tQ B :n 电泳漆的沉淀降低了涂料的利用率，从而提高了涂装成本。 VRY?CT! 在处理沉淀，增加处理费用的同时，沉淀中有害物质（铅，锡和挥发性小的有机溶剂等）的遗弃污染环境，对环境保护是个极大的威胁。 h ,Nrp3 1 .eB#K6mr 影响电泳漆沉淀的因素 1r / 1 r.UKF 涂料产品质量 gw6O|DuC 2 gW&TAxOEP 选择的前处理工艺（方法）不当或不合理，不完善，从而导致前处理质量满足不了电泳漆的要求，使经前处理后的预涂件仍有污物被带进电泳槽而污染漆液， (BJNT 3 +Dy_s ( 没有解决好电泳槽及其机械循环搅拌系统的合理设置总是。如：电泳槽的有效容积与搅拌动力匹配问题：循环搅拌管道的直径，喷嘴的数量（密度），安装高度，角度以及搅拌轴下端离槽底部的距离等问题，解决好这些问题都都是保证电泳槽能获得一个足够的流速和充分的循环以及防止出现搅拌死角。如果这些问题得不到解决，电泳槽液的沉淀则是难以避免的。 5DWJF3T 4 TTaQ 6 &eq-MfA 电泳槽的循环搅拌系统因设施故障或停电耐停止搅拌，亦会造成电泳漆的沉淀。 gSycMy 7 ,$Z_T 当环境温度升高（电泳涂装生产时电能转化成热能亦会使槽液温度升高）达到甚至超过某范围，管理人员没有及时采取恒温措施，或者电泳槽液中的有机溶剂因生产消耗或挥发，得不到及时，足量的补充，均会引起电泳漆的凝聚沉淀。 (Oh = n& 8 xZ Xc%* 电泳漆PH值过高，中和剂得不到及时的补充，或者碱性物质，其它污物的混入均会造成电泳槽液的凝聚沉淀。 o67|;s7KX 9 6y!Y!u7m 电泳漆固含量过低使其粘性下降；或者在投槽补漆时，电泳漆没有经过充分的“熟化”就使用，均会使电泳漆沉淀。 &yAnyF 由于电泳漆会因多种原因而产生沉淀，更重要的是电泳漆是由树脂加以适当的颜料、填料及助溶剂配制而成。为防止防止沉淀的产生，最基本的是防止颜料沉底结块，首生必做保证电泳槽中工作漆液各处成分均匀。必须从槽体的设计上保证尽量少的产生沉淀配置循环过滤系统。 只为理想 2008-12-09 16:15 eDG84O 2电泳循环过滤系统的设计的基本原则是： AuB a.保持槽液均匀混合和防止颜料在槽中或被涂物的水平面上沉淀。 kxg * b.槽液循环经过滤器，除去槽液中的颗粒状的尘埃和油污。 jH5xS c.保持槽液的温度均匀，通过使用热交换器 r)sRsv;W d.及时排除在电泳过程中，被涂物表面上产生的气体。 mg 槽液低流速，低压力，漆易沉淀，过滤效率低，高流速，大压力，易使过滤器堵塞，因而经过滤器槽液的流速和压力要有一恰当比例。 只为理想 2008-12-09 16:20 一 _u7r a2?(aV |R 1.阳极液系统的作用 h zmh)q a.、阳极液系统极罩内的不锈钢极管，作为电泳形成电场的一极。如为阴极电泳，则工件接由整流器 来的直流电的阴极，极罩内不锈钢极管接直流电的阳极。 jF8Df=O b、调节电泳槽内槽液的酸度和降低槽液的电导率。 ,g-|S2 1）电泳槽液pH值及电导率调节的必要性，阴极电泳漆是酸性物质，漆的溶解情况靠其酸度来调节。pH 值过低，漆膜溶解加剧，出现漆膜变薄，库仑效率低，漆膜外观变差。pH值过高，涂料水溶性、稳定性和电沉积性能变差，漆膜附着力不好，外观也变差。 :&m(aM3tQ 电泳是一种电化学过程，漆液电导率过高，电化学反应加剧，漆膜质量变差。 3l.u!8Sp 2）电泳过程中，pH值及电导率产生变化的原因： Z33=UU$6 * 阴极电泳中，漆液中悬浮的漆颗粒是在酸性溶液中，其离子型式为阳离子，在电场力的作用下，沉积在作为阴极的工件上。在漆液沉积到工件的同时，作为漆溶液的酸，就以阴离子的形式被释放出来，它会降低槽液的pH值，增加槽液的电导率。 ENSkcH * 在阴极电泳中，阳极区不断产生有机酸CH+ CH3 COD-（或HCOO-）CH3 COOH（或HCOOH），如不及时去除该有机酸，进入槽液，会使槽液pH值不稳定。 3/jW N * 随着电泳的不断进行，阳极金属不断溶解，Fe2+离子不断析出。另外，工件从前处理不断带入杂质离子，使漆液电导率不断上升。 %Oa J c、阻止阳极溶入的铁离子进入电泳槽内的漆液，铁也是催化剂，当工件烘干中温度未到，Fe2+使工件 表面粘度迅速升高，漆膜表面来不及流平而使漆膜粗糙。 m;Yl$! 2、阴极电泳管式阳极罩工作原理及结构 J# 0)xSG 阴极电泳用管式阳极罩是由316L不锈钢极管（或钛管涂镀三氯化镣）及交换膜等组成。 (IX)Q-E9 工作原理：在极管和交换膜之间，充满了阳极电解液。当电流穿过极管流经被涂物到达漆液时，涂料中的酸被分离出来，并透过交换膜进入电解液。电解液通过泵以每极管有效面积约610L/s的循环量，不断冲洗阳极，带走有机酸及杂质离子进入阳极液槽。在极液管路系统中，安装有酸度计及电导率计，当酸度值或电导率值中有一个与设定值超标时，则发出电信号，控制电磁阀的开启，注入去离子水并溢流，达到调节槽液的pH值及电导率值。当达到正常设定值后，信号消失，电磁阀关闭，去离子水停止进水并停止极液溢流。 *)swQ/ 3、阴极电泳管式阳极罩的分类 d72e 管式极罩有敞开式、密封式、可潜式等多种。敞开式为裸电极，只增加阳极面积，不作极液循环。密封式有裸电极和膜，均密封良好，既增加阳极面积，也可作极液循环。可潜式既有敞开式，也有密封式，一般安装在电泳槽底部或顶部电泳漆液中。上述各种形式的管式极罩，根据需要分别安装在电泳槽两侧面、底面，及槽顶部。 yHR_t2 如果电泳漆的泳透率满足要求而对工件各部位膜厚的均匀性又不是要求太严格的话，（对于汽车驾驶室而言，一般两侧面涂膜较厚，而顶部及底部则涂膜 较薄。）一般都不用顶部及槽底部的管式极罩。 W+BxY 一般极管，有效长度部位膜管外径68mm。极管用无缝不锈钢管316L，外径48内径40mm。1m有效长膜面积为0.21，有效电极面积0.15，每平方米有效面积约610L/s极液循环水。可依据这些主要数据确定所需极管有效长度、每根极管膜面积、电极面积、极管根数及所需极液循环泵的流量。 AAMpkI 有一种弧形阳极，它能提供更大的极管面积和膜面积，如当阳极盒的宽度分别为11英寸和13英寸时，单位长度阳极面积分别为0.3/m和0.39/m，阳极液流量达2.747.41L/ms,折合面积约为822L/m2 s。（以上引自安得（AD）膜分离技术工程有限公司提供的样本）但其价格较贵。 只为理想 2008-12-09 16:21 一 4)FR3 MK+VX 1.阳极液系统的作用 SVtP+h*P a.、阳极液系统极罩内的不锈钢极管，作为电泳形成电场的一极。如为阴极电泳，则工件接由整流器 来的直流电的阴极，极罩内不锈钢极管接直流电的阳极。 VgcV&_ b、调节电泳槽内槽液的酸度和降低槽液的电导率。 3:tU1e3 1）电泳槽液pH值及电导率调节的必要性，阴极电泳漆是酸性物质，漆的溶解情况靠其酸度来调节。pH 值过低，漆膜溶解加剧，出现漆膜变薄，库仑效率低，漆膜外观变差。pH值过高，涂料水溶性、稳定性和电沉积性能变差，漆膜附着力不好，外观也变差。 5qx1X= 电泳是一种电化学过程，漆液电导率过高，电化学反应加剧，漆膜质量变差。 7f)G-= 2）电泳过程中，pH值及电导率产生变化的原因： U4 ELGwY * 阴极电泳中，漆液中悬浮的漆颗粒是在酸性溶液中，其离子型式为阳离子，在电场力的作用下，沉积在作为阴极的工件上。在漆液沉积到工件的同时，作为漆溶液的酸，就以阴离子的形式被释放出来，它会降低槽液的pH值，增加槽液的电导率。 &J #Db * 在阴极电泳中，阳极区不断产生有机酸CH+ CH3 COD-（或HCOO-）CH3 COOH（或HCOOH），如不及时去除该有机酸，进入槽液，会使槽液pH值不稳定。 ZT R|1w * 随着电泳的不断进行，阳极金属不断溶解，Fe2+离子不断析出。另外，工件从前处理不断带入杂质离子，使漆液电导率不断上升。 SOf.E$/R c、阻止阳极溶入的铁离子进入电泳槽内的漆液，铁也是催化剂，当工件烘干中温度未到，Fe2+使工件 表面粘度迅速升高，漆膜表面来不及流平而使漆膜粗糙。 8 %r;HU% 2、阴极电泳管式阳极罩工作原理及结构 /kFFpy - 阴极电泳用管式阳极罩是由316L不锈钢极管（或钛管涂镀三氯化镣）及交换膜等组成。 O:=Q/!S 工作原理：在极管和交换膜之间，充满了阳极电解液。当电流穿过极管流经被涂物到达漆液时，涂料中的酸被分离出来，并透过交换膜进入电解液。电解液通过泵以每极管有效面积约610L/s的循环量，不断冲洗阳极，带走有机酸及杂质离子进入阳极液槽。在极液管路系统中，安装有酸度计及电导率计，当酸度值或电导率值中有一个与设定值超标时，则发出电信号，控制电磁阀的开启，注入去离子水并溢流，达到调节槽液的pH值及电导率值。当达到正常设定值后，信号消失，电磁阀关闭，去离子水停止进水并停止极液溢流。 /=v FJj 3、阴极电泳管式阳极罩的分类 &cduf 管式极罩有敞开式、密封式、可潜式等多种。敞开式为裸电极，只增加阳极面积，不作极液循环。密封式有裸电极和膜，均密封良好，既增加阳极面积，也可作极液循环。可潜式既有敞开式，也有密封式，一般安装在电泳槽底部或顶部电泳漆液中。上述各种形式的管式极罩，根据需要分别安装在电泳槽两侧面、底面，及槽顶部。 nEG M8 如果电泳漆的泳透率满足要求而对工件各部位膜厚的均匀性又不是要求太严格的话，（对于汽车驾驶室而言，一般两侧面涂膜较厚，而顶部及底部则涂膜 较薄。）一般都不用顶部及槽底部的管式极罩。 CxOX_9 一般极管，有效长度部位膜管外径68mm。极管用无缝不锈钢管316L，外径48内径40mm。1m有效长膜面积为0.21，有效电极面积0.15，每平方米有效面积约610L/s极液循环水。可依据这些主要数据确定所需极管有效长度、每根极管膜面积、电极面积、极管根数及所需极液循环泵的流量。 d:62+18 有一种弧形阳极，它能提供更大的极管面积和膜面积，如当阳极盒的宽度分别为11英寸和13英寸时，单位长度阳极面积分别为0.3/m和0.39/m，阳极液流量达2.747.41L/ms,折合面积约为822L/m2 s。（以上引自安得（AD）膜分离技术工程有限公司提供的样本）但其价格较贵