Файл: Крылова И.А. Электроосаждение, как метод получения лакокрасочных покрытий.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.06.2024
Просмотров: 132
Скачиваний: 0
где , КМо — начальная скорость струй на выходе сопла в реаль
ной системе и модели соответственно; DH, — расход жидкости через сопло в реальной системе и модели соответственно; Л,,, йм — высота сопла в реальной системе и модели; LH, Вн, — соответ ственно длина, ширина, высота рабочего объема ванны реальной системы; LM, Вм, — соответственно длина, ширина, высота ра бочего объема ванны модели; 6 — коэффициент масштабного преоб разования.
В результате проведения эксперимента на модели и пересчета данных на большие объемы по уравнениям (28— 30) получены кривые, изображенные на рис. 42. Пользуясь этими характеристиками, можно выбрать конкретные параметры системы перемешивания, задав шись определенным минимумом или давления, или рас-
Рнс. 43. Схема ванны электроосаждения с системами перемешива ния, разбитыми на два участка:
I — шибер: 2 — тарельчатые насадки; 3 — датчик рН-метра; 4 — датчик кондук тометра; 5 — теплообменник; 6 — насос; 7 — датчик температуры, 8 мешалка, 9 — фильтр,
109
хода, причем доводом в пользу той или другой предпо сылки может служить наличие уже разработанного устройства или конструктивные соображения.
Исходные параметры для внешнего контура переме шивания находят иным путем. Основное назначение это го контура-— вывести часть рабочего раствора за пре делы ванны для того, чтобы термостатировать его, очи стить и выполнить необходимые контрольные операции, такие, как измерение температуры, удельной электропро водности и pH. Поэтому расход жидкости через этот контур определяется в основном необходимым расходом жидкости через теплообменник, а давление на выходе из насоса должно обеспечить этот расход с преодолени ем сопротивления теплообменника, форсунок, через ко торые осуществляется подача жидкости в ванну электро осаждения (рис. 40 и 41) и других видов гидравлическо го сопротивления на пути этого потока.
Входящие во внешний контур форсунки способству ют формированию поверхностного потока жидкости, на правляемого в отстойник и уносящего пену с поверхно сти жидкости ванны электроосаждения.
Если ванна электроосаждения имеет большую длину, внутренний и внешний контур перемешивания разбивают на два самостоятельных участка (рис. 43).
Сист ем а т ерм ост ат ирования
В процессе электроосаждения с каждого квадратного метра окрашенной металлической поверхности выделя ется до 200 ккал тепла в зависимости от типа лакокра сочного материала. Количество тепла, выделяемого при окраске, должно задаваться разработчиком краски или заводом-изготовителем. При конструировании теплооб менники следует рассчитывать на охлаждение. Подогрев применяют сравнительно редко: при длительных переры вах в работе или при заполнении ванны свежим мате риалом. Лакокрасочный материал пропускают через теплообменники при помощи насосов внешней системы циркуляции. На установках малой и средней производи тельности (300— 500 тыс. м2 окрашиваемой поверхности в год) для охлаждения используют кожухотрубные теплообменники, в межтрубном пространстве которых циркулирует водопроводная вода с температурой 8—
110
15 °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
