При катофорезном методе окраски на кузов (катод) подается отрицательный заряд с помощью специальной клеммы и токоведущей каретки, передвигающейся синхронно с кузовом по вспомогательному конвейеру.
Основные реакции, протекающие в процессе электроосаждения:
Электролиз (разложение) воды на катоде (кузове):
2Н2О +2е → Н2↑ + 2ОН –
На аноде:
Н2О → О2↑ + 4Н+ + 4е
Чтобы связующая смола была растворима в воде, ее нейтрализуют кислотами:
П-(NR2)n+ НСООН ↔ П-(NR2H)n+ + HCOO‾
Осаждение частиц ЛКМ на металлическую поверхность из водного раствора под воздействием тока (образование пленки):
П-(NR2H)n+ + OH ‾ → П-(NR2)n↓ + H2O
Растворимая ионизированная `Нерастворимая частица ЛКМ
молекула смолы на поверхности металла.
Отвод кислоты из раствора под действием тока через диализные карманы:
HCOO– +H+ → HCOOH
Условия проведения процесса электроосаждения:
1) Продолжительность электроосаждения, τ = 2 мин;
2) Температура грунта, t = 30 – 35°С;
3) Водородный показатель грунта, рН = 5,7 – 6,1;
4) Напряжение:
1 ступень – 200 – 300 В,
2 ступень – 220 – 400 В;
5) Сила тока, I = 0 – 700 А.
б) Промывка кузова ультрафильтратом и водой деминерализованной.
Промывка необходима для удаления с изделия избытка лакокрасочного материала и пены. Промывка состоит из трех промывочных зон. На контур в первой зоне промывки подается деминерализованная вода. На контуры второй зоны промывки подается чистый фильтрат, то есть низкомолекулярные жидкости отделенные от высокомолекулярного грунта на установке ультрафильтрации. На контуры третьей зоны промывки подается деминерализованная вода.
в) Сушка катофорезного покрытия.
После зоны промывки кузова обдуваются сжатым воздухом и поступают в камеру демонтажа токоподводящей каретки. В камере производится отсоединение токоведущей каретки и кузов поступает в сушильную камеру.
Сушка покрытия заключается в образовании поперечных связей (сетчатой структуры) между молекулами связующего и испарении влаги из пленки.Сушка осуществляется в конвекционной сушильной камере. В камеру сушки подается смесь воздуха и топочных газов, получаемых в процессе сжигания природного газа. Продолжительность сушки – 30 минут, температура сушки – 180 °С. Отработанная газовоздушная смесь выбрасывается в атмосферу.
г)Охлаждение
После камеры сушки грунтованный кузов поступает в камеру охлаждения. В камере охлаждения кузов обдувается холодным воздухом. Время охлаждения – 1 мин, температура кузова после выхода из камеры охлаждения – 40 °С.
4.2 Вторая стадия
а)Пневматическое распыление вторичного грунта.
Проводится с помощью пневматических распылителей (пистолетов) типа С–765. Данная операция необходима для нанесения вторичного грунта в места которые не может прогрунтовать автоматическая установка при электростатическом методе нанесения. Маляры расположены по обе стороны от конвейера.
б)Нанесение вторичного грунта на кузов методом электростатики.
Кузов легкового автомобиля заземляется через конвейер, а из автоматической установки распыляются заряженные частицы вторичного грунта. На установке электростатического распыления 12 грибковых распылителей, распылители расположены по обе стороны от конвейера. Два распылителя расположены над кузовом легкового автомобиля, два снизу и по четыре грибковых распылителя с боков.
в)Сушка второго слоя грунта.
Сушка покрытия заключается в образовании сетчатой структуры и испарении растворителя из пленки.Сушка осуществляется в конвекционной сушильной камере. В камеру сушки подается смесь воздуха и топочных газов, получаемых в процессе сжигания природного газа. Продолжительность сушки – 20 минут, температура сушки – 150 °С. Отработанная газовоздушная смесь отправляется на каталитический дожиг, так как она содержит органический растворитель.
г)Охлаждение
После камеры сушки грунтованный кузов поступает в камеру охлаждения. В камере охлаждения кузов обдувается холодным воздухом. Время охлаждения – 1 мин, температура кузова после выхода из камеры охлаждения – 40 °С.
5. Техника безопасности
5.1 Утилизация отходов
Ванна катодного электроосаждения снабжена установкой ультрафильтрации. Применение ультрафильтрации в установках электроосаждения позволяет значительно уменьшить потери лакокрасочного материала и свежей воды, упростить обслуживание ванны. В процессе ультрафильтрации пигменты и пленкообразователи отделяются от низкомолекулярных веществ (воды, органических растворителей и других продуктов нейтрализации грунта). Пигменты и пленкообразователи подаются в ванну, а низкомолекулярные вещества подаются на промывку кузова от избытка лакокрасочного материала. В дальнейшем ультрафильтрат идет на локальные очистные сооружения. Отработанная дименирализованная вода применяемая так же для промывки кузова поступает на локальные очистные сооружения. Ультрафильтрат и отработанная дименирализованная вода являются кислыми стоками.
Газовоздушная смесь, используемая в качестве сушильного агента в конвективной сушильной установке применяемой для сушки второго слоя грунта, содержит органические растворители. Отработанную газовоздушгую смесь необходимо отправлять на каталитический дожиг. А газовоздушная смесь, используемая для сушки первого слоя грунта, не содержит вредных веществ. Отработанная газовоздушная смесь выбрасывается в атмосферу.
Воздух, используемый в качестве хладогента в камерах охлаждения, можно использовать в калориферах для обогрева помещений в холодные времена года.
Вода, используемая в качестве уловителя лакокрасочного материал в камерах пневматического и электростатического распыления, а так же вода подаваемая на гидрофильтры, содержит частички лакокрасочного материала. Вода загрязненная частичками лакокрасочного материала подается на деконтацию, где лакокрасочный материал коагулируют и очищенную таким образом воду можно вновь подавать в камеры пневматического и электростатического распыления и на гидрофильтры. Скоагулированный лакорасочный материал можно использовать для получения неответственных покрытий.
Кондиционированный воздух подаваемый в камеру пневматического распыления загрязняется лакокрасочным материалом. Загрязненный воздух проходит через гидрофильтры и выбрасывается в атмосферу.
5.2 Техника безопасности при работе в камерах пневматического распыления
1) К работе по подготовке поверхности и нанесению лакокрасочных материалов допускаются лица в возрасте не моложе 18 лет, прошедшие предварительный при поступлении на работу медицинский осмотр, вводный и первичный инструктажи на рабочем месте, обучение, проверку знаний и стажировку.
2) Вентиляторы вытяжных систем могут быть изготовлены с получением соответствующих сертификатов и применяться в соответствии с категорией помещений с выбросом воздуха за пределы помещений.
3) Все лица, работающие с лакокрасочными материалами, должны быть обеспечены в соответствии с типовыми отраслевыми нормами бесплатной выдачи средств индивидуальной защиты: спецодеждой, спецобувью, средствами защиты рук по ГОСТ 12.4.103 (при изготовлении - комбинезоном, брезентовым фартуком, при нанесении пневмораспылением - средствами защиты органов зрения - очками типа ЗП по ГОСТ 12.4.013, средствами защиты органов дыхания по ГОСТ 12.4.034 и респираторами РМП-62, мужскими и женскими костюмами для маляров). Руки следует защищать резиновыми перчатками, надетыми поверх хлопчатобумажных перчаток. Все лица, работающие с лакокрасочными материалами, должны регулярно проходить в установленном порядке периодические медицинские осмотры.
4) При нанесении покрытий пневмораспылением перед началом работ аппараты и шланги следует проверить и испытать на давление, превышающее в 1,5 раза рабочее. Манометры на пневматических окрасочных аппаратах должны быть опломбированы.
5) При пневматической окраске необходимо работать в исправной, плотно застегнутой спецодежде и головном уборе (шлем) или в платке (для женщин). Не допускается ношение одежды из синтетических материалов (нейлон, перлон и т.д.), шелка, способствующих электризации, а также колец и браслетов, на которых аккумулируются заряды статического электричества.
6) В окрасочных цехах должны быть аптечки с набором медикаментов и перевязочных средств, для оказания первой (доврачебной) помощи при несчастных случаях. На видных местах вывешивать плакаты с правилами оказания первой помощи.
7) Работа маляров, связанная с окраской ручными распылителями, должна относиться к категории средней тяжести.
Список используемой литературы
1. Гоц В.Л. Оборудование цехов по нанесению полимерных покрытий. – М.: Машиностроение, 1980. – 279 с.
2. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – Л.: Химия, 1976. – 552 с.
3. Сборник справочных таблиц для курсового и дипломного проектирования / Сост.: Л.Н. Лейбзон – Ярославль, ЯПИ, 1976. – 61 с.
4.Справочные таблицы оборудования цехов окраски: Методические указания / Сост.: В.Д. Сухов, В.М. Тересов. – Ярославль, ЯПИ, 1987. – 34 с.
5. Альбом оборудования окрасочных цехов / Сост.: С.И. Борисенко, В.И. Майзель, В.П. Окунь и др. – М.: - Химия, 1975 – 320 с.
6. Калинушкин М.П. Насосы и вентиляторы. – М.: Высшая школа, 1987. – 176 с.
7. Примеры расчетов оборудования цехов окраски: Методические указания для курсового и дипломного проектирования / Сост. : В.М. Тарасов, В.Д. Сухов. – Ярославль, 1986. – 32 с.
8. Оборудование и установки цехов окраски: методические указания по курсовому проектированию / Сост.: М.М. Могилевич, Р.К. Абрамян, В.И. Кузьмичев, В.И. Бунтова. – Ярославль, ЯПИ, 1978 – 48 с.
9. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Под ре. Ю.И. Дытнерского. – М.: – Химия, 1983. – 272 с.
10. СТО 706 – 2006. Проекты курсовые и дипломные: Требования к оформлению графической части дипломных и курсовых проектов химико-технологических специальностей. – Ярославль: ЯГТУ, 2006. – 59 с.