Лако-красочные материалы — производство

Основное оборудование включает установку электроосаждения, ко­торая в типовом варианте представляет собой агрегат, состоящий из ван­ны электроосаждения, секций промывки водой и обдувки изделий возду­хом, системы электропитания, системы перемешивания рабочего раство­ра, системы термостатирования, системы контроля и регулирования тех­нологических параметров. Все или большая часть указанных элементов соединены в общей камере, которая одновременно служит для огражде­ния пространства (зоны окраски) от помещения цеха. Камера имеет вид туннеля; в торцовой его части расположены проемы с тамбурами для прохода движущихся на конвейере изделий. Вдоль корпуса по всей дли­не установки находится площадка для наблюдения через остекленные окна за ходом окраски. Вторая площадка для обслуживания ванны элек­троосаждения и электроконтактных устройств расположена внутри кор­пуса установки и закрывается дверями с блокировкой.

Установка для окраски мелких изделий электроосаждением пока­зана на рис. 142.

Лакокрасочный материал наносится при погружении окрашивае­мых изделий в ванну. После окраски изделия поступают в зону про­мывки, где промываются сначала водопроводной водой, затем дваж­ды обессоленной водой, и направляются на сушку.

Ванна электроосаждения — один из главных элементов оборудо­вания для электроосаждения. В зависимости от размеров окрашивае­мых изделий, типа и скорости конвейера применяют ванны объемом от нескольких десятков литров до десятков кубических метров.

Ванна электроосаждения, применяемая в установках автоматизи­рованной окраски (рис. 143), представляет собой сварную емкость из листовой стали, корпус которой в случае анодного осаждения являет­ся катодом.

Днище ванны имеет уклон к сливному трубопроводу для удобства слива лакокрасочного материала и чистки ванны.

Ванна разделена перегородкой на две части: собственно ванну окунания и переливной карман. Переливных карманов может быть два (при больших объемах ванны). Соотношение между объемами рабочей части ванны и переливного кармана составляет 10 : 1. Пере­ливной карман служит для слива и отстаивания пены. Для этой же цели в нижней части кармана имеются сетчатые пеногасящие перего­родки. По краям ванны вдоль ее боковых стен устанавливают два или четыре лопастных насоса внутренней системы перемешивания.

Ванны большого объема изготавливают из нескольких секций, собираемых с помощью болтовых соединений. При определении раз­меров ванн учитывают расстояние между погруженным изделием и стенками и днищем ванны, а также верхним уровнем рабочего рас­твора. Оно должно составлять не менее 0,3 м в ваннах большего объ­ема и не менее 0,15 м в ваннах, объемом до 3 м3.

Промывка и обдувка изделий горячим воздухом осуществля­ется в туннеле, выполненном в виде секций и расположенном за ван­ной электроосаждения. В секции промывки с поверхности изделий удаляется незакрепленный лакокрасочный материал, а в секции об­дувки слой лакокрасочного материала освобождается от капель воды и частично от адсорбированной влаги.

Секция промывки бывает двух — или трехзональной. Если между зонами окраски и промывки окрашенное изделие находится более 3 мин, вводится дополнительный контур орошения изделий демине­рализованной водой (в виде легкого тумана) непосредственно над ванной электроосаждения. При этом сокращаются общие потери ла­кокрасочного материала.

В зоне первой промывки устанавливается несколько (до 5) конту­ров; в каждом контуре располагается по 16 насадок типа НП-01, рас­стояние между ними 200 мм, производительность одной насадки 0,42 м3/ч. Вода из ванн в контуры труб с насадками подается центро­бежным насосом; используется электродвигатель типа ВАО-42-2. Внутри ванн располагаются фильтры для очистки рециркулирующей воды.

Вода в ванне первой промывки непрерывно освежается за счет подачи водопроводной воды или воды из ванны второй промывки. Загрязненная вода направляется в установку коагуляции лакокрасоч­ных материалов и далее — в очистные сооружения.

Зона второй промывки устроена аналогично зоне первой промыв­ки, но число контуров меньше — не более трех. Контуры оборудованы насадками и форсунками типа ФК. На выходе из зоны устанавливает­ся дополнительный (ополаскивающий) контур с такими же форсун­ками, в который подается деминерализованная вода под давлением примерно 0,2 МПа.

Секция обдувки изделий, как и секция промывки, выполнена в виде проходного туннеля. Обдувка проводится нагретым воздухом с температурой 60-110°С. Воздух забирается из цеха вентилятором, предварительно очищается, проходит через паровой или электриче­ский калорифер и далее поступает через обдувочные короба в насад­ки; скорость воздуха в насадках до 60 м/с. Часть воздуха, обдувающе­го изделия, рециркулирует.

В верхней части туннеля устанавливается вытяжной вентиляци­онный центр, который выбрасывает отработанный воздух из секции обдувки в атмосферу. Длина секции определяется временем обдувки (принимают 5-10 мин) и скоростью конвейера.

Секции промывки и обдувки начинаются односторонним стоком (в сторону ванны) и кончаются тамбуром.

Оборудованием для электропитания (электрообеспечения) ван­ны электроосаждения служат источник питания (преобразователь) и токосъемные устройства. Назначение источника питания — преобра­зование переменного тока частотой 50 Гц в постоянный напряжением до 300 В, при котором проводят электроосаждение. Его выбирают. исходя из значений напряжения и силы тока, потребляемого ванной, которые зависят от размеров окрашиваемой поверхности, объема ванны электроосаждения, типа применяемого лакокрасочного мате­риала и его электрических параметров.

Электроосаждение лакокрасочных материалов на поверхность из­делий осуществляется в режиме постоянной плотности тока или по­стоянного напряжения. В промышленности распространено электро­осаждение при постоянном напряжении и изменяющейся силе тока в связи с более простой схемой управления источником питания.

Для плавного выпрямления тока применяют обычно трехфазный двухполупериодный выпрямитель с фильтрацией; точность поддер­жания рабочего напряжения составляет ±2%. Плавное регулирование выпрямленного напряжения при малой инерционности системы и отсутствии подвижных частей достигается с помощью дросселей на­сыщения. Обычно в промышленных установках источником постоян — Ного тока служат серийные агрегаты АТВ-100/460-2, АТ-320/230-1 и АТ-2500/460-1. При их использовании номинальная сила выпрямлен­ного тока составляет 100, 320 и 2500 А, выходное напряжение — 460, 230 и 460 В соответственно.

Уменьшение мощности и стабильная работа источников тока дос­тигается либо технологическим приемом — постепенным погружени­ем изделий, либо аппаратурным — установкой контактной шины из нескольких отдельных секций с разными значениями потенциалов.

Токосъемные устройства, входящие в состав системы электропи­тания ванны, служат для подвода напряжения от источника питания к окрашиваемым изделиям. Изделия на конвейер навешивают на токо — проводящих подвесках, изолированных от конвейера и имеющих скользящий контакт с токосъемной шиной в зоне окрасочной ванны. Для обеспечения хорошего контакта, повышения надежности работы и уменьшения износа контактного элемента обычно устанавливают две параллельные шины, между которыми вместе с рабочими карет­ками конвейера скользят контактные элементы. Недостатком такой системы токосъема является то, что подвеска вместе с токосъемным устройством проходит все технологические позиции вдоль конвейер­ной линии. Во избежание этого токосъемные устройства на многих крупных установках монтируют на специальном параллельном вспо­могательном конвейере, который работает синхронно Jc основным. Подача электроэнергии с помощью скользящих контактов осуществ­ляется только на вспомогательный конвейер, а напряжение на под­веску передается со вспомогательного конвейера через гибкие кабели, которые закрепляют на каждой подвеске вручную или с помощью автоматических пружинных или магнитных защелок. Напряжение на дополнительные электроды может подаваться аналогичным образом с катодной шины, расположенной параллельно анодной.

Для обеспечения стабильных показателей работы ванны электро­осаждения необходимо постоянное перемешивание рабочего раствора и поддержание его температуры в заданных пределах. Это достигает­ся за счет применения систем перемешивания и термостатирования раствора.

В ваннах объемом более 2 м3, как правило, имеется две системы перемешивания: внутренняя и внешняя. Внутренняя система переме­шивания предназначена в основном для поддержания однородности лакокрасочного материала в объеме ванны как в процессе окраски изделий, так и во время перерывов в работе. Внешняя система кроме основной своей функции — перемешивания — служит для фильтрова­ния лакокрасочного материала и поддержания в ванне необходимой температуры. Перемешивание во внутренней системе достигается установкой лопастных погружных мешалок, во внешней системе — применением циркуляционных насосов. При работе внешней системы перемешивания материал забирается из нижней части кармана ванны и подается через фильтр и теплообменник в нижнюю часть рабочего объема параллельно зеркалу ванны. Поток лакокрасочного материала направляется при этом таким образом, чтобы обеспечить движение рабочего раствора снизу вверх по всему объему. Скорость восходя­щего потока не должна быть ниже скорости оседания частиц; она со­ставляет обычно 0,2-0,7 м/с.

Пена с поверхности ванны удаляется подачей части лакокрасоч­ного материала из внешней системы циркуляции вдоль зеркала ванны в сторону кармана. Для разрушения пены рабочий раствор пропуска­ют через фильтрующие перегородки, которые устанавливают в ниж­ней части кармана.

Для очистки лакокрасочного материала от механических загряз­нений, в первую очередь от примесей металла, заносимых в ванну окрашиваемыми изделиями, применяется насосно-фильтрующая станция типа МЩ-0,05. Станция состоит из центробежного насоса производительностью 5-20 м3/ч, магнитного фильтра и щелевого проволочного фильтра. Байпасный трубопровод позволяет отключать фильтры для очистки и в случае неисправности.

Щелевой проволочный фильтр состоит из сварного корпуса с помещенными в него четырьмя цилиндрическими фильтрующими патронами — отлитыми из силумина цилиндрами, на которые по всей наружной поверхности навита проволока с разрывом между витками не более 0,05 мм.

При пониженных требованиях к качеству фильтрования лакокра­сочных материалов в насосно-фильтрующей станции может быть ис­пользован фильтр типа ФЩ-0,08-10, который работает аналогично, но имеет большие зазоры между проволочными витками — до 0,08 мм.

Насосно-фильтрующая станция работает в автоматическом режи­ме: чистка щелевого фильтра проводится через определенное время, установленное автоматическим реле времени. Необходимая для цир­куляции и фильтрования производительность достигается параллель­ной установкой нескольких насосно-фильтрующих станций. Общая производительность циркуляционных и погружных насосов рассчи­тывается из кратности перемешивания, которая зависит от типа лако­красочного материала и составляет в час от 10 до 60.

Для поддержания заданного теплового режима в ванне служит система термостатирования. В процессе электроосаждения выделяет­ся большое количество теплоты (до 800 кДж на 1 м2 окрашиваемой поверхности), которое надо отводить, а при перерывах работы и при заполнении ванны свежим раствором требуется нагревание, т. е. под­вод теплоты.

Система термостатирования включает теплообменники и нередко холодильные машины. На установках малой и средней производи­тельности (до 500 тыс. м2 окрашиваемой поверхности в год) для ох­лаждения применяют обычно кожухотрубные теплообменники, в межтрубном пространстве которых циркулирует вода с температурой 8-15°С. Термостатирование рабочего раствора лакокрасочного мате­риала на установках большой производительности осуществляется холодильными машинами.

Система контроля и автоматического регулирования техноло­гических параметров предназначена для поддержания оптимальных условий ведения процесса электроосаждения и обеспечения безопасно­сти работы установки. Системой предусматривается автоматическое регулирование температуры, рН, удельной электрической проводимо­сти, содержания органических растворителей и напряжения.

Температуру контролируют и регулируют с помощью датчиков, установленных в потоке внешней системы перемешивания, исполни­тельных механизмов и самопишущего прибора.

Корректировка рН осуществляется одним из трех методов: ком­пенсационным, электродиализным и с помощью ионообменников. Компенсационный метод заключается в периодическом добавлении в ванну электроосаждения концентратов лакокрасочного материала различной степени нейтрализации в зависимости от значения рН рас­твора в ванне. При этом одновременно корректируется содержание нелетучих веществ в рабочем растворе лакокрасочного материала.

При электродиализном методе катодное пространство ванны от­деляется перегородками из ионообменных мембран, в результате чего в процессе окраски пленкообразователь осаждается на изделии, а ио­ны нейтрализатора проникают через мембрану и разряжаются на ка­тоде. При применении этого метода корпус ванны изолируется (обычно эпоксидными компаундами) и в нем устанавливаются диа­лизные карманы с мембранами (размеры до 0,5×1,5 м). Катионооб — менные мембраны изготовляются из листов синтетических материа­лов (например, найлона), а также бумаги, картона или ткани, которые пропитывают специальными смолами. Можно применять выпускае­мые промышленностью ионообменные мембраны типа МК-41. Для точного поддержания рН устанавливают комбинированные электро­ды с обычными и диализными карманами.

Корректировка рН с помощью ионообменных мембран состоит в том, что часть рабочего раствора (обычно не менее 30%) пропускается через ионообменные смолы для удаления избытка катионов и амина.

Все приборы контроля и автоматического регулирования сосре­доточены на пульте управления.