鋁型材電泳涂裝生產線工程設計基礎

1.1工藝流程

 鋁型材的電泳涂裝方法和工藝很多。可選用不同的設備組成不同的生產線，生產不同的產品，但都要經有效的預處理，工藝流程基本相同。

 

              鋁型材電泳涂裝生產工藝流程表

 

預處理型材→	純水洗→	熱純水洗→	純水洗→	電泳ED
				↓
		執行《不合格品控制程序》		水洗RO?
				↓
		↑NO		水洗RO?
				↓
成品進倉	YES←	檢驗	出爐←固化←	液切（瀝干）

 

鋁型材電泳涂裝生產線的組成、平面布置與設備選擇

（1）電泳涂裝的設備是由電泳槽組、攪拌組置、涂料過濾裝置、溫度調節裝置、涂料管理裝置、直流電源裝置、電泳涂裝后的水洗裝置、精制回收裝置、烘烤裝置、純水設備等組成。電泳車間最好與氧化車間隔離，以防止酸堿污染。根據生產規模可分為臥式生產線和立式生產線。

（2）電泳涂裝車間主要設備匯總，實例見下表：

 

電泳涂裝車間設備表

序號	設備名稱	數量	設備組成	備注
1	電泳裝 精制設備	1	1. 專用陽離子樹脂和陰離子樹脂； 2. 陽樹脂塔和陰樹脂塔； 3. 射流系統2套； 4. 不銹鋼泵2臺； 5. 帶保護電控氣控系統
2	電泳漆 回收設備	1套	1. 電泳專用回收膜及附件3套； 2. 高壓不銹鋼專用泵； 3. 不銹鋼增壓專用泵； 4. 不銹鋼精密過濾機； 5. 精密濾芯1組； 6. 專用超濾膜及附件3組； 7. 帶保護的控制系統
3	電泳漆循環 過濾設備及添加攪拌機	1套	1. ED槽全不銹鋼過濾機及濾芯； 2. ED槽循環用不銹鋼泵； 3. RO1水洗槽全不銹鋼過濾機及濾芯； 4. RO1水洗槽全 不銹鋼泵； 5. RO2水洗槽不銹鋼過濾機及濾芯； 6. RO2水洗槽循環用不銹鋼泵； 7. 熱純水洗槽全不銹鋼過濾機及濾芯（選用）； 8. 純水洗槽全不銹鋼過濾機及濾芯（選用）； 9. 全不銹鋼添加攪拌桶； 10. 攪拌電機（帶減速裝置）； 11. 添加輸送泵； 12. 帶保護裝置的控制系統
4	電泳工藝槽		1. 陽極座4個； 2. 陰極裝置3組； 3. 陰極收集罩3組	6個槽+1個溢流槽
5	純水制備設備	1套	陽床陰床混床三床式 純水儲槽
6.電泳電源	電泳電源	1套	波紋因素小于6%，額定輸出電壓250V
7	冷凍設備	1套	板框熱交換器及管道系統 加熱用不銹鋼加熱棒加熱（加熱介質用）	可與氧化車間共享冷凍機
8	烘烤固化爐	1套	1. 不銹鋼內膽爐體； 2. 不銹鋼風道循環系統； 3. 不銹鋼內膽燃燒室； 4. 進口燃燒機； 5. 爐門形狀系統
9	工藝行車	2臺
10	加熱設備	1套	油鍋爐	熱純水槽用
11	操作平臺	2套

鋁型材電泳涂裝主要設備及性能

 電泳涂裝設備絕大部分都是為實現電泳涂裝工藝而進行非標設計制作的設備。主要設備有陽極電泳涂料裝置、陽極電泳涂料回收裝置、涂料補給裝置、直流電源裝置、電泳主槽及副槽、過濾循環及溫控裝置等。

 

A. 電泳槽體

根據鋁型材電泳工藝的特殊要求，電泳漆槽一般由以下幾個部分組成：主槽、溢流槽、連續環過濾裝置、隔離的電極區和熱交換裝置。電泳槽槽體內一般用PVC、Pp硬聚氯乙烯塑料或環氧玻璃鋼襯里。溢流槽的作用是控制電泳槽內漆液高度，排除漆液表面的泡沫。其容量通常取泳槽容量的1/5-1/3.攪拌循環系統的主要作用是保證漆液成分和濃度均勻，溫度均勻，排除懸浮物雜質，排除氣泡，其循環泵的流量應保證能使整個電泳槽的漆液在一小時內循環3-6次。

B.電極

（1）極板：通常采用316不銹鋼。應注意的是鋁型材陽極表面必須小于陰極板的2倍，為保險起見一取面積比為1：1。

（2）極罩：主要用于收集陰極上反應所生成的H??？墒褂镁郾┎牧现谱?，也可采用半透膜1號工業帆布用環氧黏結劑制成袋。其作用除收集H?外，還可調節槽內的pH值。使用時，在其中注滿去離子水，電泳涂裝時產生的NH?ˉ離子，在電場作用下通過半透膜進入袋中，定期排除，以保持其中pH值在一定的范圍。當然，還具有一部分除雜質離子的作用。但是，這種體系并不能代替精制裝置。

 

C.直流電源裝置

鋁型材表面電泳涂漆電源的特點是電壓高、電泳小、直流，結構要比氧化電源簡單，一般都采用三相橋整流方式。要消除脈沖直流對漆膜產生的影響，還需加上平波電抗器和濾波電容。由于電泳涂裝時間短（一般在3min之內），整臺設備的容量可小一些。

 

一般來講，其紋波因素小于6%，如需要還可以做小于3%和小于1%的。方法一般可用定電壓電流兩種。

 

D.精制設備

 

一般情況下，隨著電泳涂裝的進行，電泳涂料中的胺會被游離出來，從而使ED槽pH值上升，電導率也會同時上升。另外，亦會因前工序帶入的不凈物，如硫酸根離子或金屬離子等，使電泳槽液的性能慢慢惡化。解決方法是需進行離子交換處理，以除去陽離子成分（如胺和金屬離子）和陰離子成分（如硫酸根離子等）。

 

離子交換法是以圓球形樹脂（離子交換樹脂）過濾電泳涂料，漆液中的雜質離子會與固定在樹脂上的離子交換。常見的兩種離子交換方法分別是硬水軟化和去離子法。硬水軟化主要是用在反滲透（RO）處理之前，先將水質硬度降低的一種前處理程序。軟化機里面的球狀樹脂，以兩個鈉離子交換一個鈣離子或鎂離子的方式來軟化水質。

 

水質處理的離子交換樹脂利用氫離子交換陽離子，而以氫氧根離子交換陰離子；以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯制成的陽離子交換樹脂會以氫離子交換碰到的各種離子（例如Na﹢、Ca2﹢、Al3﹢等）。同樣的，以包含委銨鹽的苯乙烯制成的陰離子交換樹脂會以氫氧根離子交換碰到的各種陰離子（如Cl、SO24ˉ等)，從陽離子交換樹脂釋出的氫離子與從陰離子交換樹脂釋出的氫氧根離子相結合后生成純水。

 

ED用的陰離子交換樹脂分別是強堿性、弱酸性大孔丙烯酸架構樹脂，陰陽離子交換樹脂可被分別包裝在不同的離子交換床中，分成所謂的陰離子交換塔和陽離子交換塔。

 

若將離子交換法與其他純化水質方法（例如反滲透法、超濾法）組合應用時，則離子交換法在整個純化系統中將是非常重要的一個部分。

 

另外，在精制樹脂的再生過程中，必須注意再生劑的質量，盡量避免再生劑本身的雜質離子影響離子交換樹脂的使用壽命以及污染電泳槽液。

 

E.回收設備

 

回收的目的是為了減少電泳涂料的消耗，把帶出的以及在泳后兩個水洗槽中溶解的電泳涂料通過回收裝置與回路，把它們再匯集到ED槽來。這樣，既可以提高電泳涂料的使用效率，又可以提高涂膜鋁型材品質。

回收膜的分類和用途表

 

膜的種類	膜的功能	分離驅動力	透過物質	被截流物質
微濾	多孔膜、溶液的微濾、脫微粒子	壓力差	水、溶劑和溶解物	懸浮物、細菌類、微粒子、大分子有機物
超濾	脫除溶液中的膠體、各類大分子	壓力差	溶液、離子和小分子	蛋白質、各類酶、細菌、病毒、膠體、微粒子
反滲透和納濾	脫除溶液中的鹽類及低分子物質	壓力差	水和溶劑	無機鹽、糖類、氨基酸、有機物等
透析	脫除溶液中的鹽類及低分子物質	濃度差	離子、低分子物、酸、堿	無機鹽、糖類、氨基酸、有機物等

 

微濾MF是一種低壓的濾膜方法，從供給水中分離懸浮固體、水、鹽和宏觀大分子可通過半滲透薄膜，百懸浮固體物則滯留并逐漸濃集。

 超濾UF是一種低壓的濾膜方法，從供給水中分離大分子。水、鹽和分子量小的分子可通過半滲透膜，而大分子和懸浮固體則滯留并增濃。

 納濾NF是一種介于超濾和反滲透之間的濾膜方法。它能讓大部分或全部的鹽分和水通過半滲透薄膜。

 反滲透RO是一種高壓的分離方法，從供給水中分離低分子量的分子。水通過半滲透膜，而鹽和大分子則滯留并增濃。

 鋁型材電泳涂料的回收一般采用超濾或反滲透，但是其工作原理是根本不同的，使用工工藝也有多種。

 

F.添加攪拌系統

 在電泳涂漆過程中，漆含量不斷被消耗，當ED槽的固體分下降了，或臨近工藝參數控制值的下限時，就要進行電泳涂料原液的補給。補充必須定時，漆液濃度的確定，應根據原漆的品種、性質及鋁型材形狀和工藝條件等而定。

 

配制漆液一般可按下式進行：

                  加漆量W=(A×B)/C

加水量=A-W

式中A---預計用水稀釋后漆液總重，kg；

B---預計用水稀釋后漆液固體分；

C---原漆的固體分，%，通常按50%計；

W---加漆量，即需加入的原漆量，kg；

ED槽固體分的補給量按下式來計算：

補給量=ED量（含副槽）的總含量（kg）×不足的含量÷50%

 

G烘烤設備

爐的加熱方式一般分為三種：對流加熱、紅外線加熱、遠紅外線輻射加熱，而目前國內外絕大部分均用對流加熱。爐內的各點溫差應不超過±5℃，且爐膛內應潔凈，同時升溫要符合一定的時間要求。此外，對于保溫材料的選擇，循環風量的設計，循環風口的位置，熱風過濾的位置，爐門的開啟都應有嚴格的要求。

 

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