Il periodo di maturazione per l'elettrocoat appena preparato, dopo l'allestimento del bagno, prevede 24-72 ore di circolazione e agitazione continue. Questo periodo, noto come periodo di maturazione, varia leggermente a seconda del prodotto specifico. Il processo può essere suddiviso in due fasi: maturazione pre-ultrafiltrazione (UF) e maturazione post-UF.
Necessità e ruolo della maturazione
Quando si allestisce un nuovo bagno, vengono aggiunti acqua pura ed elettrocoat ad alto contenuto di solidi, insieme a neutralizzatori e solventi, se necessario. L'elettrocoat è tipicamente composto da due componenti: pasta colorata (contenente pigmenti/riempitivi come biossido di titanio, nero di carbonio e argilla ad alto contenuto, insieme a resina e solventi) ed emulsione (contenente principalmente resina e solventi). Questi pigmenti, riempitivi e resine richiedono un tempo di agitazione sufficiente (cioè il periodo di maturazione) per dissolversi e disperdersi completamente in acqua, subendo complesse reazioni chimiche e fisiche per raggiungere uno stato stabile e disperso.
Ad esempio, nell'elettrocoat catodico, la neutralizzazione dell'acido organico provoca la dissociazione, producendo cationi di resina a carica positiva:
Il pH e la conducibilità della pasta colorata, dell'emulsione e dell'acqua pura differiscono. Il bagno elettroforetico e i serbatoi di circolazione UF richiedono un periodo di maturazione per stabilizzare parametri come pH e conducibilità. Ad esempio, la pasta colorata ha tipicamente un pH più elevato (6,5-7,5), l'emulsione ha un pH di circa 6,0 e l'acqua pura varia da 6,0-7,0. Dopo l'allestimento del bagno, il pH del bagno elettroforetico principale dovrebbe essere controllato a 5,6-6,0 (varia a seconda del prodotto), con il pH del serbatoio UF inferiore a quello del bagno principale.
Inoltre, i solventi organici a basso punto di ebollizione aggiunti durante la produzione di pasta colorata ed emulsione possono causare problemi come la rapida deposizione del film, lo spessore irregolare o l'accumulo del film. Questi solventi devono volatilizzarsi durante il periodo di maturazione. Poiché i bagni elettroforetici sono tipicamente grandi e la temperatura iniziale del bagno dopo l'allestimento è bassa (ad esempio, 5-10°C in inverno, 20-25°C in estate), l'elevata capacità termica specifica del liquido del bagno richiede un tempo di scambio termico prolungato per raggiungere la temperatura di processo specificata (28-32°C).
Durante l'allestimento iniziale, le particelle nel bagno e nel sistema di circolazione possono essere rimosse tramite filtrazione. In sintesi, i ruoli della maturazione del liquido del bagno includono:
-
Completa dissoluzione e dispersione della pasta colorata e dell'emulsione in acqua.
-
Stabilizzazione del pH, della conducibilità e di altri parametri nei bagni elettroforetici e UF.
-
Volatilizzazione della maggior parte dei solventi organici a basso punto di ebollizione.
-
Innalzamento della temperatura del liquido del bagno all'intervallo di controllo del processo.
-
Filtrazione delle particelle nel bagno.
Un tempo di maturazione insufficiente può portare a intense reazioni elettroforetiche, deposizione del film eccessivamente rapida, ridotta capacità di penetrazione nelle cavità, spessore del film irregolare, elevata rugosità superficiale, scarsa livellatura e difetti come particelle o bolle.
Punti chiave di controllo per la maturazione del liquido del bagno elettroforetico
1. Controllo della temperatura:
La maturazione richiede un intervallo di temperatura specifico. Quando la temperatura iniziale del bagno è bassa, utilizzare il calore generato dai motori di circolazione o attivare il sistema di controllo della temperatura per aumentare la temperatura a 25-28°C. Durante l'elettrodeposizione, aumentare la temperatura a 30±2°C. Monitorare il funzionamento del sistema di controllo della temperatura e garantire un'accurata regolazione della temperatura.
2. Circolazione e agitazione continue:
All'avvio dell'allestimento del bagno, attivare la pompa di circolazione principale e le valvole della tubazione in base al livello del liquido. Al termine dell'allestimento, avviare la pompa di circolazione del riscaldamento. Il sistema UF rimane spento durante questa fase.
3. Funzionamento del sistema UF:
Dopo 24 ore di maturazione, avviare il sistema UF in base al suo manuale operativo. Regolare i livelli di liquido nei serbatoi elettroforetici e UF, nonché nel sistema di risciacquo. A seconda della portata del sistema UF, è tipicamente necessario un funzionamento continuo per oltre 48 ore per stabilizzare i parametri dei bagni elettroforetici e UF.
4. Test e regolazione:
-
Test iniziale: Dopo 2-3 ore di circolazione del liquido del bagno, prelevare un campione del liquido del bagno per misurare i parametri di base come pH, conducibilità, contenuto di solidi e contenuto di ceneri.
-
Test post-UF: Dopo l'avvio del sistema UF, ripetere questi parametri ogni 12 o 24 ore. La conducibilità nel bagno elettroforetico diminuisce gradualmente, mentre aumenta nel bagno UF.
5. Durata della maturazione:
Il periodo di maturazione comprende due fasi: pre-UF (24-42 ore) e post-UF (48 ore).
6. Rivestimento di prova:
-
Prima dell'attivazione UF, eseguire un'elettrodeposizione di prova per verificare la presenza di anomalie sulla superficie del rivestimento, come crateri. In caso di problemi, identificare la causa e adottare misure correttive tempestivamente per garantire una produzione su larga scala senza problemi.
-
Dopo l'attivazione UF e la maturazione del bagno, quando i liquidi di lavoro in tutti i serbatoi sono stabili, eseguire un'altra elettrodeposizione di prova per determinare le condizioni di produzione formali, tra cui tensione elettroforetica, temperatura del bagno, durata del rivestimento ed effetti di polimerizzazione.
Seguendo questi passaggi, il processo di maturazione del liquido del bagno elettroforetico può raggiungere i risultati desiderati, garantendo la qualità dell'elettrodeposizione.