有很多机会可以降低成本,提高预处理质量。生物修复和新的原位干燥工艺等技术正在延长浴池寿命,简化化学品和设备的使用。

许多自动化涂层生产线使用多级清洗机,具有几个相互关联的喷涂或浸泡阶段,在应用油漆或粉末涂层之前准备金属表面。这些喷雾洗衣机消耗水、化学品、煤气和电。良好的维护可以帮助最大限度地减少最明显的成本,并保持机器正常运行。除了良好的化学和机械维护外,还有几种新的和独特的增强和工艺方法可用于提高质量和降低成本。

高质量、高性能的涂料系统,如粉末涂料和高固体液体涂料,多年来一直用于提高各种金属部件的商业或消费价值。为了从这些涂层系统中获得最高的价值,必须使用高质量的预处理系统。对于金属表面,最常见的预处理方法是喷雾清洗机。

高性能的预处理系统通常包括以下相互关联的步骤:清洗、漂洗、处理、漂洗和后处理(密封),然后是干燥和粉末涂层。

在聚结油分离器中,油通过聚结介质与溶液分离;干净的溶液返回到工艺槽。(图片由汉高表面技术提供)

清洁

与预处理过程相关的清洗操作是为随后的表面处理步骤制备金属表面。首先,这意味着去除会影响处理阶段表面化学反应的土壤和污染物。这些表面污染物由来自基材制造或被涂覆组件生产的有机和无机材料的组合组成。188金宝搏bet官网

这些不受欢迎的物质积聚起来,并开始恶188金宝搏bet官网化清洗液,然后需要经常处理。近年来,有几种技术被用于提高预处理过程清洗步骤的性能和降低成本。有几种技术可用于控制溶液和持续去除土壤。通过不断清除土壤,有可能降低清洁过程的总成本。

在生物修复过程中,表面活性剂去除并乳化油脂,微生物慢慢地“消化”油脂、土壤和油脂。

去除油脂

油可以通过撇油器、油分离器、超滤或生物修复过程去除。

油回收船。一个简单的撇油器使用一个刀片或皮带在溶液中旋转,并收集其表面的油。然后,刀片穿过一块钢的边缘,将油刮掉,并将其送入废料容器进行处理。刀片和皮带价格便宜,但它们对于去除大量的油不是很有效。

袋式过滤器连续地从工艺溶液中去除颗粒物质。
聚结油分离器。 聚结油分离器已经存在一段时间了。该系统使用气动泵将工艺清洁器送入聚结分离器。当工艺清洁剂通过装置时,油积聚在介质上,直到它松动,浮到表面,并被撇到废物容器中。过程清洁器通过重力或另一个气动泵返回主罐。

唯一需要的操作调整是初始调整撇油水平和泵流量调整。除泵外,聚结油分离器内无活动部件。

维护要求仅限于清除和清洁凝聚介质,并清除沉降区累积的沉积物。所需的频率取决于产品的数量和正在加工的油的类型。

这些装置的设计是为了提高过程清洗池的运行效率,而不是为了处理废物。随着时间的推移,由于介质表面污染物的积聚,聚合介质的有效性可能会降低。聚结油分离器通常仅限于水不溶性油和污染物。

超滤。在超滤中,含有清洁化学物质的清洗溶液和土壤和污染物通过膜过滤器去除土壤和其他污染物。过滤后的清洗溶液然后返回到清洗过程中,从而延长了充电之间的时间,并潜在地降低了清洗成本。

在使用这种技术时,有几个问题需要考虑。许多使用的膜可能对清洗液不具有化学或耐热性。要去除的土壤类型应与所使用的膜类型相匹配,因为去除效率可能受到土壤的分子量和分子结构的影响。

超滤过滤器还将从清洗液中去除表面活性剂。这些被去除的表面活性剂必须被补充,否则清洗效果会显著降低。

与这种过滤过程相关的初始资本成本很高。更换膜的费用可能很高,但通常不是很大,除非不使用袋式过滤器作为预过滤器或超滤机质量不好。与油分离器一样,过滤过程中的排放必须适当丢弃。

在使用这种技术安装系统之前,应该对资本成本和运营成本进行详细的调查,以确保所有潜在的成本节约都得到实现。

生物修复清洗工艺。 自20世纪80年代中期以来,油脂的生物修复一直用于废物处理,生物修复清洗工艺已经在金属电镀操作之前使用了一段时间。这种类型的清洗系统最近被引入作为预处理过程的一部分。它不打算取代正常的清洁步骤,但应在通常的清洁阶段之外使用。

该生物修复过程由接近中性pH值的低温组合物组成,其中包含表面活性剂和微生物的混合物。在这个系统中,表面活性剂去除并乳化油脂,微生物慢慢地“消化”油脂、土壤和油脂。系统反应器箱控制pH值,为溶液充氧并输送微量营养素以维持特殊微生物。

这个过程的另一个好处是配方清洁剂能够乳化高比例的油。因此,如果在清洁阶段之前使用该工艺,由于这种乳化特性,可以改善清洁和延长浴寿命。如果这个过程之后是冲洗阶段,乳化油更容易冲洗掉。这项技术仅限于可以进行生物修复和可乳化的油、油脂和土壤。

溶液中固体的积聚也会减少清洁浴的寿命。为了使清洁槽中的固体体积最小化,可以使用袋式过滤器。袋式除尘器可安装在从溶液循环泵来的排出管路中,也可安装在单独的循环泵上。循环泵将溶液抽出,通过过滤器去除固体,并将其返回罐中。

固体会以污泥的形式落在地板上。袋式除尘器的出口可能没有足够的力从整个罐底拉动。从罐中清除固体最有效的方法是使用单独的循环泵和冲洗装置。在这种布置中,一系列的管道位于靠近罐底的位置,一系列的喷嘴,或引出器,沿着它们的长度安装。固体沿着罐底被一排排排出器冲到出口处。这样可以更彻底地从罐中去除固体。

简化流程

有可能通过一些处理方案可以显著降低整个预处理过程的复杂性。使用原位干燥(DIP)技术来制备基材,从化学和设备的角度来看,使过程变得不那么复杂,同时保持质量。这些新系统可以减少构建新系统所需的资本,并降低任何现有系统的总体运营成本。 表1 展示了这些新技术的发展。

这些新工艺现在已经在广泛的基材和涂层系统上得到了商业验证。对于现有的操作,目前的后处理或转换涂层罐可以以再循环的方式使用,但罐必须由不锈钢建造。这意味着使用这种类型的产品只需要少量的资本投资。当使用再循环方法时,来自前一清洗和漂洗阶段的化学成分,以及来自金属本身的成分,可能会在化学工艺溶液中积聚,并导致工艺溶液频繁倾倒。

为了充分发挥原位干燥技术的优势,可以将其应用于需要更广泛设备改造的喷雾系统中。DIP技术以可控的数量和非常均匀的方式喷洒,足以完全湿润整个表面。多余的部分被允许径流和排出。然后,在涂上油漆之前,这些部件会被烘干。这是DIP技术的理想应用,同样的方法也可用于新装置。这些工艺在钢和铝上表现出优异的性能。中显示了来自商业行的结果示例表2。

由于设备要求的降低,DIP工艺的好处可以很容易地在新安装中看到。对于现有的业务来说,好处是巨大的。与传统工艺相比,新系统在更低的加工温度下运行,显著降低了能源成本。不需要产生大量的DI/RO水,一个典型的常规预处理工艺可以节省9000美元到36000美元以上。2减少设备维护是一个不太容易量化的好处,但相当于每年节省的成本,类似于上述DI/RO节省的成本。

在几个主要领域,这些新技术对环境的影响比传统工艺要小。一是消除了DI/RO水产生的废物。二、过程中不会产生污泥。三是不需要煮出,或深层清洗的转换涂层工艺阶段。

虽然DIP技术的确切机理尚不完全清楚,但目前的理论是该技术的极性有机部分与转换涂层的无机离子螯合。这种材料的低极性部分可以自由粘结,并与涂料相互作用,从而产生优异的性能结果。在较新的DIP技术中,适用于直接应用于仅清洁的表面,这种类型技术的极性有机部分已被修改,以直接与清洁的金属表面反应。

在焊接、常规或激光零件准备进行喷涂的情况下,可能有必要在DIP应用之前的工艺中包括pickle阶段和冲洗阶段。这个酸性步骤将确保一个完全清洁的表面进入DIP应用程序。这种类型的焊垢去除步骤也必须添加到传统的转换涂层工艺中,以确保在任何典型的喷涂操作中具有良好的性能。

结论

虽然在预处理系统中有许多降低成本的机会,但必须注意确保充分了解对工艺的总体影响,并实现“真正的”成本节约。在某些情况下,某些设备的巨大资本成本可能有相对较短的回收期。对于其他操作,由于成本节省减少,安装相同的设备可能是不合理的。在其他情况下,小的、低成本的工艺或设备变化可以导致显著的成本降低。无论采取什么方法来节省成本,都必须考虑到整个操作。

参考文献

G. D. Kent,“预处理系统的成本降低-理论与实践”。2002年粉末涂料,印第安纳波利斯,2002年9月23-26日。

g·d·肯特,《新预处理技术:魔法才刚刚开始》涂料2001,2002年9月,佛罗里达州奥兰多。

G. D. Kent,“环保合规驱动粉末喷涂工艺新技术”。粉末涂料会议,印第安纳波利斯,在。2000年9月26-28日。

g·d·肯特,《预处理的未来:回归基础》涂料99,1999年9月21-23日。

M. Petschel, R. Hart, Kirk-Othmer化学百科全书。技术,第4版,第16卷,436-446(1999)。

W. Fristad和M. Boulos,“粉末涂料前处理的新趋势”,粉末涂料1998年,印第安纳波利斯,in。1998年9月22日至24日。

R. Miller, M. Petschel, R. Hart,金属加工,13-16(1994年7月)。

R. Talbert,粉末涂料,化学涂布商协会,第4版,2000。