O período de maturação para eletrocoat recém-preparado, após a configuração do banho, envolve 24 a 72 horas de circulação e agitação contínuas. Este período, conhecido como período de maturação, varia ligeiramente dependendo do produto específico. O processo pode ser dividido em duas etapas: maturação pré-ultrafiltração (UF) e maturação pós-UF.
Necessidade e Papel da Maturação
Ao configurar um novo banho, água pura e eletrocoat de alto teor de sólidos são adicionados, juntamente com neutralizantes e solventes, conforme necessário. O eletrocoat normalmente consiste em dois componentes: pasta de cor (contendo pigmentos/cargas como dióxido de titânio, negro de carbono e argila de alta qualidade, juntamente com resina e solventes) e emulsão (contendo principalmente resina e solventes). Esses pigmentos, cargas e resinas requerem tempo de agitação suficiente (ou seja, o período de maturação) para se dissolverem e dispersarem totalmente na água, passando por reações químicas e físicas complexas para atingir um estado estável e disperso.
Por exemplo, no eletrocoat catódico, a neutralização do ácido orgânico causa dissociação, produzindo cátions de resina carregados positivamente:
O pH e a condutividade da pasta de cor, da emulsão e da água pura diferem. O banho eletroforético e os tanques de circulação UF requerem um período de maturação para estabilizar parâmetros como pH e condutividade. Por exemplo, a pasta de cor normalmente tem um pH mais alto (6,5 a 7,5), a emulsão tem um pH em torno de 6,0 e a água pura varia de 6,0 a 7,0. Após a configuração do banho, o pH do banho eletroforético principal deve ser controlado em 5,6 a 6,0 (varia de acordo com o produto), com o pH do tanque UF inferior ao do banho principal.
Além disso, solventes orgânicos de baixo ponto de ebulição adicionados durante a produção de pasta de cor e emulsão podem causar problemas como deposição rápida do filme, espessura irregular ou acúmulo de filme. Esses solventes precisam volatilizar durante o período de maturação. Como os banhos eletroforéticos são normalmente grandes, e a temperatura inicial do banho após a configuração é baixa (por exemplo, 5 a 10°C no inverno, 20 a 25°C no verão), a alta capacidade calorífica específica do líquido do banho requer um tempo de troca de calor prolongado para atingir a temperatura especificada do processo (28 a 32°C).
Durante a configuração inicial, as partículas no banho e no sistema de circulação podem ser removidas por filtração. Em resumo, as funções da maturação do líquido do banho incluem:
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Dissolução e dispersão completas da pasta de cor e da emulsão na água.
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Estabilização do pH, condutividade e outros parâmetros nos banhos eletroforéticos e UF.
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Volatilização da maioria dos solventes orgânicos de baixo ponto de ebulição.
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Elevação da temperatura do líquido do banho para a faixa de controle do processo.
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Filtragem de partículas no banho.
Tempo de maturação insuficiente pode levar a reações eletroforéticas intensas, deposição de filme excessivamente rápida, redução do poder de penetração em cavidades, espessura de filme irregular, alta rugosidade superficial, nivelamento deficiente e defeitos como partículas ou bolhas.
Pontos-chave de controle para a maturação do líquido do banho eletroforético
1. Controle de temperatura:
A maturação requer uma faixa de temperatura específica. Quando a temperatura inicial do banho é baixa, use o calor gerado pelos motores de circulação ou ative o sistema de controle de temperatura para elevar a temperatura para 25 a 28°C. Durante a eletrodeposição, aumente a temperatura para 30±2°C. Monitore a operação do sistema de controle de temperatura e garanta uma regulagem precisa da temperatura.
2. Circulação e agitação contínuas:
Ao iniciar a configuração do banho, ative a bomba de circulação principal e as válvulas da tubulação com base no nível do líquido. Após a conclusão da configuração, inicie a bomba de circulação de aquecimento. O sistema UF permanece desligado durante esta etapa.
3. Operação do sistema UF:
Após 24 horas de maturação, inicie o sistema UF de acordo com seu manual de operação. Ajuste os níveis de líquido nos tanques eletroforéticos e UF, bem como no sistema de enxágue. Dependendo da taxa de fluxo do sistema UF, a operação contínua por mais de 48 horas é normalmente necessária para estabilizar os parâmetros dos banhos eletroforéticos e UF.
4. Teste e ajuste:
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Teste inicial: Após 2 a 3 horas de circulação do líquido do banho, amostre o líquido do banho para medir parâmetros básicos como pH, condutividade, teor de sólidos e teor de cinzas.
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Teste pós-UF: Após iniciar o sistema UF, reteste esses parâmetros a cada 12 ou 24 horas. A condutividade no banho eletroforético diminui gradualmente, enquanto aumenta no banho UF.
5. Duração da maturação:
O período de maturação inclui duas etapas: pré-UF (24 a 42 horas) e pós-UF (48 horas).
6. Revestimento de teste:
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Antes da ativação da UF, conduza uma eletrodeposição de teste para verificar a superfície do revestimento quanto a anormalidades como crateras. Se surgirem problemas, identifique a causa e tome medidas corretivas imediatamente para garantir uma produção em larga escala suave.
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Após a ativação da UF e a maturação do banho, quando os líquidos de trabalho em todos os tanques estiverem estáveis, realize outro revestimento de teste para determinar as condições formais de produção, incluindo voltagem eletroforética, temperatura do banho, duração do revestimento e efeitos de cura.
Seguindo estas etapas, o processo de maturação do líquido do banho eletroforético pode atingir os resultados desejados, garantindo a qualidade da eletrodeposição.