Aktualności i przegląd rynku

Zasada kataforezy

Kataforeza jest elektrochemiczną metodą nakładania powłok farb wodorozcieńczalnych, gdzie malowany przedmiot jest katodą w stałym polu elektrolitu dzięki czemu na jego powierzchni wydzielają się kationy farby. Elektrodę przeciwną stanowi tzw. zespół elektroforetyczny z membraną jonowymienna (EFC), który oprócz funkcji anody służy również do utrzymywania stałej koncentracji jonów w kąpieli kataforetycznej. W przypadku anaforezy mamy do czynienia z odwrotną sytuacją, co oznacza, że cząsteczki farby osadzają się na anodzie. Obecnie anaforeza jest coraz mniej stosowana. Właściwy mechanizm osadzania cząstek farby obejmuje również migrację jonów do odpowiednich elektrod a przede wszystkim wywołuje reakcje koagulacyjne na malowanym przedmiocie i niepożądane wydzielanie gazów wodoru i tlenu powstających na poszczególnych elektrodach w wyniku elektrolizy wody. Na rys. 1 przedstawiono schematycznie zasadę technologii kataforezy.

Kąpiel elektroforetyczna zawiera około 80-90 % wody, żywicę na bazie akrylowej lub obecnie preferowane formy epoksydowe, pigment oraz małe ilości rozpuszczalników organicznych i domieszek. Anionowe formy farb rozcieńczanych wodą bazują na anionach kwasów organicznych, głównie kwasu octowego, np. kwasu mrówkowego lub ich kombinacji. Temperatura eksploatacyjna kąpieli zawiera się w przedziale 25-30°C. Technologia kataforetyczna na skalę przemysłową realizowana jest w różnej wielkości wannach dostosowanych do rozmiarów malowanych przedmiotów. Największe wanny stosowane są w przemyśle samochodowym do malowania nadwozi samochodów osobowych czy ciężarowych, a ich wymiary sięgają 40 m długości i do 5 m głębokości. Przedmioty przeznaczone do malowania transportowane są do wanny przy pomocy urządzeń transportu technologicznego, przy czym stosunek powierzchni anody do katody wynosi 1:4 do 1:8.

Elektroforetyczne zespoły standardowo umieszczane są na wewnętrznych ścianach wanny kataforetycznej i podłączone do niezależnego obwodu cyrkulacyjnego anolitu. W niektórych przypadkach dla zwiększenia równomierności przepływu prądu w kąpieli umieszcza się zespoły elektroforetyczne również na dnie wanny, chodzi tu o aplikacje tzw. bottom cells. Na rys. 2 przedstawiona jest typowa przemysłowa wanna kataforetyczna.

Rodzaje zespołów elektroforetycznych

W praktyce przemysłowej znane są dwa rodzaje zespołów elektroforetycznych z membranami jonowymiennymi. Chodzi o zespoły płytowe i tubowe. Starszy rodzaj, płytowy tworzy płaska elektroda, przed którą zainstalowana jest aneksyjna membrana w formie arkusza tak, by możliwy był prawidłowy przepływ anolitu wzdłuż elektrody przy równoczesnym utrzymaniu maksymalnej szczelności zespołu co zapewniają ramki uszczelniające i śruby ściągające. Całość umieszczona jest w stosunkowo dużej ramie plastikowej, która umożliwia z tylnej strony zamocowanie zespołu do ściany wanny a z przedniej strony, za pomocą perforowanej kratki, wzmacnia mechanicznie aplikowaną membranę. Długość tych zespołów odpowiada głębokości wanny, a szerokość zespołów osiąga przeważnie max. 80 cm. Znaczącą wadą tego typu zespołów jest ich stosunkowo duża masa oraz brak możliwości interwencyjnej obsługi serwisowej bez wypuszczenia kąpieli z wanny. To przede wszystkim dlatego te rodzaje stopniowo zostają zastępowane preferowanymi zespołami tubowymi.