TEHNOLOGII DE VOPSIRE PRIN ELECTROFOREZA

Tehnologii de vopsire prin electroforeza

Depunerea electrica a lacurilor prin electroforeza - "electrocoating" cum mai este mentionata in literatura de specialitate - constituie, astazi, datorita rentabilitatii sale, precum si datorita calitatilor pe care le prezinta pelicula, un procedeu tehnologic de larga utilizare in industriile automobilului, bunurilor de larg consum, constructiei de nave si aero-spatiala.

Tehnologia se extinde astazi nu numai pentru acoperiri uzuale, ci si pentru altele speciale, greu de realizat prin alte mijloace: depunerea oxizilor ceramici pe filamente, a aluminiului pe otel, a hidrurilor de zirconiu pe tantal, a sticlei pe uraniu. Evident, electroforeza nu poate fi utilizata decat in cazul pieselor metalice, conducatoare de electricitate.

Istoric

In general, prin electroforeza se intelege fenomenul electrocinetic de deplasare (transport) al unor particule dispersate intr-o solutie (coloizi, suspen-sii) sub actiunea unui camp electric ce se stabileste intre doi electrozi, unul dintre acestia fiind piesa ce urmeaza a fi acoperita (acoperiri electroforetice).

Denumirea de electroforeza provine din asocierea cuvantului grec "elektron" (electric) cu cel latin "phore" (purtator), evidentiindu-se inca din denumire rolul esential al campului electric in procesul de deplasare a particulelor incarcate.

Principiul vopsirii electroforetice este cunoscut inca de la inceputul secolului al XIX-lea cand tema cercetarilor acelor timpuri consta in stabilirea relatiilor dintre electricitate si chimie.

In 1809, Reuss observa ca intr-o solutie apoasa, particulele de argila aflate in solutie se deplaseaza sub influenta unui camp electric. Din 1925, cand este mentionata depunerea electroforetica a unor particule de cauciuc sau depunerea latexului pentru acoperirea tablelor pentru cutiile de conserve, numarul brevetelor, privind lacuirea electroforetica, creste vertiginos. Anul 1937 marcheaza cercetarile lui Arne Tiselius (laureat al premiului Nobel) in domeniul proteinelor, studiate cu ajutorul unor procese electroforetice, dovedind caracterul mult mai larg pe care-l are aceasta tehnologie in domeniul chimiei analitice.

Aplicatii industriale ale tehnologiei electroforetice pentru vopsiri nu au fost posibile decat dupa dezvoltarea unor noi tipuri de rasini solubile in apa si a unor lacuri care sa corespunda cerintelor unor industrii de mare productivitate, cum a fost cazul industriei de automobile, unde, prin anii 1950, Ford aplica, la acea data, la una din filialele sale din Europa, acest procedeu.

Nimeni in SUA, nu intuia largile posibilitati pe care le va deschide noua tehnologie. Aparitia unor noi materiale filmogene si a unei macromolecule sintetice cu capacitatea de a se dispersa in apa si ioniza, a usurat patrunderea acestei tehnologii.

Cresterea fiabilitatii echipamentelor ce compun o linie, imbunatatirea stabilitatii bailor de depunere si a patrunderii vopselelor aplicate in locuri greu accesibile, rentabilitatea economica si buna comportare la coroziune a acoperirilor au impus acest procedeu.

Electroforeza, fenomen electrocinetic

Electroforeza reprezinta unul dintre numeroasele fenomene de transport care apar cand un curent electric strabate solutia unui electrolit in care se afla un dielectric (coloizi, suspensii). Aceste fenomene se datoresc diferentei de potential care se stabileste la interfata dintre solutie si particula solida, potential cunoscut sub numele potential "Zeta".

Diferenta de potential poate fi evidentiata de actiunea unui factor exterior: campul electric in cazul electroforezei, miscarea sau presiunea care deplaseaza cele doua faze (solida-lichida) una fata de alta. De aici si numele de fenomene electrocinetice date acestor procese electrochimice.

Mecanismul electroforezei, de deplasare a fazei disperse (solid) in raport cu mediul de dispersie (lichid), sub actiunea unei diferente de potential, se explica prin electrizarea peretilor particulei in suspensie. O particula solida in suspensie intr-un lichid este inconjurata de patura sa electrica, dubla, care are un caracter de difuziune, strat dublu electric mixt, dupa Gouy-Stern-Grahamme. Sub actiunea campului electric, particula se deplaseaza punandu-si in evidenta potentialul electrocinetic, deplasarea fiind in functie de semnul sarcinii particulei, cele negative deplasandu-se spre anod, iar cele pozitive spre catod.

Macromoleculele, aflate in solutia apoasa, nu sunt izolate, ci grupate in gramezi ce poarta numele de "micelii", incarcate electric negativ conform legii lui Coehn"miscarea browniana a particulelor cu constanta dielectrica mica - in cazul nostru macromolecula - intr-un mediu cu constanta dielectrica mare (solutia apoasa), le da o sarcina negativa".

Deplasarea particulelor si a maselor macromoleculare incarcate negativ spre anod (polul pozitiv al unei surse de c.c) se numeste anaforeza, in timp ce deplasarea celor incarcate pozitiv spre catod poarta numele de cataforeza.

Comparativ cu electroliza, de care nu se deosebeste prea mult, electro-forezei ii sunt caracteristice doua elemente:

a)      dimensiunile mult mai mari ale ionilor (ioni coloidali macro-moleculari);

b)      in campul electric creat, macromoleculele si ionii din solutie se vor deplasa spre electrozi conform polaritatii lor (cei de polaritate negativa la anod).

Daca in cazul unei vopsiri clasice, realizata prin cufundarea unei piese intr-o baie cu vopsea, vopseaua se putea scurge din partile superioare ale obiectului, adunandu-se in partea de jos, la vopsirea electroforetica pot sa apara, in paralel, alte cateva fenomene secundare: electroosmoza, electro-coagularea si electroliza; primele sunt de dorit, ultima se evita.

Electroosmoza este un fenomen invers electroforezei si reprezinta deplasarea mediului de dispersie printr-o membrana poroasa (pelicula de lac depusa), sub actiunea unui camp electric.

In deplasarea lor catre anod spre exemplu, particulele de lac iau si mici cantitati de apa care se depun in stratul de lac, stratul avand o structura capilara. Sub actiunea campului electric, particulele de apa sunt evacuate din lac, astfel incat dupa terminarea lacuirii, stratul depus deja este solid.

Electrocoagularea. Prin electrocoagulare se intelege formarea peliculei pe piesa de lacuit, conectata, spre exemplu, la anod. Particulele de lac aflate in solutie, avand polaritatea negativa, se resping, solutia neputandu-se coagula. Acest lucru se va intampla doar atunci cand particulele ating anodul, cedand sarcina si o data cu aceasta realizandu-se coagularea lacului sub forma unei pelicule insolubila in apa.

Electroliza apei este fenomenul auxiliar nedorit, prin care apa se diso-ciaza in oxigen si hidrogen sub influenta curentului. Pentru reducerea sa, se utilizeaza apa deionizata cu o conductivitate de maximum 10ms/cm. La intro-ducerea unor saruri in solutie, conductivitatea creste, pot sa se dezvolte la anod cantitati mari de oxigen, producandu-se o pelicula de lac spongioasa. Daca solutia are o conductivitate mica, electroliza va avea loc la intensitati de curent ridicate, incat, practic, lacuirea nu se mai poate realiza. In general, conduc-tivitatea unei bai de electroliza este de ordinul a 1500 - 2000 ms/cm. Deoarece solubilitatea in apa a rasinilor pentru lacuri este situata intr-un domeniu alcalin, valoarea pH trebuie controlata, pastrandu-se intre 7,5 - 9,5.

Fenomenul pur al electroforezei joaca un rol modest in mecanismul complet al depunerii, el fiind insotit de electroosmoza si de electrocoagulare, cu atat mai mult, cu cat agitatia mecanica necesara pentru omogenizarea baii comunica particulelor viteze superioare celor datorate mobilitatii electroforetice.

Principii de baza ale vopsirii prin electroforezA

In vopsirea electroforetica, produsul filmogen in suspensie este constituit din macromolecule organice ionizate, care vor fi atrase de un electrod de polaritate opusa (piesa de protejat) pe care ele se depun.

Daca simbolizam aceste molecule ionizate cu R⁺ (sarcina pozitiva) si ionii de semn contrar cu X^-, atunci R⁺ va fi atras si depus la catod. Invers, daca macromolecula este incarcata negativ R^-, ea se va indrepta spre anod.

Daca grupa R poseda proprietati filmogene (acestea sunt determinate de natura chimica a lui R si de greutatea moleculara a acestuia), atunci se va forma un depozit foarte aderent pe electrodul de polaritate opusa.

Produsii filmogeni catodici (tip R⁺) pot fi o serie de polimeri in care s-au introdus grupele de azot, sulf sau fosfor. Astfel, in cazul azotului sunt utilizati aminoderivati de tipul etc.

Produsii filmogeni anionici (tip R^-) constau din rasini purtatoare de grupe carboxilice: RCOO^- sau R(COO^-)_n etc.

Cum rasinile ce pot fi electrodepuse, anodic sau catodic, sunt purtatoare de grupe ionizabile (N sau - COOH), la prepararea dispersiilor apoase se vor utiliza, drept solubilizanti, acizi sau baze.

Schematic, operatia de dispersare poate fi simbolizata prin urmatoarele reactii chimice:

Introducand electrozii conducatori electric in dispersia apoasa de RCOO^- si Y⁺, macromolecula filmogena ionizata RCOO^- se va depune pe electrodul pozitiv (anod, piesa de protejat), in timp ce ionul de semn contrar X⁺ va fi dirijat spre catod. In acest caz, avem de a face cu anaforeza.

In situatia in care se introduc electrozii conducatori electric in dispersia apoasa de si X^- , macromolecula filmogena ionizata pozitiv se va depune pe electrodul negativ (catod: piesa de protejat), in timp ce ionul de semn contrar X^- se va deplasa spre anod. Procesul este cunoscut, in acest caz, sub numele de cataforeza.

In Fig. 1 sunt prezentate schemele de baza ale procesului de electrodepunere prin anaforeza (a) si cataforeza (b). Daca initial majoritatea echipamentelor functionau pe baza de anaforeza, in ultimii ani, datorita unor particularitati asupra carora se va reveni, se constata o tendinta de crestere a celor pe baza de cataforeza.

a) b)

Fig. 1. Principiul de acoperire pe cale electroforetica a) anaforeza; b)cataforeza.

La anod si catod, macromoleculele ionizate se comporta astfel:

RCOO^- RCOOH; depunere pe anod (anaforeza);

RNH RNH₂; depunere pe catod (cataforeza).

Viteza v, cu care se deplaseaza particulele dispersate in cadrul procesului electroforetic, se poate exprima prin relatia:

v (1)

Viteza depinde de raza particulei r presupusa sferica, de vascozitatea mediului h, de sarcina electrica a particulei q si de intensitatea campului electric E. Se observa din aceasta relatie, ca viteza v va fi cu atat mai mare, cu cat vascozitatea este mai mica (se explica astfel utilizarea apei), raza particulei mai mica, intensitatea campului electric si sarcina particulei de valoare mai ridicata.

Viteza de migrare electroforetica data in (1) s-a obtinut prin egalarea fortei de natura electrica F = qE si cea data de forta de frecare care se impune inaintarii date de relatia lui Stokes:

F = qE = 6πrnv (2)

Existenta stratului dublu de sarcini in preajma moleculei ionizate face ca sa apara si alte forte, care "intarzie" procesul de apropiere spre electrozi, asa cum se prezinta in Fig. 2.

Exista numeroase formule - date de Smolukovschi, Hchel, Debye - care incearca sa tina seama de aceste efecte.

Fig. 2. Fortele ce actioneaza asupra unei particule in procesul de depunere electroforetica:
1) cuva; 2) electrozi; 3) solutie; F₁ - forta de natura electrica; F₂ - forta de frecare data de relatia lui Stockes; F₃ - forta rezultata din actiunea dintre campul E si purtatorii de sarcina din zona stratului dublu; F₄ - forta de relaxare datorita redistributiei ionilor in apropierea particulei sub influenta campului electric E.

Materiale filmogene

Proprietatile stratului de acoperire final depind, in mare masura, de natura chimica a lui R. In acest sens, literatura de specialitate mentioneaza folosirea unor materiale organice de tipul poliacrilatilor, poliepoxidelor si polibutadienei. Calitatile care se cer unui material filmogen sunt:

buna dispersabilitate in apa a materialului filmogen, dar nedispersa-bilitatea filmului depus (pentru a evita redizolvarea acestuia la iesirea pieselor din baie);

vascozitatea rasinii dispersate R sa fie redusa, pentru ca electro-foreza exclude utilizarea de solventi care sa reduca vascozitatea, cum se intampla in vopsirea clasica;

rezistivitatea electrica ridicata, 10⁷ - 10⁸ W cm;

reactia ionului de semn opus Y⁺ sau X^- pe electrodul respectiv (catod sau anod) trebuie sa produca subprodusi solubili, de preferat autoeliminabili, pentru a nu bloca continuitatea procesului de vopsire electroforetica (daca la depunerea catodica a unui filmogen R⁺ prin cataforeza se utilizeaza ca ion de semn contrar X^-, la anod va rezulta CO₂ care se degaja).

Pentru depunerea anodica a unui material filmogen R-COO^- prin anaforeza, ionul opus in sarcina pozitiva Y⁺, poate fi un ion al materialelor alcaline, al amoniacului etc.

Diferitele componente ale unui lac sunt rasini, pigmenti, umpluturi; toate acestea trebuie sa aiba o aceeasi viteza si directie de deplasare, iar dupa depunere, proprietatile lor sa ramana stabile.

O vopsea hidrosolubila (pentru electroforeza) este un amestec in care coexista cel putin un pigment si un liant solubil in apa. Pentru usurinta, este de dorit a avea lianti cu o structura lineara pe care sa se poata grefa la capete macromoleculele polimerizabile, usor de ionizat si nu modele ramificate la care acest lucru este mai dificil de realizat. In general, raportul pigment-liant este de 1/3 -1/4 in masa, pentru un continut total in extract uscat de ordinul a 40 - 50%. Pigmentul P se gaseste, in aceste conditii, imbracat in liantul L, sistemul P+L fiind in majoritatea cazurilor omogen. Un caz defavorabil este acela in care amestecul in solutie este neomogen. In acest caz, intre pigment si liant se stabilesc interactiuni ce conduc la destabilizarea suspensiei pigmen-tare, cu schimbarea PH-ului si a fortei ionice, ceea ce are efect asupra sedimentarii.

Aceasta explica motivele pentru care, la nivelul actual al tehnicii, paleta de culori a produselor, acoperite prin anaforeza (de la tonuri clare la inchise), este mai putin stapanita decat la cataforeza, cu tente inchise datorita pigmentarii pe baza de carbon.

Depunerea lacului

Intr-o baie electroforetica, la aplicarea tensiunii de c.c., se va stabili un curent a carui variatie in timp este data in Fig. 3.

In primul moment va apare un curent de mare valoare care scade asimptotic spre 0; acesta este unul din neajunsurile procedeului in sensul ca nu poate fi aplicat decat un singur strat de vopsire.

La inceputul vopsirii (la t₀ si cu a distanta intre electrozi), intensitatea campului electric E_to= U_to/a este eficace si incepe un transport de purtatori de sarcina care poate fi masurat sub forma unui curent I_to care, conform legii lui Ohm, depinde de sectiunea S, lungimea l si conductivitatea s a coloanei de lichid in care se executa transportul purtatorilor de sarcini si de marimea tensiunii aplicata U_to:

I (3)

Fig. 3. Variatia intensitatii curentului I si a grosimii stratului d,
in functie de timpul de lacuire.

Cu cresterea timpului de lacuire, creste si caderea de tensiune care apare la stratul de lac depus, ca urmare a rezistentei lui ridicate de
10⁶ - 10⁷W.cm, astfel ca intensitatea I_t1 la timpul t₁ are o valoare mai mica:

I (4)

In consecinta, va scadea deplasarea purtatorilor de sarcina si se va reduce curentul la valoarea I_t; la timpul t₂ depunerea va fi neinsemnata.

Din aceeasi figura 3, rezulta si variatia grosimii stratului depus d, in functie de timpul de lacuire.

Pe suprafata electrodului, pe care se face depunerea, se formeaza o folie insolubila, impermeabila si rezistenta, care se va opune progresiv trecerii curentului si o data cu aceasta se limiteaza grosimea depunerii. Acest lucru este deosebit de important pentru cazul lacuirii unor piese de forma complicata si cu goluri, asa cum este redat si in cazul Fig. 4.

Daca anodul are forma unui corp gol, din cauza intensitatilor mari ale campului electric in diferite locuri, va apare, initial, un strat neuniform; astfel, din cauza intensitatii mai mari, depunerea se va face mai repede in zona 1 comparativ cu 2, dar imediat ce depunerea se termina aici ea continua si in zona 2 pana se va obtine o aceeasi grosime a stratului.

Cat timp deschiderea corpului gol nu este acoperita cu strat de vopsea, spatiul interior 3 actioneaza ca o colivie Faraday, neacoperindu-se. Imediat ce deschiderea 1 este izolata, campul electric se deplaseaza in interior, lacul depunandu-se treptat si pe suprafata interioara 3.

Fig. 4. Prezentarea schematica a lacuirii unui corp gol la 3 momente succesive si 3 pozitii ale corpului 1,2,3.a) lacuirea la t₀; b)la t₁; c) la t_2.; 1,2,3 -    punctele de pe suprafata si curbele aferente pentru curenti; d - grosimi functie de timpul de lacuire.

In practica, pentru reducerea timpului de acoperire a locurilor greu accesibile se prevad, suplimentar, electrozi auxiliari, conectati la o polaritate negativa, in scopul de a modifica repartitia campului electric.

Proprietatea unui lac de a se depune si in locuri greu accesibile a fost denumita "putere de patrundere" (extindere), "Throwing" in engleza sau "Umgriff" in germana.

Cu lacurile existente astazi se pot obtine grosimi de 25-35mm la tensiuni de 100-200 Vc.c., timpi de lacuire de 2-3 minute la valori medii ale densitatii curentului de 10-30 A/m².

Principiul unei instalatii de vopsire electroforetica

In Fig. 1.a si 1.b au fost prezentate principalele echipamente de vopsire electroforetica, in variantele anaforetica si cataforetica. O linie industriala de vopsire electroforetica se compune, in principal, din urmatoarele elemente componente, conform Fig. 5:

cuptorul de tratament al pieselor de acoperit (1);

cuva de spalare cu apa deionizata (2);

cuva propriu-zisa de vopsire electroforetica la care este conectat redresorul de c.c.si echipamentul de comanda si reglaj (3);

cuva de spalare, dupa operatia de vopsire (4);

cuptorul de coacere (5);

incinta de curatire a carligelor de care se prind piesele ce urmeaza a fi vopsite electroforetic (6);

o banda transportoare a pieselor (7).

Fig. 5. Schema bloc a unei linii industriale de vopsire electroforetica.

Schema este de principu, in sensul ca in instalatiile industriale, pot exista mai multe cuve de spalare, incinte de curatire si colectare a efluentilor etc. De asemenea, piesa de acoperit si conveierul vor fi la polaritatile impuse de proces (anaforetic sau cataforetic).

Cuva de tratament al suprafetei de acoperit (1). Piesele dispuse pe banda transportoare, la punctul "incarcare", sunt introduse in cuva de tratament 1, unde sunt degresate la o temperatura de 90^oC. Pe langa curatirea alcalina, se adauga si o curatire mecanica prin recircularea baii intr-un regim de turbulenta, care asigura indepartarea de pe piese a particulelor de praf sau murdarie.

Cuva de spalare cu apa deionizata (2). Dupa prima etapa de curatire, efectuata in (1), urmeaza trecerea pieselor printr-o cuva de spalare cu apa deionizata, cu scopul de a impiedica ca ionii sub forma de saruri sa poata fi transportati in cuva de imersiune cu lac, stricand concentratia prescrisa.

Cuva de vopsire electroforetica (3). Este de tip metalic jucand si rolul de catod; in ea se depun piesele de acoperit cu rol de electrod (+) in cazul instalatiilor anaforetice (la potential - in cazul celor cataforetice). Intre catod si anod este aplicata tensiunea furnizata de redresor.

Problemele principale care apar in cuva de imersiune sunt: tendinta de decantare a corpurilor solide, ceea ce implica utilizarea unor pompe, evacuarea impuritatilor si a spumei de la suprafata, sistemele de agitare a solutiei.

Cuva de spalare dupa operatia de vopsire (4). La scoaterea pieselor
din cuva de vopsire, acestea prezinta doua straturi de lac de compozitii diferite: la contactul cu metalul, un strat de lac electroforetic lipsit de apa si un strat de lac exterior, rezultat prin imersare. Acest strat trebuie eliminat, datorita dispunerii lui incorecte, ca urmare a proportiei mici de particule solide. In aceasta cuva, piesele sunt pulverizate cu apa calda deionizata, stratul suplimentar eliminandu-se.

Cuptorul de coacere (5). Piesele spalate trec imediat intr-un cuptor tunel obisnuit, unde sunt coapte, de exemplu 30 minute la 150⁰C. Dupa iesirea din cuptor, piesele se descarca la punctul "descarcare".

Incinta de curatire a carligelor (6). Carligele, avand piesele desprinse de pe ele, se introduc intr-o incinta (6) unde sunt curatate.

Banda rulanta (7) are rolul de a deplasa piesa de vopsit prin punctele tehnologice mentionate mai sus.

Schema de principiu a instalatiei electrice a echipamentului de vopsire electroforetica

In Fig. 6 este prezentata schema de principiu a unei instalatii electrice pentru un echipament de vopsire electroforetica a caroseriilor auto in flux continuu.

Fig. 6. Schema electrica de principiu a unui echipament de vopsire electroforetica: S) separator; I) intrerupator; T) transformator; R) redresor trifazat; AT) Autotransformator; U) marimile reale in cuva; u₁) bloc protectie; u₂,) regulator bipozitional, u₃,) bloc de referinta.

De la o retea de inalta tensiune, prin separatorul S si intrerupatorul I, se alimenteaza transformatorul T, care adapteaza tensiunea inalta la tensiunea de exploatare a autotransformatorului AT. Tensiunea alternativa trifazata este redresata printr-o punte de redresare R. Polul negativ este legat la bazinul de imersiune pus la pamant, tensiunea pozitiva fiind dispusa la bara de curent, de unde printr-un captator de curent ajunge la caroseria de vopsit (anaforeza).

Regulatorul bipozitional u₂ compara valoarea reala a tensiunii sau curentului (luata dupa iesire din redresor, U) cu valoarea teoretica data ca marime constanta sau determinat variabila in timp a lui u₃. Abaterea de reglare care apare este convertita de regulatorul bipozitional u₂ intr-o serie de impulsuri care comanda schema logica. Un bloc de protectie u₁ comanda declansarea intrerupatorului I si separatorului S in caz de abatere de la procesul tehnologic prescris.

Echipamentul poate realiza diverse regimuri:

curent constant (a); tensiunea creste rapid, caracteristicile sunt bune, dar exista pericolul electrolizei, cu degajare de gaze;

tensiune constanta (b), in care caz intensitatea descreste rapid; acoperirea este corecta, dar puterea de extindere este limitata.

In Fig. 7 este prezentata variatia curentului si tensiunii in functie de timp.

Fig. 7. Variatia curentului si tensiunii in functie de timp
in regimurile I=ct (a) si U=ct (b)

Depunerea electrica se poate efectua cu curent constant(a) sau cu tensiune constanta (b). Se pot stabili si regimuri cu "tensiune constanta" apoi asociind "intensitate constanta", cu avantajele ambelor procedee.

Factori ce pot influenta procesul tehnologic

Pentru a obtine o acoperire de calitate, este necesar sa se acorde atentie deosebita lipsei porilor si a impuritatilor pe suprafata.

"Penetrarea" unui lac, reprezinta, asa cum am aratat, aptitudinea de acoperire a zonelor de acces dificile: corpuri goale, pereti dubli, diverse cavitati etc. Obligativitatea ca de la inceput sa se monteze electrozi auxiliari in aceste locuri dificile nu este compatibila cu automatizarea totala a procedeului. Factorii care influenteaza puterea de extindere a unui lac vor fi prezentati in cele ce urmeaza.

a. Tensiunea. Utilizarea unei tensiuni ridicate se poate concepe doar in cazul in care se doreste ca pelicula depusa sa aiba o rezistivitate mare. In caz contrar, tensiunea ridicata va produce doar o crestere a grosimii peliculei depuse pe locurile usor accesibile, fara avantaj pentru "puterea de extindere". Valorile de lucru sunt limitate in zona inferioara de potentialul normal al electrodului, iar ca limita superioara, de degajarea gazoasa la electrod, ceea ce poate afecta calitatea peliculei. Se utilizeaza tensiuni de 30 - 200 V (recent pana la 4 - 500 V).

b. Temperatura baii si proportia de substante solide

O temperatura mai ridicata produce viteze de reactie marite. Pentru lacurile utilizate in electroforeza, temperatura recomandata pentru bai este de 40^oC, procesul de lacuire efectuandu-se in 1-2 minute.

Concentratia baii trebuie mentinuta constanta, in limite cat mai stranse (+1%). Proportia de substante solide care formeaza pelicula variaza pentru lacurile electroforetice intre 8-20 %, proportie la care procesul de lacuire este rentabil (vascozitatea baii franeaza deplasarea particulelor de lac in solutie). Trebuie tinut seama si de faptul ca la trecerea curentului prin baie, curentul genereaza caldura.

Pentru aplicarea unui strat de 30mm la o tensiune de 160V, se realizeaza un consum specific de 0,17kWh/m², adica lichidul preia pentru fiecare m² acoperit, o cantitate de caldura de aproximativ 150kcal.

Pentru mentinerea unei temperaturi de 15 - 20^oC, se prevad surse de apa rece si schimbatoare de caldura adecvate.

c. Conductivitatea. Marirea conductivitatii baii permite o scadere a rezistentei de trecere a curentului. Aceasta se poate obtine prin modificarea rasinii si mai ales prin utilizarea bazelor de neutralizare.

Lacurile pentru electroforeza, pe baza de polimeri anionici insolubili in apa, dupa neutralizarea cu o baza corespunzatoare devin solubile sau dispersabile in apa (baze cu potasiu sau sodiu).

O cantitate mare de baza mareste conductivitatea, dar
reduce randamentul electric, ceea ce pledeaza pentru un compromis tehnic. Utilizarea potasiului pentru neutralizare conduce la o conductivitate de
3000 - 5000 mSiemens/cm fata de 1000-2000 pentru produsele neutralizate cu amine, tensiunea ramanand 200-250 V. La baile cu conductivitate mare - deci bogate in ioni minerali - degajarile mari de gaze impiedica realizarea unor depuneri regulate.

d. Densitatea de curent. Randamentul, puterea de patrundere si grosimea cresc cu densitatea de curent, dar sunt limitate de un prag sub care nu se mai poate realiza nici o depunere. Valorile uzuale sunt cuprinse intre 0,5 - 60 A/m². De aici se poate calcula intensitatea la care trebuie reglat curentul, tinand seama de marimea suprafetei de lacuit.

e. pH-ul. In cursul lacuirii, particulele solide din lac se transporta afara din baie in timp ce anionii sau cationii (functie de tipul electroforezei) raman in baie cu lichidul de dispersie, ca legaturi ale radicalilor lor. Baia trebuie deci supravegheata, pastrandu-se valori ale pH-ului de 7,2 - 7,6. Daca se depasesc aceste valori, este necesara adaugarea unui lac special de compensatie care, in afara de partea propriu-zisa de corpuri solide (60-80%) contine si agenti pentru compensarea continutului mare de amine. Pentru a se realiza o buna amestecare cu lichidul propriu-zis, inainte de a fi introdus in cuva de imersiune, lacul se dilueaza la concentratia dorita.

Daca grosimea este aproape independenta de pH, randamentul si puterea de penetratie descresc atunci cand pH-ul creste. Se recomanda sa se lucreze cu pH minim, urmarind impiedicarea cresterii sale prin prevederea de dispozitive care sa combata imbogatirea baii cu anioni sau cationi.

f. Agitarea baii. Lacurile utilizate in electroforeza, tind sa se decanteze din cauza continutului de corpuri solide; de aceea, este necesar sa se amestece continuu lacul cu agitatoare sau pompe.

Spuma care se formeaza la suprafata baii trebuie continuu indepartata. Agitarea baii asigura, de asemenea, omogenizarea solutiei, combate polariza-rea in jurul electrozilor, evita sedimentarea pigmentilor.

g. Influenta electrozilor. Forma electrozilor si distanta dintre acestia joaca un rol important in ceea ce priveste obtinerea unor depuneri uniforme atat pe suprafete plane, cat si pe muchii si capete. O depunere uniforma poate fi obtinuta doar atunci cand se realizeaza un spectru uniform al distributiei liniilor echipotentiale, paralele cu suprafata de depunere. Se considera ca daca distanta anod-catod este superioara de trei ori latimii placii de acoperit, forma catodului nu schimba repartitia echipotentialelor din jurul anodului.

Pentru acele situatii in care forma pieselor ce trebuie acoperite este de un profil diferit, introducerea unor electrozi suplimentari poate modifica distributia campului, "impingand" liniile echipotentiale spre zonele la care anterior nu putea ajunge (Fig. 8).

Se observa distributia imbunatatita a liniilor echipotentiale in cazul introducerii electrozilor auxiliari (b).

Fig. 8. Influenta electrodului suplimentar S, asupra distributiei liniilor echipotentiale;
a, fara electrod suplimentar; b, cu electrod suplimentar.

Modul in care este influentata variatia randamentului, a puterii de penetratie si a grosimii in functie de temperatura, agitatie, continut de solid, tensiune, densitate de curent, pH si timp de imersie este dat sintetic in Fig.

Fig. Variatia grosimii, randamentul electric si a puterii de penetrare
in functie de diversi parametri ai procesului tehnologic.

h. Tratarea efluentilor

Compozitia efluentilor proveniti din operatiile specifice tehnologiilor de vopsire electroforetica contine excedenti de baze, cationi de zinc si fier care provin din metalul bazei, exces de solventi sau de diferiti anioni: fosfati, cromati, sulfati, clorati, ferocianuri. Solutiile de degresare produc efluenti bazici puternici, vehiculand cantitati importante de uleiuri emulsionate, grasimi etc. De asemenea, apele de spalare a pieselor contin o serie de suspensii instabile, particulele organice fiind susceptibile sa precipite si sa se acumuleze in mase vascoase ce pot bloca canalizarile sau pompele.

Pentru tratarea acestor efluenti, se pot utiliza: rasini schimbatoare de ioni, practicarea unei recirculatii controlate, inlocuirea a 10-20 % din efluent cu apa proaspata.

Tratamentul nu difera de cel al emulsiilor de ulei, adica prin spargerea si separarea emulsiilor sau prin floculare.

Spargerea emulsiei se poate efectua prin acidulare sau prin adaugarea unor saruri care au ca efect ridicarea tensiunii superficiale; mare parte din faza organica este precipitata sub forma de sare de calciu sau de alti cationi.

Spalarea constituentilor intr-o instalatie sub presiune, in care faza organica se incarca cu bule de aer, conduce la flocularea solutiei si la posibilitatea sigura de indepartare. Apele de spalare epurate sunt trecute prin filtre de nisip sau straturi absorbante si apoi sunt repuse in circulatie.

Daca alcalinitatea amestecului nu este suficienta pentru hidrolizarea completa a cationilor, se ridica pH-ul prin adaugarea de hidroxid de calciu Ca(OH)₂, obtinandu-se un precipitat floculat de hidroxid metalic amestecat cu o masa organica. Faza apoasa este limpede, iar produsii organici pot fi separati prin sedimentare cu flotatie.

Cataforeza, principiul unei noi generatii de echipamente in vopsirea electroforetica

Utilizata initial cu mult succes in varianta de procedeu anaforeza, vopsirea electroforetica cunoaste de circa zece ani un nou avant prin aplicarea la scara industriala a procedeului de cataforeza. Calitatea acoperirilor peliculogene obtinute (vopsea, lac) a impus rapid aceasta tehnologie, astfel ca in prezent in instalatiile noi, ponderea cataforezei in vopsirea electroforetica este pe cale sa o depaseasca pe aceea a anaforezei.

Fenomenologic, cataforeza, - cu piesa de protejat legata la catod, polul negativ al sursei - se desfasoara, asa cum s-a aratat si anume:

un material peliculogen organic RNH₂ este "facut" solubil in apa cu ajutorul unui solubilizant (acid organic)HX

RNH₂ + HX RNH + X^- + H₂ o (reactie de ionizare);

la aplicarea tensiunii au loc urmatoarele reactii electrochimice:

la catod (piesa de protejat)

catod

RNH depunerea materialului peliculogen pe catod

+OH

2H₂ O + 2 e 2OH^- + H₂     (electroliza apei, furnizoare de ioni hidroxil

necesari primei reactii).

Mentionam ca materialul peliculogen RNH₂ inglobeaza si pigmentul.

Literatura de specialitate ofera putine date despre natura chimica a lui RNH² sau HX. Totusi, sunt mentionate:

materiale peliculogene pentru cataforeza (lianti):

rasina epoxiamida reticulata cu formaldehida;

rasini poliepoxidice modificate cu bor, sub forma de ester;

rasini aminoalchidice (metacrilati);

rasini acrilice;

diferiti copolimeri;

solubilizanti pentru cataforeza:

acid lactic;

acid acetic;

alti acizi organici slabi.

Straturile de protectie obtinute prin vopsirea cataforetica se caracteri-zeaza prin proprietati deosebite, comparativ cu cele rezultate din anaforeza si anume:

rezistenta deosebita la agenti chimici de genul produselor alcaline, uleiurilor minerale, solventilor organici;

rezistenta imbunatatita la testul de ceata salina;

pret de cost general mai scazut (Tab. 1).

Avantaje: Procedeul de vopsire prin cataforeza se caracterizeaza
printr-o serie de avantaje tehnologice:

piesa de protejat este catod in timpul electrolizei, ceea ce exclude dizolvarea anodica a metalului, fenomen posibil in anaforeza. In aceste conditii, peliculele depuse catodic contin mult mai putini ioni metalici inclusi, ceea ce confera calitati superioare peliculei;

la catod se formeaza ioni OH^- care sunt mai putin agresivi decat H⁺ pentru straturile de fosfati (in cazul in care piesa ce urmeaza a fi vopsita a fost tratata initial prin fosfatare);

baile de vopsire prin cataforeza au o stabilitate in timp mai mare.

Acestea ar fi pe scurt motivele pentru care in prezent cataforeza tinde sa substituie anaforeza in vopsirea electroforetica.

Consumul de materiale si energie la acoperirea a 100 mp de suprafata, in functie de grosimea de strat in vopsirea electroforetica, anaforeza/catoforeza este prezentat in Tab. 1.

Tab. 1. Consumul de materiale si energie in procese cata si anaforetice.

Avantajele si dezavantajele lacuirii prin electroforeza

Avantaje. Comparativ cu alte procedee, aplicarea unui strat de vopsea pe cale electroforetica, prezinta mari avantaje, dintre care mentionam:

calitatea si regularitarea depunerilor;

posibilitatea de automatizare completa a procedeului;

rapiditatea operatiilor: 3 minute pentru a acoperi o suprafata de 40 m² la sasiuri de automobil;

fiabilitatea instalatiilor, dependenta insa de calitatea materialelor si lacurilor folosite la depunerea electroforetica;

vascozitatea mica a baii (aproape de cea a apei) permite un pompaj si o agitatie rapida a lichidului;

muchiile, contururile, suprafetele din goluri, sunt complet si bine acoperite;

grosimea peliculei este uniforma, ceea ce conduce la economii evidente de vopsea;

costul total al mp de suprafata vopsita este mai mic decat cel realizat prin alte procedee;

lipsa urmelor de 'stergeri' si 'picurari', datorita continutului mare de corpuri solide;

netoxicitatea vaporilor si necombustibilitatea peliculei;

absenta unor operatii intermediare de preuscare;

posibilitatea de epurare a efluentilor;

rezistenta buna la coroziune, datorita densitatii mari a retelei intermoleculare;

economii de material, manopera, consum de energie electrica, de ordinul a 20-50 %.

Comparativ cu alte procedee, este mai putin poluanta. La vopsirea clasica, o vopsea lichida contine circa 40% material solid dispersat in 60% solvent organic (pentru 10 t vopsea /zi, 6 t solvent care se evapora si creeaza poluare). La electroforeza se reduce emisia de solventi cu 60 - 90%.

Dezavantaje:

complexitatea instalatiilor si ca atare necesitatea unor investitii mai mari in comparatie cu alte procedee;

tehnologiile de depunere electroforetica nu se pot aplica decat in cazul pieselor conductoare de electricitate;

consumul de energie pe mp suprafata acoperita este ridicat;

necesitatea unui control precis pe toata durata procesului;

necesitatea coacerii, datorita utilizarii unor lacuri cu intarire la cald;

pelicula acopera fidel intreaga suprafata, neputand ascunde diferitele neregularitati;

acoperirea electroforetica este excelent anticoroziva, dar afectata de existenta unor suprafete pregatite necorespunzator;

posibilitatea de a aplica o singura acoperire (monostrat) ca urmare a capacitatii de izolare a peliculei depuse; prin electroforeza nu se poate depune un al doilea strat, fiind utilizat un alt procedeu ( de exemplu vopsirea electrostatica). O piesa vopsita prin alt procedeu nu poate suporta o acoperire prin electroforeza;

dificultati tehnologice in schimbarea culorilor si aplicarea unor tonuri foarte deschise.

Daca acestea sunt avantajele si dezavantajele tehnologiilor de acoperire prin utilizarea electroforezei, se impune a extrage particularitatile pe care din acest punct de vedere le prezinta cataforeza in raport cu anaforeza (varianta a electroforezei).

Avantaje

Trecerea de la vopseaua acrilica folosita la anaforeza, la un sistem epoxi (cataforeza), asigura o crestere a rezistentei la ceata salina de 2-3 ori);

Comparativ cu vopselele pentru anaforeza, peliculele depuse pe cale cataforetica au rezistente la agenti chimici net superioare (solventi organici, detergenti, produse alcaline, uleiuri minerale);

In filmul de vopsea depus prin cataforeza, continutul de metal preluat din baie este mai mic, asa cum este prezentat in Tab.2, ceea ce permite obtinerea unei calitati superioare a acoperirii.

Consumurile de energie si de substante chimice de acoperire sunt ceva mai reduse decat in cazul anaforezei (cu 10-15 % mai mici).

Tab. 2. Contaminarea stratului de vopsea (% de metal in pelicula)

Dezavantaje

Depozitul de compusi metalici de la urmele de impuritati prezentate in baie este putin aderent si dupa natura elementului in cauza, se poate localiza in diverse zone preferentiale (densitati reduse de curent), creand riscul de decojire a peliculei;

Degajarea de H₂ creeaza dificultati in obtinerea de pelicule de vopsea omogena, ceea ce impune introducerea unor substante care sa anihileze acest efect.

Problema eficientei economice a acoperirii suprafetelor prin electroforeza

In ceea ce priveste numarul de muncitori calificati fata de alte procedee de vopsire, aceasta utilizeaza doar 10-20 % din numarul acestora.

Investitiile initiale sunt mai mari, insa amortizarea se poate realiza in cativa ani, mai ales in cazul unei productii de masa care sa asigure o functionare continua a acestora. In general, problemele, ce privesc "economia procedeului", depind de multi factori dintre care mentionam: numarul de ore de functionare, cheltuielile de transport, numarul de piese acoperite pe luna, numarul de schimburi, gradul de automatizare si control, felul materialelor de lacuit, schimbarea culorilor etc.

Fiabilitatea deosebita ce se cere echipamentului si posibilitatea de automatizare completa, pot conduce la o exploatare de mare rentabilitate. Fata de alte procedee, consumul de energie este ceva mai ridicat, daca tinem seama de necesitatea de a agita baile sau pregatirea apei demineralizate, dar acestea nu intervin in calculul economic decat cu procente din cost.

Pierderile in diferite sisteme sunt de 30% la sistemele cu pistol clasic,
5-10 % la cele electrostatice si doar 3% la cele la care vopsirea se realizeaza pe cale electroforetica, de unde si economiile de material si de costuri ce se obtin.

Economia de energie electrica constituie un element ce pledeaza pentru aplicarea pe scara larga a acestor tehnologii de acoperire a suprafetelor prin electroforeza.

Regularitatea grosimii stratului depus permite aplicarea unei cantitati de lac strict necesara, ceea ce permite economii fata de alte procedee.

Tehnica depunerii electroforetice este o tehnica cu o evolutie permanenta atat in ceea ce priveste echipamentul, cat si in ceea ce priveste domeniul materialelor utilizate, rezultatele obtinute pana acum pledand pentru largi implementari in viitorul apropiat.

Tendinte in lume in ceea ce priveste utilIzarea anaforezei si a cataforezei in procesele de acoperi cu pelicule izolante

In ceea ce priveste optiunea pentru instalatii de vopsire prin anaforeza sau cataforeza, este indicat sa facem un succint tur de orizont in cateva tari industrializate.

Perioada anilor 1950 - 1975 a fost dominata net de instalatiile de vopsire bazate pe anaforeza, dupa 1975 sesizandu-se preocupari sustinute de punere la punct a unui alt procedeu: cataforeza;prin aplicarea ei se scontau nu numai atingerea unor calitati superioare pentru pelicula (rezistenta sporita la ceata salina), dar si indicatori economici favorabili: consum mai mic de vopsea, economie de energie.

La sfarsitul anului 2000, situatia in lume se prezinta astfel:

In Japonia, piata este impartita intre anaforeza si cataforeza;

In SUA, 80% din liniile de autoturisme erau echipate cu echipamente bazate pe cataforeza;

Anglia, practic, este dominata de utilizarea anaforezei;

In RFG si Italia, piata este impartita intre anaforeza si cataforeza;

In Franta, 80% din linii sunt cataforetice; Citroen pastreaza ca si Renault si liniile vechi de anaforeza;

Tarile din Europa Centrala si de Est pastreaza instalatii anaforetice, dar se sesizeaza tendinta din dotare si cu linii cataforetice.

In Romania, la Intreprinderea de Autoturisme din Pitesti s-a pus in anul 1987 in functiune o linie de vopsire prin cataforeza a sasiurilor de autoturisme, la o capacitate de 170.000 buc/an.

Dupa cum se vede, piata echipamentelor de vopsire prin electroforeza este impartita intre cele doua sisteme cunoscute (anaforeza si cataforeza), cu o tendinta de crestere a ponderii ultimului tip. Dificultatea de trecere de la un sistem la altul nu este legata de echipamente, care pot fi relativ usor adaptate, ci de materialele de vopsire, total diferite in cele 2 sisteme, ceea ce presupune un efort ridicat de asimilare si implicit o posibila intarziere a generalizarii noilor echipamente bazate pe cataforeza.

Electroforeza in alte aplicatii tehnologice

In afara tehnologiei de vopsire bazata pe aplicarea electroforezei, literatura de specialitate mentioneaza o serie larga de posibile viitoare aplicatii care cu siguranta ca vor cunoaste in anii urmatori o larga utilizare. Aceste noi tehnologii se bazeaza pe acelasi principiu al separarii dintr-o solutie a constituentilor, cu ajutorul campului electric.

Din randul acestor viitoare tehnologii mentionam:

separarea unor metale dizolvate in solutie, in special rezultate in procesele de acoperiri galvanice. Problematica este interesanta nu numai din punct de vedere al depoluarii unor ape ce trebuie deversate, dar si din acela al recuperarii unor metale utile;

realizarea unor analize exacte si rapide in medicina prin tehnicile electroforetice cu ajutorul carora se separa rapid ionii unor compusi;

dezvoltarea unor celule de afisare electronica cu mic consum de energie cu ajutorul tehnologiilor bazate pe electroforeza. Sistemul de afisaj bazat pe electroforeza prevede a utiliza un lichid colorat in care se afla dispersati pigmenti incarcati electric, lichid dispus intre doi pereti transparenti peste care sunt plasati electrozii.

La aplicarea tensiunii intre acestia, particulele se disperseaza intre pereti in functie de polaritatea tensiunii.

Performantele obtinute pana acum sunt incurajatoare: consum redus, timpi de comutatie mici, fabricatie economica, ecrane de 12,5 x 8,75 cm, durate de viata de ordinul a 20000 ore.

BIBLIOGRAFIE

CORRAY,C.N.: Comparasion de l'Electrophorèse anodique et de l'Electrophorèse catodique Galvano-Organo-Traitments de surface, 1980, Avril, No.505, p.337-339

CATONNE, J.C.: La peinture par lectrophorèse. Galvano-Organo-Traitments de surface, 1982, Août - Sept.,No.528,p.737-741

CATONNE, J.C.: De l'lectrophorèse anodique a la cataphorèse. Galvano-Organo-Traitments de surface, 1982, Oct.,No.529, p.855-858

FRITSCHE,P.: La peinture par lectrophorèse catodique. Galvano-Organo-Traitments de surface, 1982, Fvrier, No.523,p.147-151

BREWER,G.:Vingt ans d'lectrophorèse Galvano- Organo- Traitments de surface, 1981, Mars, No.514, p.231-233,p.1

BREWER,G.: Vingt ans d'lectrophorèse Galvano-Organo-Traitments de surface, 1981, Avril, No.515, p.379-382.

SALES,R.: Le procd d'echange d'ions en circulation alterne. Galvano-Organo-Traitments de surface, 1981, Mai, No.516, p.515-519

x x x: Afichage par electrophorèse: vers les applications industrielles ? Mesures-Regulation-Automatisme, 1980, Avril, p.38-41

BUSCH, B: La phosphatation avant lectrophorèse catodique. Galvano-Organo-Traitements de surface, 1982, Aout-Sept.,No.528,p.732-735.

NETILIARD,J.P.: Electrodposition des peintures. Developments rcents. Comparasion aves les autres procds. Peintures-pigments-vernis, mai 1973, (49) nr.5, p.258-265

BERTEAUX,J.:Applications industrielles des peintures par lectrophorèse. Corrosion et anticorrosion, 1966, (14), nr.1, p.18-26

KLEIN,G.: Elektroforetische Lackieren. Neue Zricher Zeitung 1966, nr.3, p.355-359

BERGER, S.: Die Anwendung des elektrophoretischen Prinzips beim Lackieren Siemens Zeitschrift 1965 (39), nr.11, p.1209-1216

BASSOUL,P. si STRICHER,G.:Emaillage de tles d'acier par lectrophorèse. L'industrie ceramique 1971, nr.646, p.895-899

WIESER,R.: Senkrechtbeschickung beim Elektrotauchen. Industrie-Lackier-Betrieb, 1971 (39), nr.9, p.381-384

x x x Electrophoretic painting plant at Sandwell Heating Division. Product Finishing 1972, (25) nr.8, p.44-46

BRISCOE,R.V.,MATTOCK,G.: Le traitement des effluents dans les installations de peinture par lectrophorèse. Galvano, 1973 (431), Nr.3,p.268-273

FRITSCHE,P.: Elektrotauchlackierung-ein Wirtschatliches Lackierverfahren Metalloberflche, 1971, (25), nr.7, p.246-247

DZADZKA,W.Rechnologische und konomische Probleme bei der Anwendung des Elektrotauchlackierverfahrens. Der Elektro-Praktiker, 1970, (24), nr.3, p.102-105

BURNSIDE,G.L.,BRENER,G.E.T.:Progress in the Electrodeposition of Paint. Plating, 1972, (59), nr.1, p.41-42

KVASINOV, I.P.: Termoreaktivnie akrilovie plenkoobrazovateli, nanosimie elektroosajdeniem. Lakokrasocinie materiali in i primenenie, 1972, nr.2,p.9-10

SOUDAN,A: Le traitements des peintures lectrophortique sur rsines changeuses d'ions. Galvano, 1972, nr.421, p.297-300

HANEY,E.E.: Coating Applied by Elektrophoresis Plating, 1971, p.1091-1093.

LEVINSON,B.S.: Electrocoat Powder Coat Radiate. Which and Why ? Journal of Paint Technology, 1972, (44), nr.569, p.41-48

x x x Afficheurs electroluminiscents, bientot a maturit. Mesures -Regulation - Automatisme, 1980, Juin/Juillet, p.23-29

x x x - Affichage par lectrophorèse: Vers les applications indrustrielles Mesure- Regulation- Automatisme, 1980, Avril, p.39-41.

TEHNOLOGII DE VOPSIRE PRIN ELECTROFOREZA

in imagini semnificative si explicatii

Electroforeza este un fenomen de transport electrocinetic, caracteristic sisistemelor disperse, care consta in deplasarea fazei disperse (solid) in raport cu mediul de dispersie (lichid) sub actiunea unei diferente de potential electric aplicata din exterior.

(cataforeza)

(anaforeza)

rasini

macromolecula peliculogena ionizata +

RCOO Idem, dar ionizata

X-, Y+, Ioni de polaritate negativa si pozitiva

Vopsirea electroforetica este un sistem de depunere a unui material peliculogen de protectie pe un obiect, folosind fenomenul de electroforeza.

Materialul peliculogen, simbolizat prin R-NH₂ (aminoderivati) sau RCOOH (rasini purtatoare de grupe carboxilice), dispersat in apa este constituit din macromolecule organice ionizate, care sunt atrase de un electrod de polaritate opusa (obiectul de protejat), pe care se depune la conectarea electrodului la o sursa de c.c. In functie de polaritatea la care este dispusa piesa, putem avea o anaforeza (+) sau cataforeza (-).

ANAFOREZA

Procedeu de vopsire electroforetica, in care obiectul acoperit cu material peliculogen tip R-COOH, este conectat la polul pozitiv al unei surse de c.c.

Materialele peliculogene pentru anaforeza sunt rasini, purtatoare de grupe carboxilice

RCOO sau R(COO _n

CATAFOREZA

Procedeu de vopsire electroforetica in care obiectul de acoperit cu material peliculogen tip R-NH₂ este conectat la polul negativ al unei surse de c.c.

Materialele peliculogene pentru cataforeza sunt :

rasini aminoalchidice;

rasini acrilice

Regulatorul U₂ comanda valoarea reala a tensiunii dupa redresor (U) cu valoarea teoretica a tensiunii date de blocul de referinta (U₃), abaterea fiind corectata de regulatorul bipozitional U₂. Prin aceasta, se pastreaza valoarea dorita a tensiunii in cuva.

Caracteristici ale materialelor peliculogene pentru vopsirea suprafetelor utilizand tehnologii bazate pe electroforeza.

Materialele peliculogene sunt rasini care dispersate in apa in prezenta unui stabilizator se pot ioniza.

Proprietati necesare

Greutate moleculara : 2000-20000;

Buna dispersabilitate in apa;

Rezistenta electrica ridicata: 10⁷-10⁸ Wcm;

Vascozitate redusa a solutiei apoase;

Redispersabilitate scazuta a peliculei depuse electroforetic.

Factori ce influenteaza procesul tehnologic

Randamentul electric al procesului, puterea de penetratie a lacului; grosimea maxima sunt influentate de o serie de factori ca in figura de mai sus.

AVANTAJELE PROCEDEULUI

putere de patrundere deosebita;

grosimi de strat uniforme;

este putin poluant;

exclude posibilitatea de inflamare;

procesul se preteaza la automatizare;

competitiv din punct de vedere economic.

APLICATII

protectii anticorosive a suprafetelor metalice in industria automobilului, bunuri de larg consum, industria navala etc.;

in industria componentelor;

in biochimie (separarea proteinelor);

in medicina (chimia clinica).

Intrebari recapitulative

Care este principiul tehnologiilor de vopsire bazate pe electroforeza?

Descrieti procedeul "anaforeza" in comparatie cu "cataforeza" si semnalati asemanari si deosebiri, performante !

Comparati aceasta tehnologie de    vopsire cu cea bazata pe aplicarea electrostaticii !

Care este schema de principiu a unei instalatii de vopsire electrostatica ?

Ce proprietati trebuie sa asigure materialele filmogene utilizate in vopsirea prin electroforeza ?

Care este schema bloc a unei linii industriale de vopsire electroforetica ?

Prezentati succint factorii ce pot influenta procesul tehnologic de vopsire !

Enumerati avantajele si dezavantajele lacuirii prin electroforeza !