电泳涂料逗留时间的数学表达式
下图为电泳槽工作示意图
如图所示, 工件(例如汽车车身) 从图左侧不断进入电泳槽, 电泳后从槽右方离走。电泳涂料在左上方加入, 在图右侧随工件不断地被带出电泳槽。
设电泳槽槽液的有效体积为V (升) , 每天加入和消耗的槽液量为W (升/ 天) 。则可以计算出电泳涂料在电泳槽中的平均停留时间:
现将一份可示踪的电泳涂料像日常添加电泳涂料一样加入到电泳槽中经过充分的混合, 并假设它和槽中的电泳涂料有相同的电沉积性能, 电泳到工件上的机率相同。
设这份示踪涂料的加入量为M0 (升) , 它在电泳槽中的起始浓度为C0 =M0/V, 随着电泳过程的进行, 一部分示踪涂料在工件上沉积, 而被带出电泳槽, 槽中的示踪涂料数量减少, 浓度降低。显然示踪涂料浓度随电泳时间τ变化, 在dτ微小的时间增量里, 电泳槽中示踪涂料的变化为:
(2) 在电泳过程中, 有些涂料立刻沉积到工件上, 而大部分涂料要在泳槽中逗留一段时间, 才发生电沉积, 还有少部分涂料要经过相当长的时间才能沉积到工件上而离开电泳槽, 它们在槽中逗留的时间差异很大, 因此可见电泳涂料在电泳槽中逗留时间的分布十分宽广。
迄今国内尚无有关利用数学模型定量描述电泳过程的报道, 而这方面的研究对电泳涂装及电泳涂料的生产具有十分重要的指导意义。本文通过建立数学模型和引用E (τ) 函数为研究电泳涂料在电泳槽中逗留时间提供了方法和工具。
412 适用于其它项目的研究
本文建立的数学模型也可用于杂质离子、污染物以及质差电泳涂料对电泳槽正常工作影响时间的研究。另外也适用于水性浸渍等连续生产的涂装体系。
几点启示
根据311 和312 可知电泳涂料在电泳槽中逗留时间分布十分宽广, 部分电泳涂料需停留相当长时间才能被电沉积到工件上。它启示我们: ①涂料供应商必须给用户提供能长时间经受热、电、氧气及化学品作用的而不变质、稳定性好的电泳涂料; ②用户使用电泳涂料时必须严格工艺管理, 采取有效措施, 防止杂质、油类及不良化学物品对电泳槽的污染; ③当良好的电泳涂装体系受到杂质、油类轻度污染时, 应采取吸附过滤等措施进行处理, 将污染物尽快从体系中除去, 并添加适量的助剂调整体
系, 减少和防止工件产生涂装缺陷; ④电泳涂装体系一旦受到严重污染时, 根据311 及412 , 污染物对体系影响的时间会很长, 工件产生涂装缺陷已无法避免, 这时就得清槽, 将电泳槽及管线中的电泳涂料全部排出, 并进行彻底清洗, 再重新投入优质
电泳涂料。过去听说国外某汽车厂将上百吨的电泳涂料清槽倒掉, 很不理解, 其实, 不这样做, 将会导致成千上万台汽车工件返工或报废, 后果更严重; ⑤分析不同的E (τ) ～曲线, 可见τ越大, 曲线越平坦, 积分值趋向1 所需的时间愈长, 反之τ小, 曲线变狭窄, 积分值趋向1 所需时间变短, 这从理论上解释以下现象, 即每天通过电泳槽的工件越多, 电泳涂料在电泳槽中逗留时间分布越窄, 越有利于涂料作业的正常进行和工艺管理。
本文建立数据模型时, 曾假设加入的涂料与电泳槽中涂料性能完全相同, 并在槽中得到充分搅拌, 参与电沉积的机率相等。在实际过程中, 可能产生差异, 这些差异对涂料在电泳槽中逗留时间的分布会产生怎样的影响以及如何修正数学模型, 还有待进一步研究。