浅谈超滤系统在涂装电泳领域的应用

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超滤膜的结构选型
超滤膜的结构形式有许多种，用户可以根据现场自身情况选择。常见的超滤膜结构有4种，分别为管式、中空纤维式、卷式和板式，它们各有优缺点：板式的膜面积较大，支撑体结构复杂，易堵塞且难清洗；而管式的相对好一些，膜面积较小，而且不易堵塞且清洗方便；卷式和板式的结构膜面积都比较大，支撑体结构简单，易堵塞且清洗也相对繁琐；图1所示为卷式结构。虽然每种超滤膜结构都各有缺点，但缺点均逐渐被改进，例如管式超滤器将尽量增加每根管内的超滤管，如内置5管增至内置7管。就是对膜面积/体积小这一不足的改进，板式超滤器在膜板上制成多条小沟，使电泳涂料流动呈紊流状态，这就是对易堵塞状况的改进。卷式的每支UF组件的体积小，膜面积大，同样透过量的UF装置卷式价格低，比较普及。

2   超滤系统的组成
2.1  供漆部分
根据超滤器本身的结构特性选择供漆泵，要保证超滤器内部电泳涂料有一定的流速和流量。供漆部分有两种形式，对于小型电泳槽采用直供式，即供漆和超滤循环共用一台泵。对于大型电泳槽，可专设供漆泵，循环泵按超滤器本身要求选择，供漆泵的流量一般为超滤器透过量的20倍（此值仅为常规估算概念，阳极电泳和阴极电泳、黑漆和灰漆各不相同），从超滤器系统回到电泳槽的电泳涂料量为超滤液量的19 倍。这一数量要很好地掌握，否则易引起浓差极化，堵塞超滤膜。

2.2  过滤部分

超滤其实为超微孔过滤，超滤膜上有细微孔，允许水和小分子溶剂及分子量小的树脂分子通过，若电泳涂料在进超滤器之前不进行过滤则极易堵塞超滤器膜孔，清洗周期缩短，缩短使用寿命，一般情况下采用过滤精度为100～150 μm的袋式过滤器，使用这样的过滤精度其一是为了过滤杂质，其二是因为采用精度太高的过滤器易堵塞膜孔，过滤器膜孔堵塞后压降经常发生变化，这样就会造成超滤器进口压力经常发生波动，对超滤器使用效果有影响。卷式超滤器对进口压力波动要求不高，但对进入超滤器的机械杂质含量要求严格，所以要求过滤精度为25 μm。

2.3 控制及检测部分

超滤器运行过程中不允许随意停机，因为停止运行时漆液沉积在超滤器内，易堵塞超滤膜。另外系统中应安装玻璃转子流量计和浊度计，随时观察透过量的变化情况和超滤膜有无破损现象。在超滤器进口处应装有缓开阀，当供漆泵起动时进口阀门是缓缓打开的，以避免进漆压力过高，损坏超滤膜。在超滤器的进口应安装高压、高温保护器，一旦压力、温度超过许可范围，整个系统就自动停止运行。

2.4  清洗部分

清洗为循环清洗方式，在清洗泵的进口处应装有过滤精度为100 μm 左右的袋式过滤器，以便在循环清洗过程中除去超滤膜上清洗掉的漆渣及其他脏物。清洗部分可不设加热装置，一般情况下，通过清洗泵的短暂运行，电能变为机械能，使清洗液温度升高到要求的数值。若正常维护性清洗或堵塞不严重时清洗，可采用质量分数为1%的丁基溶纤剂、2%的乙基溶纤剂、3%的甲酸去离子水对超滤器进行循环清洗；若为磷酸铅、磷酸铁堵塞，则在前述清洗步骤后分别用质量分数为0.5%的硝酸和0.5%的磷酸进行循环清洗；若为生物堵塞，这就表明超滤器已经堵塞了很长一段时间，其清洗过程需花费很长的时间进行反复清洗，若一旦确定为生物堵塞，则应用新的清洗液，它是由一定质量分数的氯气去离子水组成，在用这种方法的清洗过程中要随时检测清洗液中的氯气含量，若含量降低则表明确实为生物堵塞，并应增加氯气的质量分数后继续进行清洗，直到恢复超滤器的性能为止。电泳槽液系统和超滤膜组在使用一段时间后也会孳生细菌，将会导致漆膜粗糙、膜厚增厚等涂装弊病，此时应用专用的杀菌药液和程序进行杀菌处理。

3  超滤系统的作用

3.1  电泳涂料的回收

在使用超滤系统时，因为可以用超滤透过的清洗液充分洗涤除去黏附在被涂物上的电泳涂料，进行回收，回收效率可高达95%以上，节约电泳涂料，减少污水处理量及费用，而不使用超滤系统其电泳涂料使用效率只有70%～80%。

3.2  电泳槽的控制

电泳槽内槽液的电导率及杂质离子含量可以通过超滤液的排放而得到有效控制，一般情况下超滤水洗为3～4次，那么根据物料平衡关系，可以求出所需超滤液透过量。有时UF 膜与阴极电泳涂料的品种有一定的匹配性，黑漆和灰漆的超滤透过量也不相同。因而在选购时要向UF 装置制造厂说明所采用阴极电泳涂料的品种、型号，属何系列。UF液储槽和UF 装置的清洗槽可用不锈钢、玻璃钢或塑料制成，UF液储槽容积应能储存UF 装置的大于1 h透过液量且应能保证滤液的正常循环。

4   超滤系统常见问题及解决

4.1  超滤膜堵塞问题

超滤膜堵塞可谓是每个整车厂涂装车间比较头疼的一个问题，堵塞的原因不止一种，下面来阐述并分析原因。

首先是供漆泵的流量对其有影响。

其次考虑过滤部分，超滤其实为超微孔过滤，超滤膜上有细微孔，允许水和小分子溶剂及分子量小的树脂分子通过，如果电泳漆在进超滤膜之前不通过任何过滤器直接进入则必然会堵塞超滤膜孔，从而导致清洗周期缩短，减短使用寿命。

除此之外，设备停机也是有影响的。超滤器运行过程中不允许随意停机，因为停止运行时漆液沉积在超滤器内，从而堵塞超滤膜。另外系统中应安装玻璃转子流量计和浊度计，随时观察透过量的变化情况和超滤膜有无破损现象。

最后就是清洗。膜在浓差极化的作用下也会慢慢被堵塞的，此时需要清洗。清洗为循环清洗方式，清洗部分可不设加热装置，一般情况下，通过清洗泵的短暂运行，电能变为机械能，使清洗液温度升高到要求的数值。电泳槽液系统和超滤膜组在使用一段时间后也会孳生细菌，将会导致漆膜粗糙、膜厚增厚等涂装弊病，此时应用专用的杀菌药液和程序进行杀菌处理。

4.2  超滤泡沫问题

电泳后清洗用的新鲜超滤（UF）液和循环的UF液均含有机物，新鲜UF 液中含低分子树脂，质量分数约为0.3% 以下。当空气进入这些清洗液时产生泡沫，在喷洗场合严重时泡沫能溢出槽，影响清洗效果。在喷射清洗的场合，由于喷嘴出口喷射压力高和流速过快，喷射作用使外部环境空气卷入，再加上流入槽中的落差大，这是形成泡沫的主要原因。

可以从调整喷嘴的出口压力和流速着手，提高喷射压力和流速来减轻冲洗区的泡沫形成。

这样虽能提高清洗效果，可是会带来其他问题。因此应根据被涂物表面的清洗效果和冲洗区的泡沫量来调整喷射压力，如调整到0.05～0.10 MPa之间。为了消除泡沫问题，清洗液的落差要小，排放管应接到清洗槽的液面下，或清洗室与槽一体化，设置消泡专用喷嘴。在槽体中设置迷宫式挡水板可有效防止泡沫外溢。

5  结语

超滤系统对于汽车底漆涂装的重要性无需多言，其性能、稳定性的好坏将直接决定车身的电泳质量。新技术新工艺的采用、改进、推广是汽车技术发展不变的主题，而涂装则引领着汽车制造工厂的先进自动化生产力，涂装设备与技术正不断创新与日趋成熟，涂装设备系统正更新换代，超滤系统也不例外，作为汽车涂装人，也一直在研究的道路上不断前进。