Princípios Da Eletrodeposição Catódica

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ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA APLICAÇÃO DE TINTA POR ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA ÍNDICE Página 1.- Introdução 2.- Características gerais da pintura 3 4 3.- Fundamentos da Cataforese 3a. Reacções químicas básicas 3b. Processos electroquímicos 6 6 8 4.- Instalações 4a. Considerações gerais sobre o transportador 4b. Considerações gerais sobre o tratamento de superfícies 4c. Cuba da tinta 4d. Circulação da tinta 4e. Cuba de armazenamento 4f. Ultrafiltração 4g. Circuitos de adição 4h. Circuítos eléctrico e do anólito 4i. Lavagem 4j. Forno de polimerização 10 10 11 13 14 18 19 22 25 31 36 5.- Controlo dos parâmetros e sua influência na qualidade da pintura 5a. Correcções dos parâmetros da pintura 5b. Influência da variação dos parâmetros da pintura e instalação na película de cataforese 39 6.- Problemas comuns das linhas de cataforese 6a. Parâmetros relacionados com diferentes defeitos na película de tinta 6b. Guia para corrigir os defeitos na película de tinta 49 49 42 45 52 ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA 1. INTRODUÇÃO A electrodeposição catódica é um processo de pintura por imersão, totalmente automatizado e baseado na deslocação de partículas carregadas dentro de um campo eléctrico, que se dirigem para o pólo de sinal oposto (Cataforese = Deslocação em direcção ao cátodo). Aplica-se únicamente em peças metálicas, devido à necessidade de condução da corrente eléctrica, conseguindo-se assim uma película uniforme e garantindo-se uma pintura perfeita inclusive nos interiores e partes ocas. Este tipo de pintura oferece uma grande protecção anti-corrosiva, resistência a deformações mecânicas (testes anti-gravilha, embutido, dobragem, impacto, etc.). Esquema do principio da electrodeposição catódica Figura 1 Antes da pintura, as peças devem ser submetidas a um processo de fosfatação que garanta uma aderência perfeita da tinta sobre o metal. Posteriormente, devem passar pelo forno, para serem estufadas, afim de garantir a obtenção total das vantagens da pintura. ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA 2.- CARACTERÍSTICAS GERAIS DA PINTURA A pintura por cataforese é uma dispersão de resinas e pigmentos num meio aquoso, com um conteúdo de solventes orgânicos baixo (inferior a 4%) e com três componentes básicos: - Água Desmineralizada - Ligante Catiónico - Pasta Pigmentada. Incorporam-se directamente sobre a pintura para compensar o consumo da mesma na pintura de peças, evaporações, arrastes, etc. Ao serem três componentes permitem regular e controlar os parâmetros de trabalho rápida e eficázmente. * Água Desmineralizada: É imperativo que a condutividade seja inferior a 10µS/cm e que esteja isenta de micro-organismos. * Ligante Catiónico: É uma resina especialmente epoxi (utilizam-se também as de natureza acrílica e outras) com grupos nitrogenados para a disolver. Epoxinitrogenada não solúvel em água Ácido orgânico Sal de amónio quaternário solúvel em água Esta cadeia epoxi comporta grupos OH que, além de contribuirem para a solubilidade da resina na água, constituem os pontos de reticulação através de grupos isocianatos aromáticos. Além da resina, o ligante inclui solventes tais como o Metoxipropanol, Butilglicol, Fenoxipropanol e Água Desmineralizada, sendo comercializado na forma de um líquido leitoso, de viscosidade baixa e com um conteúdo de seco de 36%, medido a 105 ºC 3h. * Pasta Pigmentada É o componente pigmentado da tinta que se obtém através da moagem dos distintos pigmentos com uma resina epoxi modificada, do mesmo tipo da resina do ligante. Os pigmentos são seleccionados tendo em conta as suas propriedades anti-corrosivas, cor, cobertura, etc. No momento da coagulação da tinta, estes pigmentos ficam retidos na película da resina, devido a possuirem uma carga superficial que assegura a união pigmento-ligante e facilita o transporte do pigmento pelo ligante até ao cátodo (peça a pintar). Além da resina e pigmentos, a pasta inclui solventes, tais como Butilglicol, Água desmineralizada e catalizadores de polimerização. É comercializado em forma de um líquido geralmente cinzento ou negro (pode ser de diferentes cores), com um conteúdo de seco que varia entre os 45% a 60% (medidos a 105 ºC 3h), segundo o tipo de tinta. Para se manter correctamente os parâmetros de trabalho da pintura por cataforese, utilizam-se também aditivos para regular o pH e solventes, ainda que em quantidades bastante inferiores às da alimentação da tinta. ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA 3.- FUNDAMENTOS DA CATAFORESE - Reações Químicas Básicas A. Dissociação da molécula da tinta: provocada pela aplicação da corrente contínua. B. Reações no cátodo: * Electrólise da água 2H2O + 2eO  2 OHO + H2  * Coagulação da pintura: Na zona perto do cátodo, devido ao aumento da concentração dos iões de hidróxilo provenientes da eletrólise da água, produz-se um grande aumento do pH, fazendo com que a tinta perca estabilidade e coagule sobre a peça metálica. À medida que a tinta vai coagulando, aumenta a espessura da película depositada e por consequência, aumenta a sua resistência eléctrica, terminando a formação da película quando já não se alcança a densidade mínima da corrente necessária para a deposição. Espessura (µ) Tempo (minutos) O hidrogénio que se vai produzindo no cátodo, através da electrólise da água, atravessa a camada da tinta que se vai depositando, o que permite a continuação das mudanças electroquímicas entre o banho e o cátodo. Corrente (A) ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA C. Reações no anodo * Electrólise da água 2H2O  4H  + O2  + 4 e* Neutralização do ácido { R - COO } - + H   R - COOH O ácido produzido na electrodeposição é retirado do banho através de um circuíto específico (anólito) para manter o pH, como veremos mais adiante. 3.b Processos electroquímicos A aplicação da pintura por cataforese baseia-se no principio da deslocação de um campo eléctrico de partículas carregadas (electroforese). As partículas da tinta em suspensão no banho experimentam uma ionização, por dissociação electroquímica e uma deslocação ao longo das linhas de força do campo eléctrico até à peça a pintar, que está ligada a uma tensão eléctrica negativa contínua (cátodo), enquanto que o electrodo positivo está ligado a umas lâminas de aço (anodos), submergidas na tinta, fechando-se assim o circuíto. Os fenómenos fundamentais que se dão no cátodo são: A. Electrólise da água 2H2O + 2 e -  2OH - + H2  Deve manter-se dentro de certos limites para evitar a detereorização da película em formação, por um desprendimento gasoso (H2) demasiado violento, tornando-se por isso necessária a utilização de Água Desmineralizada com uma conductividade máxima de 10µS cm -1 (medida a 25ºC) e diminuir ou eliminar os arrates da linha de pré-tratamento. B. Electróforese Consiste na deslocação das partículas da tinta até ao cátodo, fenómeno que apenas se dá nas proximidades da peça catódica. A pintura electródepositada é compensada pela agitação. C. Electrocoagulação ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA D. Electro-osmose Consiste na deslocação da fase líquida através da película permeável da tinta em formação. + Rectificador Deposição da película de cataforese H2 O2 Cátodo Anodo 2H2O+O4H+O2+4e- 2H2O+2e-  2OH- + H2 Figura 3 ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA 4.- INSTALAÇÕES As recomendações seguidamente indicadas resultam da experiência da PPG no mundo da gestão dos banhos de cataforese e na concepção de instalações. Todas estas recomendações não são indispensáveis para realizar uma instalação correcta, mas são necessárias para atingir uma maior qualidade, assim como uma maior fiabilidade no processo. 4.a Considerações gerais sobre o transportador Decem instalar-se calhas (de preferência em inox) no túnel de tratamento de superfícies (TTS) e no túnel de cataforese, para proteger as carroçarias das gotas de óleo e poeiras. Devem ser o mais largas possível e estar concebidas para que nenhuma gota possa cair dentro do banho da tinta. Figura 4 Os transportadores de TTS e cataforese devem ser independentes, para evitar a transferência de produtos. É aconselhável a instalação de duas “curvas” na cadeia por cima da cuba da cataforese, para deslocar as bolhas de ar do tecto e se poder pintar correctamente. ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA 4.b Considerações gerais sobre o tratamento de superfícies É aconselhável um pré-desengordurante à saída da secção de chaparia, para eliminar ao máximo óleos, gorduras e sujidade, para que sobre a carroçaria apenas haja o mínimo de óleo necessário entre as secções de chaparia e pintura. A camada fosfatada deve ser uniforme, sem riscos ou manchas de auto-secagem, densa, com cristais pequenos e com um peso de camada apropriado ao método de fosfatação utilizado (aspersão ou imersão). As águas provenientes da última lavagem com água desmineralizada não devem ter uma conductividade superior a 25µS cm-1. A ventilação no túnel deve ser suficiente para evitar condensações. A carroçaria fosfatada deve ter a superfície exterior completamente seca à entrada do banho de cataforese e se para isso for necessário uma sopragem de ar quente, deve-se ter em conta que a diferença da temperatura entre o banho e a carroçaria, à entrada desta na cataforese, deve ser no máximo 5 ºC. Se não for possível secar completamente a carroçaria, é conveniente humedecê-la uniformemente. A zona entre o TTS e a cataforese deve estar totalmente fechada por um túnel, para evitar qualquer contaminação da carroçaria fosfatada. 4.c Cuba da tinta A cuba da tinta é construida em aço normal, revestido interiormente com um isolante eléctrico, que normalmente é uma resina epoxi modificada ou um poliester reforçado com fibra de vidro. Este revestimento deve ser quimicamente compatível com a tinta e possuir uma resistência eléctrica suficiente para evitar perdas de corrente. Deve ser testado antes de ser utilizado na instalação: com uma tensão de 450 volts a corrente não deve ultrapassar o valor de 0.1 A/m2. ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA Como é uma emulsão, a tinta tem tendência a decantar. Para o evitar, a cuba de imersão deve ser concebida para que a tinta esteja em permanente agitação: na superfície, no sentido do transportador, o qual necessita de um compartimento à saída da cuba e no fundo deve movimentar-se no sentido inverso. Isto permite um movimento constínuo da tinta no banho. Figura 5 Para evitar a formação de sujidade, devido à secagem da tinta ao longo das paredes interiores da cuba, é necessário manter o nível do banho constante. Para isso, é necessário adicional contínuamente Pasta e Ligante e, para compensar as quantidades perdidas devido à evaporação e arrastes, adicionar ultrafiltrado ou água desmineralizada. O tempo de imersão recomendado é de 2 minutos frente aos anodos e o primeiro destes deve situar-se depois da imersão completa da carroçaria. A longitude da cuba depende do tipo de transportador (ângulos de entrada e saída) e a largura deve permitir assegurar uma distância de 30 a 40 cm entre o anodo e o cátodo. ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA Figura 6 A altura do banho sobre o tecto da carroçaria deverá ser no mínimo de 30 cm, necessários para a implantação de anodos no tecto, se for caso disso, e a distância entre o fundo da cuba e a carroçaria deve ser de 40 cm, para assegurar uma boa agitação. Sobre a cuba da tinta deve existir um túnel ventilado, para evitar condensações e extrair os solventes voláteis que se evaporam. Além disso, as portas do túnel devem possuir um sistema de corte de corrente, para impedir o acesso ao recinto durante a produção. A cascata deve estar desenhada de maneira a que exista um declive de 5 a 10 cm, entre o nível da cuba e o seu próprio nível, para assegurar o arraste da espuma do banho e uma velocidade superficial constante e uniforme, que impeça a formação de remoinhos que retenham a espuma nas paredes e nas células dos anodos, que provocaria o aparecimento de grãos nas carroçarias. ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA Nível ajustável Figura 7 Esta cascata necessita de um grande depósito (deve ter no mínimo o dobro do volume que as bombas aspiram por minuto) e a altura deve ser regulável do exterior, para evitar ter que vazar o banho para modificar o nível. 4.d Circulação da tinta A circulação da tinta tem três funções básicas: 1.- Conservar a tinta misturada uniformemente na cuba e evitar a sedimentação dos pigmentos no fundo ou nas partes horizontais das carroçarias. 2.- Filtrar contínuamente o banho de cataforese para eliminar poeira, sujidade ou grãos que podem provocar defeitos na pintura e conservar o banho sempre limpo. 3.- Manter o banho à temperatura de trabalho, eliminando as calorias desprendidas na electrodeposição, nas bombas e devido à fricção das tubagens. Como estas três funções têm de ser efectuadas de maneira contínua, é necessário dispôr de um equipamento electrógeno autónomo, capaz de manter a funcionar pelo menos uma bomba de aspiração à entrada da cuba, em caso de corte de corrente. Os “by-pass” devem estar limitados e devem ser concebidos para evitar os pontos mortos com sedimentação (posicionamento vertical); as válvulas de fecho dos circuítos de vazamento devem situar-se o mais próximo possível permitido pela tinta em agitação, para evitar qualquer zona sem agitação. A velocidade da tinta nas tubagens deve ser de 2.5 a 3.5 m/s. ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA SITUAÇÃO DAS VÁLVULAS Colocação Correcta Zona de sedimentação Colocação Incorrecta Figura 8 4.d.1 Agitação A tinta em movimento na superfície da cuba deve ter uma velocidade de 15 a 30 cm/s, ajustada para que se desloque mais rápidamente do que a carroçaria no banho. Para assegurar uma circulação contra-corrente na zona baixa, no fundo, à entrada e à saída da cuba, devem colocar-se injectores de efeito “Venturi” (ver figuras 9 e 10), instalados nas tubagens situadas a cerca de 10 cm do fundo da cuba e ligeiramente orientadas para o fundo (15 º), de modo a evitar sedimentações e permitir uma deslocação correcta. Cada tubagem de alimentação deve estar equipada com uma válvula para regular o caudal e um manómetro. Figura 9 ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA Podem-se instalar injectores complementares a 20 cm da superfície do banho, no sentido do transportador e de ambos os lados da cuba (Fig. 9). Devem ser montados sobre uma rótula para permitir a sua orientação correcta e estar munidos de uma válvula de regulação. A agitação efectua-se através dos injectores por retornos dos circuitos de filtração e ultrafiltração. Figura 10 ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA 4.d.2 Filtração O objectivo da filtração é retirar todas as partículas grossas da tinta. Para o fazer eficazmente, o volume da tinta filtrada em contínuo deve ter três vezes a capacidade da cuba por hora. São necessários dois circuitos independentes: um desde a cascata e outro desde a entrada da cuba, onde se deve fazer a aspiração, no ponto mais baixo e em toda a sua largura, para assegurar a recuperação de todos os sedimentos. Cada circuito move 1.5 volumes por hora e intercala grupos de filtração com filtros de bolsa, com um caudal nominal máximo de 20m3/h por bolsa (normalmente com um filtro de 25µ de espessura para a tinta. Em caso de contaminação do banho, será necessário filtrar com bolsas “oil-absorvent”, seguindo as recomendações de utilização do fabricante, para se conseguir descontaminar o banho no mínimo de tempo possível. Figura 11 Todos os filtros devem estar equipados com um manómetro à entrada e outro à saída, para mudar as bolsas sempre que a perda de carga seja superior a 1.0 bar. ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA 4.d.3 Regulação da temperatura A temperatura normal de trabalho da pintura por cataforese situa-se entre os 28 e os 35 ºC. Para isso deve colocar-se num dos circuitos de agitação, depois dos filtros, um permutador de calor de placas que nos permita manter a tinta à temperatura desejada. Normalmente é preciso refrigerar o banho para eliminar as calorias desprendidas na electrodeposição, mas em instalações que trabalhem com pouca superfície a pintar e grande volume de tinta, o calor produzido é pouco e se a isto se somar uma temperatura ambiente baixa terá que se aquecer o banho. Esta operação pode ser feita com água quente (máximo 80ºC) através do mesmo permutador de calor com uma ligação rápida. Não é necessária uma ligação permanente, já que esta situação não é habitual e normalmente, uma vez aquecido o banho até à temperatura de regime, já se deve ligar o sistema de refrigeração normal. Deve existir um termómetro situado na cascata, qu informe permanentemente qual é a temperatura. Esta não deve ultrapassar os 40ºC (alarme), nem ser inferior a 20ºC fora de trabalho. Em relação a materiais de construção, deve-se ter em conta as seguintes considerações: 1/ As tubagens podem ser em aço vulgar, mas as interiores da cuba devem ser revestidas com a mesma protecção desta ou construidas em polietileno ou qualquer outro material suficientemente sólido (não é aconselhável o PVC). 2/ Os injectores devem ser de inox ou polipropileno. 3/ O corpo das bombas pode ser de aço negro inoxidável, mas a turbina e deve ser de aço inoxidável 316. 4/ As “borboletas” ou as “rótulas” das válvulas devem ser de aço inoxidável 316. Os assentos e as juntas devem ser de materiais inertes (excepto o teflon). 5/ O corpo dos filtros pode ser de aço revestido ou inoxidável, mas é necessário que os cestos sejam de aço inoxidável. Os materiais das bolsas filtrantes devem estar isentos de contaminantes. 6/ O corpo do permutador de calor pode ser de aço vulgar, mas as placas devem ser de aço inoxidável. 7/ É proibida a utilização de cobre, latão, alumínio e zinco. ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA 4.e Cuba de armazenagem Para operações de manutenção e quando é necessário remediar incidentes de fabricação, tais como queda de peças, contaminações, etc., a instalação deve ter uma cuba, construida em aço normal e com um revestimento interior únicamente com resistência química, que permita a armazenagem da tinta. Esta cuba pode permitir também a armazenagem do ultrafiltrado da lavagem por imersão. É aconselhável que a cuba de trabalho se possa vazar sobre a de armazenagem, através da gravidade e deve poder fazer-se através de filtros (para o caso de contaminação do banho) ou directamente (queda de peças ou operações de manutenção). O retorno à cuba de trabalho deve ser efectuado obrigatóriamente através dos filtros do circuito. 1.- VÁLVULAS 2.- BOMBAS DE RECIRCULAÇÃO 3.- FILTROS DE REDE METÁLICA 4.- FILTROS DE BOLSA 5.- PERMUTADOR DE CALOR Figura 12 É aconselhável que a cuba de armazenagem esteja situada por baixo da cuba da tinta, de modo a servir para a sua recuperação em caso de ruptura (arco eléctrico) do fundo da cuba de trabalho. Deve-se dispôr de um sistema de recirculação constante que assegure a agitação e a filtração e mantenha a temperatura da tinta. Esse sistema deve estar ligado ao circuito bomba-filtro-permutador de calor, para assegurar uma recirculação de 1.5 volumes por hora. Dentro deste circuito de recirculação deve haver um termómetro que nos dê a temperatura da tinta durante a armazenagem. ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA O retorno da tinta à cuba de trabalho efectua-se através do mesmo circuito da agitação. Será necessário uma bomba de recuperação desde os pontos baixos até à cascata. Para recuperar a totalidade da tinta é necessário dispôr de uma rampa de injecção de ultrafiltrado novo para borrifar a parte superior das paredes e lavar automáticamente a cuba de trabalho. 4.f Ultrafiltração É um processo para separar os sólidos ou coloides de alto peso molecular, da solução aquosa (ultrafiltrado) por meio de membranas semi-permeáveis, chamadas módulos de ultrafiltração. A produção de ultrafiltrado tem três funções: 1) Purgar o banho de trabalho das impurezas solúveis: é necessária uma purga regular de ultrafiltrado novo UFN que é função de trabalho da instalação (mínimo 0.05 L. por metro quadrado pintado). 2) Lavar as carroçarias em cascata inversa, recuperando o máximo de tinta não electrodepositada. 3) Regenerar os banhos de lavagem durante a noite e fins-de-semana. ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA Figura 13 A produção de UFN necessária para estas operações é de 1,5 l/m2. Quando se chega ao mínimo de 1,2 l/m2 é necessário regenerar os módulos. Os módulos de UF são alimentados por um circuito específico, que recolhe a tinta da cascata e a devolve ao fundo da cuba. As bombas são do mesmo tipo que as da circulação da tinta e se a filtração pelos outros circuitos for suficiente não será necessário incluir filtros de bolsa. Os módulos devem produzir UFN durante as 24 horas do dia, pelo que as bombas devem ser duplas (uma de reserva para o caso de avaria) e estar ligadas ao equipamento electrógeno autónomo. Se num dado momento parassem os módulos, tinha que se ter em conta que a tinta neles contida se decantaria, fazendoos perder capacidade de ultrafiltração e podendo mesmo inutilizá-los se a paragem fosse muito prolongada. Por isso é aconselhável a instalação de um sistema automático de lavagem dos módulos com UFN em caso de paragem. Cada módulo deve estar equipado à entrada e à saída com monómetros, com um termómetro com alarme, com um caudalímetro para controlar o UFN produzido e com um by-pass, necessário para permitir a sua regeneração durante a produção, sem parar a bomba. ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA Em caso de ruptura num módulo, uma bandeja de recuperação, situada por baixo deste, permite recolher a tinta e enviá-la (se o módulo estiver num nível mais alto que a cuba) através de uma fossa de pontos baixos recuperados, até à cuba de trabalho. Em caso de ruptura de uma membrana, esta deve poder ser desligada com retorno directo até à cuba de trabalho, até que possa ser substituida. O UFN produzido é armazenado numa cuba, cuja capacidade deve permitir a lavagem e o enchimento com UFN de todos os módulos. Esta cuba deve estar situada num nível mais elevado que as cubas de imersão e de lavagem com ultrafiltrado, para permitir a regeneração noturna e de fins-de-semana através da força da gravidade e para evitar perdas de UFN em caso de problemas na instalação. Para isso deve ter duas cascatas: uma normal, que é utilizada nas paragens de produção (noites, fins-de-semana, etc.) para descontaminar a contra-corrente das lavagens com UF e outra de segurança, com retorno directo à cuba de imersão de cataforese. Quando um módulo não produz mais que 50% da sua capacidade nominal, torna-se necessário regenerá-lo e para isso está previsto um circuito específico que compreende uma cuba para o produto regenerante, equipada com um sistema de aquecimento, uma bomba de recirculação em espiral, assim como um sistema de tubagens e válvulas, ligadas entre o by-pass e o módulo. Este circuito está ligado à rede de efluentes. Quanto aos materiais de construção do sistema de ultrafiltração devemos ter em conta que: a) As tubagens de alimentação da tinta aos módulos podem ser em aço normal. b) As bombas de alimentação da tinta são similares às do circuito de agitação-filtração. c) O circuito de regeneração deve ser em aço inoxidável. d) As tubagens de ultrafiltrado novo devem ser em aço inoxidável. e) A cuba de UFN deve ser de aço revestido ou inoxidável. 4.g Circuitos de adição Para assegurar a qualidade constante da tinta depositada, minimizar consumos e assegurar um nível constante do banho de imersão, é necessário adicionar contínuamente (ou intercaladamente, por exemplo, em cada dez carroçarias) os dois elementos componentes da pintura por cataforese PPG: Ligante e Pasta Pigmentada. ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA 4.g.1 Circuito do Ligante O fornecimento do ligante é efectuado em cisternas de 22.000 litros. Torna-se por isso necessário possuir uma cuba de armazenagem com um volume igual ao do fornecimento mais o volume de stock de segurança desejado. SISTEMA DE ADIÇÃO DE LIGANTE Figura 14 Esta cuba pode ser construida em aço revestido ou fibra de vidro e contar com um sistema de medida de nível e de peso (células de carga), que permitam conhecer a todo o momento a quantidade exacta de ligante disponível em stock. É necessária uma bomba para descarga do camião costerna à cuba de armazenamento. A adição do ligante deve fazer-se através de um circuito específico, directamente à cascata, por meio de uma bomba volumétrica, através de um contador totalizador, com um caudal máximo de 80 litros/min. 4.g.2 Circuito da Pasta O fornecimento da pasta pode ser feito em contentores, cisternas ou bidões. É aconselhável a utilização de contentores ou cisternas e posteriormente efectuar a transferência da pasta para um depósito de armazenagem de aço revestido, que deverá ter uma capacidade de acordo com o sistema de fornecimento eleito e contará com células de carga para controlar a qualquer momento a quantidade de pasta no seu interior. É imprescíndivel que esta cuba tenha uma agitação, mas não é necessário agitá-la permanentemente. Mesmo assim é necessário dispôr de uma bomba para a transferência desde os contentores ou cisternas até ao depósito. Também se podem fazer adições directamente, a partir dos contentores. ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA SISTEMA DE ADIÇÃO DE PASTA Figura 15 ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA SISTEMA DE ADIÇÃO DE PASTA A PARTIR DO CONTENTOR Figura 16 Se os fornecimentos forem efectuados em bidões, será necessária uma agitação prévia e durante a adição, para que esta seja uniforme, pelo que não será possível fazer uma adição em contínuo com as respectivas oscilações nos parâmetros da pintura. As adições far-se-ão através de um circuíto específico, com a entrada da pasta no circuito de filtração na zona de impulsão da bomba e antes dos filtros, através de um misturador estático, por meio de uma bomba volumétrica e com um caudal máximo de 40 lit./min. 4.g.3 Circuito dos aditivos Pode ser necessário adicionar ácido acético, para ajustar o pH da tinta. Também se deverão prever adições pontuais de solventes e para isso é necessário uma bomba doseadora e um circuito específico em aço inoxidável, com entrada directa para a cuba de UFN, tendo em conta que não é conveniente efectuar adições num caudal superior a 4 litros por minuto. Eventuais adições de ADJ 014 devem ser efectuadas através do circuito da pasta, préviamente limpo om BG e água. Os aditivos devem ser adicionados quando não está a haver produção. ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA 4.h Circuitos eléctrico e do anólito É o sistema que fornece a energia eléctrica necessária à electrodeposição e que ao mesmo tempo permite retirar o ácido libertado durante a dissociação da tinta, através de um circuito específico (circuito do anólito). O transformador - rectificador, que fornece a tensão de trabalho, liga o seu pólo negativo (cátodo) à carroçaria e o seu pólo positivo aos anodos situados nas paredes laterais da cuba e dentro das células equipadas com membranas semi-permeáveis, fechando-se o circuito através da tinta. O contacto entre a carroçaria e o pólo negativo não pode ser permanente num sistema de produção em contínuo, por isso, o mesmo é realizado por meio de contactos móveis isolados, que recebem a corrente através de um carril permanentemente ligado ao rectificador. A zona de contacto deve ser limpa com regularidade, para evitar toda a resistência eléctrica. As membranas e os anodos são materiais consumíveis e a sua duração depende das condições de utilização (o seu período de duração normal pode ser de 04 anos). É pois importante controlar permanentemente os parâmetros que influem directamente sobre o seu estado: o caudal do anólito e intensidade da corrente por célula. Esquema Eléctrico Figura 14 25 Programa de Formação Técnica da PPG Ibérica, S.A. CATAFORE SE Para se pintar correctamente veículos onde é utilizada chapa pré-revestida, são necessárias duas ou mais zonas de tensão, dependendo das características da instalação, produção, etc. Entre as duas zonas de tensão deve-se deixar um espaço vazio (espaço que uma célula ocuparia), para evitar que a última célula da primeira zona (fraca tensão) funcione como cátodo em relação à primeira célula da segunda zona (tensão mais elevada) e o seu exterior fique coberto de tinta, se a diferença de tensão for inferior a 75 volts (devem deixar-se 2 espaços vazios se for superior). É imprescíndivel ter a mesma massa para o transportador, o pólo negativo do rectificador e a cuba da tinta. ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA 4.h.1 Rectificador A sua finalidade é converter a corrente alterna da rede (uma corrente alterna não pode ser utilizada num processo de electrodeposição) numa corrente contínua, tendo a possibilidade de gerar, entre o anodo e o cátodo, uma diferença de potência perfeitamente regulável. Por outro lado, é indispensável que a corrente contínua seja o mais uniforme possível no tempo, isto é, sem corrente alterna residual. Cada rectificador deve ser regulável de 0 a 500 volts e a corrente alterna residual deve ser inferior a 1%, para evitar problemas de “pinholing” nas chapas de aço pré-revestido. A intensidade média necessária é calculada da seguinte forma: Im = e x S x d x R/t (Amperes) sendo e = espessura depositada, em micras S = superfície total mergulhada na cuba, em m2 d = densidade da película seca, em gr/cm3 R = rendimento colúmbico, em Cb/g t = tempo em frente dos anodos, em s. A intensidade instalada deve ser cerca de 50% superior, para permitir desenvolvimentos futuros (diferentes produtos e diferentes modelos de veículos). 4.h.2 Anodos São os eléctrodos ligados ao pólo positivo do rectificador. Devem ser planos, sem vincos nem soldaduras, com uma espessura de 3 mm e em aço inoxidável 316L. Na altura de calcular a quantidade necessária de anodos numa cuba de cataforese, há que ter em conta que a superfície activa do anodo é exactamente igual à da superfície livre da membrana, descontando da superfície da membrana a superfície dos reforços em PVC, independentemente da sua forma, uma vez que não deixam passar as linhas de corrente. A superfície anódica necessária para obter uma relação anodo/cátodo de 1/5, com um tempo de imersão em frente das células de 2 minutos, calcula-se da seguinte forma: ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA sup. anodo = nº de veículos/min. x 2 min. x sup. veículo 5 Conhecendo a longitude da cuba a revestir com células (2 min. imersão x velocidade da cadeia), é fácil calcular a superfície necessária do anodo e eleger o tipo de célula requerido. Estas devem ser escolhidas de forma a deixar o máximo de superfície activa. Porca em aço inoxidável Entrada da solução do anólito Caixa de plástico com parte frontal aberta Saída da solução do anólito Junta Electrodo de aço inoxidável situado dentro da caixa anódica Cabos de união ao rectificador Membrana semipermeável (colocada na parte aberta da caixa) Figura 18 Parafusos em aço inoxidável Grade de protecção em plástico ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA Células de Diálise A célula de diálise é constituida por: 1.- Uma estrutura em PVC, com suportes para se colocar no rebordo da cuba de cataforese. 2.- Uma membrana de diálise composta por uma tela impregnada de resina com grupos iónicos superficiais que não permite a passagem de catiões, principalmente os da tinta, mas que permite a passagem de aniões, como os do ácido neutralizante. Se for necessário vazar a cuba, têm que se manter as membranas húmidas, regando-as com água através do exterior, durante o tempo em que estão submersas. 3.- Grelhas em PVC em ambos os lados da membrana, para a proteger e evitar deformações. 4.- Um anodo. 5.- Um tubo que alimenta a célula com anólito e o distribui desde a parte de baixo até à parte de cima, que deve possuir um caudal mínimo de 4l./min. Para controlar o caudal o tubo deverá estar equipado com um caudalímetro, com válvula de regulação; se o caudal for insuficiente, corre-se o risco de corrosão rápida devido à subida de temperatura e a não existir saída do ácido. 6.- Um depósito na parte superior da célula, que derrama para um colector de retorno ao depósito do anólito. Devido à necessidade de aumentar as espessuras nos tejadilhos dos veículos, podem ser utilizados anodos específicos na última zona da cuba, que são colocados a cerca de 150 mm do tejadilho. São uns cubos em aço inoxidável 316L de 50 mm de diâmetro, com aproximadamente 4 m. de longitude, sem soldaduras e fácilmente desmontáveis, uma vez que se sujam isolandose eléctricamente e é necessário limpá-los com regularidade Figura 19 ANODOS DO TEJADILHO ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA Os anodos laterais devem estar equipados com um amperímetro que nos permita controlar a passagem da corrente através dos anodos e que informe sobre o desgaste dos mesmos por colmatação das membranas, etc., e o isolamento por sujidade nos do tejadilho. ANODO CILÍNDRICO Figura 20 Nos últimos anos começaram-se a instalar outro tipo de células, tanto as membranas como os anodos são clíndricos e a sua base de funcionamento é idêntida à das células planas (Figura 20). 4.5.3 Circuito do anólito O circuito do anólito é responsável pela eliminação do ácido neutralizante da tinta que fica livre durante a sua coagulação e por isso, o regulardor de pH. É composto por um sistema de recirculação com depósito, bomba e células de diálise. Recomenda-se que tanto o depósito como as tubagens sejam feitas em PVC, uma vez que devem resistir a um pH entre 2 e 5; se forem de aço inoxidável é necessário um isolamento eléctrico para evitar variações de corrente. A bomba é que deve ser em aço inoxidável. ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA Regulação do pH pelo circuito do anólito Figura 21 O que regula a função de diálise do sistema é um conductivímetr o (a concentração de ácido está directamente ligada à conductividade ) instalado no circuito de alimentação das células, desde o depósito do anólito: uma conductividade elevada abre uma electro-válvula (1) que derrama água desmineralizada para a cuba no lado oposto da cascata, abre a válvula (2) de retorno directo (ver figura 22) do anólito até aos efluentes e fecha a válvula (3) de retorno à cuba, até que se atinja a conductividade de trabalho mínima, altura em que se fecha a entrada de água e se volta a funcionar em circuito fechado (depósito-células-depósito). O sistema descrito evita um consumo elevado de água desmineralizada. Figura 22 Circuito do Anólito ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA 4.i Lavagem A finalidade da lavagem é eliminar a máxima quantidade possível de tinta não electrodepositada, que apenas aderiu às peças pintadas. Para issso utilizamos uma parte da própria tinta (ultrafiltrado) que contém os mesmos solventes, conseguindo-se a máxima recuperação e uma boa lavagem, muito importante para evitar defeitos. Estas lavagens são efectuadas em cascata inversa, desde a rampa de saída da cuba de trabalho até ao ultrafiltrado novo, que transborda de uma cuba para a cuba anterior. Este sistema permite a regeneração completa das cubas de lavagem durante as noites e os fins-de-semana. São necessárias lavagens finais com água desmineralizada para eliminar todos os restos de tinta e solventes da superfície do veículo. É necessário que pelo menos uma das etapas da lavagem seja efectuada por imersão, para vazar bem as partes ocas e deve ser de ultrafiltrado reciclado, para que se possa recuperar essa tinta. Não deve estar situada imediatamente à saída da cuba de trabalho, mas sim a seguir a uma etapa de aspersão, para evitar que a imersão se suje com muita rapidez, já que a produção de ultrafiltrado novo não é suficiente para regenerá-la num curto espaço de tempo. Depois da imersão deve haver uma segunda etapa de aspersão, para retirar toda a tinta que escorre na superfície exterior das partes ocas e assim recuperar o máximo de tinta. Todas as lavagens devem ser feitas num túnel ventilado, de aço inoxidável e com acesso a cada uma das etapas. 4.i.1 Gama de lavagem A gama de lavagem aconselhada pela PPG é a seguinte: 1.- Escorridos à saída da cuba da tinta: 30 s. máximo. 2.- Aspersão UFR0 à saída da cuba da tinta: progressivamente. 3.- Escorrido antes de UFR1: 1 min. máximo. 4.- Aspersão UFR1: de 30 a 45 s. 5.- Escorrido antes de UFR2: 1 min. máximo. 6.- Imersão UFR2: tempo tecnológico. 7.- Escorrido antes de UFR3: 1 min. máximo. 8.- Aspersão UFR3: de 30 a 45 s. 9.- Escorrido antes de UFN: 10 s. 10.- Aspersão UFN: progressivamente 11.- Escorrido antes de ADR: 1 min. máximo. 12.- Aspersão ADR: de 30 a 45 s. 13.- Escorrido antes de ADN: 10 s. 14.- Aspersão ADN: progressivamente. 15.- Escorrido antes da estufagem: 5 min. ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA 4.i.2 Lavagem com UF por aspersão A primeira rampa UFR0, situada à saída da cuba da tinta, é alimentada desde a cuba UFR1 e está equipada com boquilhas Flatjet do tipo necessário para poder cobrir toda a longitude do veículo e recuperar assim o máximo de tinta sobre a cascata. O caudal desta rampa é igual ao de UFN produzido e deverá contar com a possibilidade de ser regulado através de uma válvula e um caudalímetro de controlo. O caudal necessário para as aspersões UFR1 e UFR3 é de 25 l./m2, sobre uma pressão de 0,4 a 0,7 bar. As boquilhas de pulverização devem ser do tipo Flatjet, para evitar a formação de espuma e pela mesma razão as cubas de recolha de UFR1 e UFR3 devem estar situadas directamente sob o túnel. Estas cubas devem ser em aço inoxidável e ter uma capacidade de pelo menos três vezes o caudal das bombas por minuto, devendo contar com uma agitação permanente, incluindo noites e fins-desemana, para evitar sedimentações que originem a posterior formação de grãos. Figura 24 Lavagem de recirculação por aspersão Antes das rampas de pulverização, devem instalar-se filtros de bolsa, cujo grau de filtração não deve ser nunca superior ao utilizado para a tinta. A cuba de UFR3 é permanentemente alimentada através das rampas de UFN (que podem estar instaladas imediatamnte a seguir às rampas UFR3), que por sua vez são alimentadas directamente a partir da cuba de UFN. Devem estar equipadas com boquilhas Flatjet do tipo que permita cobrir completamente a carroçaria e com um caudalímetro que permita o seu controlo. ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA 4.i.3 Lavagem com UF por imersão A cuba de imersão deve ser desenhada de modo a permitir a imersão completa do veículo no menos espaço possível. O principio da agitação é o mesmo que para a cuba da tinta, mas o movimento deve ser efectuado no sentido oposto: a cascata está situada à entrada da cuba para que a espuma que cai à saída da imersão não fique presa à carroçaria. Deve ser construida em aço revestido. Figura 25 O caudal de agitação ideal para esta cuba é de um volume por hora através dos filtros de bolsa, idênticos aos da lavagem por aspersão e as rampas ao fundo da cuba estarão equipadas com injectores de efeito Venturi, idênticos aos da cuba de cataforese. Se for possível, o transbordo desta cuba alimentará contínuamente a cuba com UFR1; se não, deverá instalar-se uma rampa até às de UFR1, com um caudalímetro e uma válvula de regulação que será alimentada pelas bombas de agitação. Todas as tubagens das etapas de ultrafiltração podem ser construidas em aço vulgar, excepto as de UFN, que serão de aço inoxidável. 4.i.4 Lavagem com Água Desmineralizada AD A lavagem com água desmineralizada reciclada (ADR) serve para utilizar ao máximo a água desmineralizada nova (ADN) necessária para a lavagem final, cuja conductividade deve ser no máximo de 10µS cm -1 (a 25ºC) no ponto de utilização. Esta etapa ADR é idêntica às de UFR1 ou UFR3, com excepção dos materiais utilizados que aqui devem ser forçosamente de aço inoxidável. A cuba de ADR entorna directamente sobre a estação de tratamento de efluentes. A rampa de ADN deve ser instalada imediatamente a seguir às rampas de ADR e o seu caudal mínimo deve ser de 1,2 l/m2. Nesta rampa podem utilizar-se boquilhas Veejet. Caso se opte por uma etapa de imersão com água desmineralizada, esta deverá estar situada depois da etapa de UFN e antes da etapa de aspersão ADR, recebendo em cascata o que transborda da aspersão e a construção deve ter as mesmas condições da imersão UFR2. A cuba e as rampas, injectores, etc., devem ser em aço inoxidável. ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA 4.j Forno de Polimerização A passagem da peça pintada pelo forno tem por objectivo a polimerização da tinta, para que alcançe as suas propriedades de protecção química e resistência mecânica. O tipo de estufa ideal é aquele que consegue efectuar a distribuição da temperatura a todas as partes do veículo, incluindo as partes ocas e o tipo de aquecimento deve ser obrigatóriamente indirecto. Forno - Gás indirecto Figura 26 Isto significa que as emissões da estufa não podem atravessar o queimador, pois no momento do contacto entre as emanações de fumos e a chama há formação de compostos orgânicos estáveis que podem condensar-se ou liofilizar-se, provocando depósitos ou grãos nas paredes da estufa e nas carroçarias. O aquecimento indirecto exige a utilização de um permutador de calor do tipo cilíndrico em cada grupo de subida e manutenção da temperatura. No caso da existência de um incinerador, os efluentes extraídos da estufa são aproveitados para depois atravessar o queimador a 750 ºC e fornecer as calorias necessárias aos permutadores de calor. O ar novo deve ser pré-aquecido antes de ser introduzido na estufa, através de gás directo ou permutador de calor, se se comprovar que é rentável. ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA Forno-Gás Indirecto com Incinerador Figura 27 A quantidade de ar novo introduzida (e por isso de ar extraído) deve ser no mínimo de 6 Kgs. por m2 pintado. O tempo para a subida da temperatura deve ser no mínimo de 7 minutos, sendo 10 minutos o tempo ideal, pois permite temperaturas de sopragem mais baixas, sendo por isso menor o risco de sobre-estufagem em certas zonas do veículo. Esta temperatura deve manter-se durante 20 minutos e sobre a chapa não devem ultrapassarse os 185 ºC, já que temperaturas muito elevadas provocam a perda de matérias orgânicas que compõem a tinta, o que irá dar origem ao aparecimento de sujidade na estufa e perda de espessura, provocando um maior consumo, uma vez que o critério é a espessura mínima de tinta estufada. O desprendimento de produtos com fracturas é feito de maneira expontânea a partir dos 160 ºC (185 ºC é o limite máximo tolerável). Existem já industrializados novos desenvolvimentos de cataforese PPG com temperaturas de polimerização mais baizas, com as quais se consegue economia de energia, menor emanação de gases, menor sujidade da estufa, etc. Em casos de paragem da cadeia, os grupos de subida de temperatura devem poder regular-se para a posição de manutenção ao fim de um minuto. As paredes da estufa devem ser lisas e o tecto não deve ter reforços ou alçapões que possam provocar a queda de poeiras ou sujidades sobre as carroçarias e não deve existir nenhum ponto frio na zona (incluindo as zonas de entrada e saída), para evitar a condensação de matérias orgânicas. A circulação do ar quente deve ser efectuada lentamente (laminar) para evitar zonas de sobreestufagem nas carroçarias e através dos filtros de alta temperatura situados à saída das forjas. A extracção dos gases que se soltam durante a estufagem deve fazer-se ao longo da longitude da estufa. É recomendável que a zona interior seja construida em aço anoxidável e seja estanque, para permitir uma limpeza fácil através da lavagem a alta pressão (tem que se prever a recuperação dos derrames das águas de lavagem até à estação de tratamento). ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA 5- CONTROLE DOS PARÂMETROS E A SUA INFLUÊNCIA NA QUALIDADE DA PINTURA Para se conseguir um revestimento de qualidade, uniforme e sem defeitos, é necessário controlar com regularidade os parâmetros da pintura e assim poder efectuar correcções antes que a variação de algum parâmetro possa afectar negativamente o resultado, ou poder modificá-los em função das variações do processo, sempre procurando a optimização da qualidade. Os parâmetros que devem determinar-se diáriamente em laboratório são: - Extracto Seco - pH - Conductividade - Relação Pigmento/Ligante (P/L) Os parâmetros eguidamente indicados devem ser determinados semanalmente (ou à medida que for necessário), nos laboratórios da PPG: Tinta: - Extracto Seco - pH - MEQ ácido - MEQ básico - Conductividade - Relação P/L - Conteúdo de solventes - Características de aplicação Anólito: - pH - Conductividade - MEQ ácido - Conteúdo de ferro Ultrafiltrado: - pH - Conductividade - MEQ ácido - MEQ básico Com a frequencia aproximada de um mês, devem ser efectuadas análises aos diferentes catiões contaminantes (Fe, Pb, Zn, Ni, Cr) do banho, anólito, ultrafiltrado e sempre que a situação o exija, serão efectuadas outras análises complementares. ES: Da percentagem de seco da tinta depende a espessura da película depositada e o poder de penetração, afectando também o aspecto, que se pode ver alterando o ES a valores extremos. pH: É importante o controlo da acidez da tinta, uma vez que influi grandemente sobre a sua estabilidade. Com valores altos corre-se o risco de gelificação irreversível e com valores baixos a tinta depositada pode chegar a redisolver-se e a espessura da película diminui. O aspecto também se degradará por eléctrolise violenta. ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA Conductividade: A conductividade informa-nos sobre os níveis de sais solúveis que o banho contém: se for muito elevada pode afectar negativamente a resistência anti-corrosiva da tinta. MEQ ácido: É a medida da quantidade total de ácido presente no banho, mais precisa que a medida do pH, já que o eléctrodo do medidor de pH pode polarizar-se e provocar leituras erradas. MEQ básico: É a medida dos grupos amina totais (livres e nas cadeias epoxi, neutralizadas e não neutralizadas). Relação P/L: Há que adoptar-se a relação P/L ideal ao tipo de tinta e ao processo, tendo em conta que afecta muito o aspecto e o consumo e que com ela se pode regular a sensibilidade da tinta a certos contaminantes. Conteúdo de solventes: Do nível de solventes na película dependem as espessuras obtidas, eficácia das lavagens, tensão da película, etc. Na cataforese de baixa espessura controlam-se o Metoxipropanol, o Butilglicol e o Fenoxipropanol e nas de média e alta espessura únicamente os dois últimos. Carcterísticas de aplicação: Para evidenciar variações de alguns dos outros parâmetros, rendimento colúmbico, espessuras, etc. 5.a Correcções dos parâmetros da pintura Extracto seco baixo Causa 1.- Processo de pintura normal. 2.- Sedimentação na cuba. 3.- Nível da cuba alto. 4.- Perdas de tinta 5.- Resultado impreciso do ensaio. Extracto seco alto Causa 1.- Nível da cuba baixo. 2.- Adição excessiva de pasta e ligante. 3.- Resultado impreciso do ensaio. pH baixo Causa 1.- Queda de anólito no banho. 2.- Fluxo de anólito insuficiente. 3.- Anodos deteriorados. 4.- Superfície das membranas insuficiente. 5.- Membranas tapadas. Correção 1.- Adicionar pasta e ligante. 2.- Rever a cuba para analizar o sedimento. 3.- Baixar o nível. 4.- Rever a instalação à procura de fugas. 5.- Verificar a estufa do laboratório. Correcção 1.- Adicionar água desmineralizada. 2.- Reduzir adições. 3.- Assegurar-se da temperatura da estufa do labotatório. Correcção 1.- Inspeccionar células e tubagens à procura de fugas. 2.- Aumentar o caudal. 3.- Inspeccionar os anodos. 4.- Aumentar o número de anodos com caixa ou desligar anodos “descobertos”. 5.- Inspeccioná-las. ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA 6.- Circuito de controlo defeituoso. 7.- Adição excessiva de ácido. 8.- Contaminação ácida (arrastes do túnel de tratamento). 9.- Resultado impreciso do ensaio. ph alto Causa 1.- Purga excessiva do anólito. 2.- Perda de anólito. 3.- Circuito de controlo defeituoso. 4.- Contaminação por arrastes do tratamento, A.D., etc. 5.- Resultado impreciso do ensaio. Relação P/L baixa Causa 1.- Adição excessiva de ligante. 2.- Sedimentação na cuba. 3.- Resultado impreciso do ensaio. Relação P/L alta Causa 1.- Adição excessiva de pasta. 2.- Resultado impreciso do ensaio. Conductividade baixa Causa 1.- E.S. baixo. 2.- Purga excessiva de UF. 3.- Resultado impreciso do ensaio. pré- 6.- Comprovar o conductivímetro e a válvula de A.D. 7.- Aumentar purga do anólito. 8.- a) Purgar ultrafiltrado. b) Purgar anólito. 9.- Assegurar-se que o medidor de pH está calibrado com tampa recente e que o eléctrodo está bem limpo. Correcção 1.- Reduzir a purga do anólito. 2.- Verificar o circuito à procura de fugas. 3.- Rever o conductivímetro e a válvula de A.D. 4.- Purgar UF e adicionar aditivo ADJ002. 5.- Assegurar-se da calibração do medidor de pH e da limpeza do eléctrodo. Correcção 1.- Adicionar pasta. 2.- Rever a cuba para analizar sedimentos. 3.- Verificar a estufa e a centrifugadora e assegurar-se que o manuseamento está correcto. Correcção 1.- Adicionar ligante. 2.- Repetir o ensaio. Correcção 1.- Comprovar o E.S. 2.- Diminuir purga de UF e verificar a instalação à procura de fugas. 3.- Assegurar-se de que o ensaio é efecuado correctamente. ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA Conductividade alta Causa 1.- ES. alto. 2.- Contaminação por arrastes de prétratamento, AD, Fe, etc. 3.- Resultado impreciso do ensaio. % de solventes baixa Causa 1.- Perdas no túnel de lavagem. 2.- Purga excessiva de UF. 3.- Resultado impreciso do ensaio. % de solventes alta Causa 1.- Adição excessiva de solventes. 2.- Resultado impreciso do ensaio. Correcção 1.- Comprovar o E.S. 2.- Purgar UF. 3.- Assegurar-se que a sonda está limpa, que a calibração está correcta e que o ensaio foi efectuado à temperatura adequada. Correção 1.- Verificar o túnel para corrigir o excesso de pulverização, correntes de ar, etc. 2.- Diminuir purga de UF. 3.- Assegurar-se da correcta preparação da amostra, padrão e programação do cromatógrafo. Correção 1.- Purgar UF. 2.- Assegurar-se que o ensaio é efectuado correctamente. 5.b Influência das variações dos parâmetros da pintura e instalação, na película de cataforese Extracto Seco Baixo: - Menor espessura da película - Menor poder de cobertura das partes ocas. - Maior voltagem de ruptura. - Maior produção de UF. - Maior sensibilidade a irregularidades do pré-tratamento. Alto: - Maior espessura da película. - Maior poder de penetração. - Menor voltagem de ruptura. - Menor produção de UF. - Mais arrastes de tinta até ao túnel de lavagem. ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA P/L Baixo: Alto: pH Baixo: Alto: - Maior brilho. - Menor poder de penetração. - Menor revestimento de defeitos do substrato. - Maior sensibilidade a contaminantes (crateras). - Menor brilho. - Maior poder de penetração. - Tendência a sedimentar na horizontal. - Maior sensibilidade a gotas de água. - Maior sedimentação na cuba da tinta e na lavagem. - Maior rugosidade. - Maior sensibilidade a Hash Mark. - Redisolução da tinta depositada. - Menor espessura da película. - Maior corrosão da instalação. - Menor estabilidade do banho por iões contaminantes. - Maior tendência a pinholing e Hash Mark. - Maior sensibilidade a irregularidades do pré-tratamento. - Maior sedimentação na cuba. - Menor produção de UF. - Maior sensibilidade a gotas de água. - Instabilidade da tinta. - Maior quantidade de partículas grossas. Conductividade Baixa - Menor espessura da película. - Maior poder de penetração. Alta: - Maior tendência para rupturas, pinholing e Hash Mark. - Menor poder de penetração. - Película de tinta áspera. % de Solventes Baixa: - Menor espessura da película. - Maior voltagem de ruptura. - Sensibilidade aos defeitos do substrato. - Menor brilho. - Maior sensibilidade a gotas de água. - Maior rugosidade da película. - Menor tendência a crateras. ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA - Maior tendência a pinholing. Alta: - Maior espessura da película. - Menor poder de cobertura das partes ocas. - Menor voltagem de ruptura. - Maior brilho. - Mais espuma no túnel de lavagem. - Maior tendência para a formação de crateras. Temperatura Baixa: - Menos espessura da película. - Menor evaporação - Maior poder de penetração. - Maior voltagem de ruptura. - Menor produção de UF. - Menor brilho e tensão da película. - Menor tendência para o aparecimento de crateras. Alta: - Maior espessura da película. - Menor poder de penetração. - Maior evaporação. - Menor voltagem de ruptura. - Maior produção de UF. - Maior brilho e tensão da película. - Maior tendência para a formação de crateras. Tempo de Imersão Curto: - Menor espessura da película. - Menor poder de cobertura nas partes ocas. Longo: - Maior espessura da película. - Maior sedimentação na horizontal. - Maior poder de cobertura nos interiores. ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA 47 Programa de Formação Técnica da PPG Ibérica, S.A. CATAFORESE Voltagem de aplicação Baixa: - Menor espessura da película. - Menor poder de cobertura de partes ocas. - Menor tendência a pinholing. - Distribuição irregular de espessuras. Alta: - Maior espessura da película. - Maior tendência a ruptura. Agitação Baixa: - Maior sedimentação. - Menor poder de cobertura de partes ocas. - Menor voltagem de ruptura. Alta: - Menor espessura da película. - Maior voltagem de ruptura. - Queda de peças no fundo da cuba. Carga do transportador e tamanho das peças Cargas leves ou peças pequenas: Cargas pesadas ou peças grandes: - Maior espessura da película. - Maior poder de cobertura de partes ocas. - Menor espessura da película. - Menor poder de cobertura de partes ocas. ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA 48 Programa de Formação Técnica da PPG Ibérica, S.A. CATAFORESE 6. PROBLEMAS COMUNS NAS LINHAS DE CATAFORESE Antes de passar para operações posteriores, é necessário analisar os defeitos que se podem apresentar na película de cataforese, depois de depositada e polimerizada, verificando a causa mais comum e a sua possível correcção. Deve-se ter em conta que muitos defeitos visíveis na cataforese podem ter origem na qualidade da chapa e nas condições do pré-tratamento. 6.a Parâmetros relacionados com diferentes defeitos na película de tinta Variações na espessura ou no poder de penetração: - Voltagem - Conteúdo de solventes - Ligações dos anodos ou da carroçaria - Anodos corroídos - Contaminação do banho (conductividade alta) - Distância anodo-carroçaria - Variações do pré-tratamento - Agitação - Conductividade - Relaçção P/L - Interruptores do transportador - % de sólidos - Temperatura - Tempo de imersão - pH - Peças caídas na cuba - Revestimento deteriorado da cuba - Erro dos instrumentos ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA 49 Programa de Formação Técnica da PPG Ibérica, S.A. CATAFORESE Aspereza: pontos ou bolhas - Contaminação - Má qualidade do pré-tratamento - Má qualidade do metal - % de solventes baixa - Relação P/L alta Sedimentações horizontais - Agitação insuficiente - Sujidade da cuba - Espuma na superfície da cuba - Relação P/L alta - Sujidade nas peças - pH alto - % de solventes baixa - Variações do pré-tratamento - Pasta mal misturada no banho - Interrupções no transportador Crateras - Contaminação do óleo das carroçarias à entrada do banho - Contaminação no banho ou no túnel de lavagem ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA - Espuma na superfície da cuba - Contaminantes aéreos - Bactérias no pré-tratamento Escorridos ou gotas de água - Pingos do transportador ou dos ganchos - Conteúdo de solventes do banho e UF - Variações do pré-tratamento - Secagem entre a saída da cuba e o túnel de lavagem - Interrupções do transportador - Relação P/L - Carregamento de peças inadequado - Lavagem inadequada de partes ocas 50 Programa de Formação Técnica da PPG Ibérica, S.A. CATAFORESE Variações no brilho - Relação P/L - Temperatura de estufagem - Conteúdo de solventes - Pré-tratamento inadequado - Espessura do metal - Espessura da película de tinta Variações na cor - Espessura da película - Temperatura de estufagem - Pré-tratamento inadequado - Contaminação do banho - Relação P/L - Qualidade do metal Caudal de ultrafiltrado ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA - Temperatura - % de sólidos - Arrastes do pré-tratamento - pH - Fluxo da tinta Sedimentação na cuba - Peças no fundo da cuba - Canos rotos ou entupidos - Agitação inadequada - Desenho das tubagens inadequado. - Relação P/L ou pH altos - % de solventes baixa 51 Programa de Formação Técnica da PPG Ibérica, S.A. CATAFORESE 6.b Guia para corrigir defeitos na película de tinta DEFEITO CAUSA POSSÍVEL ACÇÃO DE CORRECÇÃO 1- Baixa espessura da película 1a. E.S. baixo 1b. Tensão insuficiente 1c.Temperatura baixa 1d. Conductividade baixa 1e. Anodos desligados 1f. Relação anodo/catodo baixa 1g. % de solventes baixa 1h. Contacto eléctrico imperfeito 1i. Campo eléctrico isuficiente 1a. Adicionar pasta e ligante 1b. Aumentar a tensão 1c. Aumentar a temperatura 1d. Reduzir purgas de UF 1e. Verificar ligações 1f. Instalar anodos novos à saída 1g. Adicionar solventes 1h. Verificar a instalação 1i. Verificar o rectificador; Verificar membranas e anodos 1j. Reduzir a temperatura do forno 1k. Baixar o nível de 1j. Sobre-estufagem 1k. MEQ ácido alto ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA conductividade do anólito 2.- Espessura Elevada 2a. E.S. alto 2b. Temperatura alta 2c. Conductividade alta 2d. Voltagem elevada 2e. Nível de solventes alto 3.-Diminuição do poder de penetração 3a. baixa voltagem 3b. E.S. baixo 3c. Pouca agitação 2a. Reduzir E.S. 2b. Baixar a temperatura 2c. Aumentar purgas de UF 2d. Reduzir a voltagem 2e. Purgar UF. 3a. Aumentar a voltagem 3b. Adicionar pasta e ligante 3c. Aumentar a agitação do banho 3d. P/L baixo 3d. Adicionar pasta 3e. Banho muito condutor 3e. Ultrafiltrar e subir a tensão 3f. Contactos eléctricos 3f. Limpar ou substituir imperfeitos 3g. Campo eléctrico insuficiente 3h. Tempo de imersão curto. 3g. Verificar membranas anodos 3h. Voltar à velocidade de cadeia normal. e 52 Programa de Formação Técnica da PPG Ibérica, S.A. CATAFORESE DEFEITO CAUSA POSSÍVEL ACÇÃO DE CORRECÇÃO 4- Crateras 4a. Contaminação do banho ou dasd carroçarias 4a. Verificar os lubrificantes e óleos nas carroçarias e instalação 4b. Relação P/L baixa 4b. Adicionar pasta 5a. Sujidade na estufa 5a. Limpar a estufa e os filtros 5.- Sujidade na ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA 5b. Sujidade nas lavagens 5c. Sujidade da tinta 5d. Sujidade nas carroçarias antes da cataforese 6.- Marcas de água 6a. Pouca quantidade de ADN no fim do túnel de lavagem 6b. Subida muito rápida da temperatura no forno 6c. Água residual nas partes ocas - Verificar os movimentos e a distribuição de ar fresco. - Verificar o isolamento. 5b. Verificar produção de UF - Verificar filtros e boquilhas do túnel de lavagem. - Reduzir a espuma - Verificar o E.S. do UFR 5c. Verificar filttros - Aumentar a agitação para reduzir a sedimentação Reduzir arrastes de TTS - Verificar se a pasta se mistura correctemtne - Verificar o pH da tinta 5d. Verificar fontes de sujidade nos ventiladores, lavagens deficientes, etc. 6a. Fornecer caudal suficiente 6b. Aumentar a temperatura mais lentamente 6c. Sopragem antes da estufa para alisar os escorridos. 53 Programa de Formação Técnica da PPG Ibérica, S.A. CATAFORESE DEFEITO CAUSA POSSÍVEL ACÇÃO DE CORRECÇÃO 7.- Manchas de tinta 7a. Lavagem deficiente 7a. Verificar boquilhas (sujidade, ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA 7b. Gotejamento do transportador 8.- Marcas (Mapping) 8a. Contaminação do substrato 8b. Defeitos na chapa ou na fosfatação (irregular) obstruções, etc.) e caudais 7b. Verificar o transportador 8a. Verificar limpeza do metal e lavagens da fosfatação 8b. Uniformizar a superfície o máximo possível (por exemplo, lavar a carroçaria fosfatada com UFN) 9a. Verificar a fosfatação e a qualidade da A.D. 9b. Verificar 9c. Subir a temperatura 9.- Blistering 9a. Produtos de lavagem alcalinos sobre as carroçarias 9b. Contaminantes do banho 9c. Baixa temperatura de estufagem 10.- Espuma sobre a tinta 10a. Entradas de ar 10b. Cascata inadequada 10a. Verificar bombas 10b. Ajustar o nível do banho. Regular a cascata. 11.- Aspecto rugoso 11a. P/L muito alto 11b. Espessuras muito elevadas 11c. Conductividade alta 11d. Temperatura muito baixa 11e. Solventes baixos 11a. Reduzir a adição 11b. Reduzir a tensão 11c. Purgar UF 11d. Aumentar a temperatura 11e. Adicionar solventes 12.- Ruptura da película Electrolíse Pinholing Hash Mark 12a. Voltagem excessiva 12a. Reduzir a voltagem 12b. Temperatura alta ou muito 12b. Ajustar a temperatura baixa 12c. Conductividade elevada 12c. Purgar UF 54 Programa de Formação Técnica da PPG Ibérica, S.A. CATAFORESE ELETRODEPOSIÇÃO CATÓDICA DEFEITO CAUSA POSSÍVEL ACÇÃO DE CORRECÇÃO 12d. Fosfatação ou chapa não uniformes 12e. MEQ ácido muito elevado 12d. Controlar 12f. Campo eléctrido à entrada demasiado forte 12g. Tensão residual alterna elevada 12h. P/L demasiado baixo 12i . Espuma sobre o banho à entrada 12j. Nível de solventes muito baixo 12e. Diminuir o limite de conductividade do anólito 12f. Baixar tensão da 1ª Zona. Desligar anodos. 12g. Verificar o rectificador 12h. Adicionar pasta 12i. Regular agitação superficial 12j. Adicionar solventes 13.- Amarelecimento 13a. Recirculação e extracção do ar do forno insuficientes 13b. Sobre-estufagem 13a. Aumentar a extracçao e fornecimento de ar fresco 13b. Reduzir a temperatura do forno 14.- Zonas descobertas 14a. Bolhas de ar 14a. Modificar a agitação 14b. Restos de mastique de 14b. Limpar antes da fosfatação. chapa Texto original extraído e adaptado por Daniel Fontanesi Rossi de PPG Ibérica S.A. Maio de 2000