Szczegółowy przewodnik: Jak obliczyć cykl aktualizacji dla elektroforezy

1. Cykl aktualizacji

Cykl aktualizacji (znany również jako cykl wymiany lub obrotu) dla elektroforezy odnosi się do przedziału czasu, w którym ciecz kąpielowa, ze względu na zużycie, straty w transporcie i starzenie się, wymaga dodania świeżej farby w celu utrzymania stabilności. Podczas eksploatacji linii produkcyjnej do elektroforezy, farba jest zużywana w miarę zwiększania się powierzchni powlekanej produktu, co zmniejsza zawartość ciał stałych w kąpieli. Świeżą farbę należy dodawać regularnie – na zmianę, co godzinę lub w sposób ciągły – aby utrzymać zawartość ciał stałych w zakresie ±0,5%. Kiedy skumulowana ilość zużytej (lub dodanej) farby równa się początkowej ilości przygotowania kąpieli, definiuje się to jako jeden cykl aktualizacji. Rozsądny cykl aktualizacji zapewnia jakość powłoki, kontrolując jednocześnie koszty zużycia na jednostkę.

Kluczowe czynniki wpływające na cykl aktualizacji:

1. Objętość powłoki (wydajność produkcji): Wyższa produkcja prowadzi do szybszego zużycia i krótszego cyklu aktualizacji.

2. Tempo zużycia farby: Wyższe zużycie na jednostkę przyspiesza uzupełnianie, skracając cykl.

3. Straty w transporcie: Kształt przedmiotu obrabianego i konstrukcja wieszaka wpływają na transport; systemy odzysku UF/RO mogą zmniejszyć straty.

4. Starzenie się cieczy kąpielowej: Parowanie rozpuszczalnika, rozkład żywicy i zanieczyszczenia z obróbki wstępnej przyspieszają starzenie się kąpieli, skracając jej żywotność.

2. Wzór obliczeniowy

Zużycie farby na jednostkę powierzchni (kg/m²) jest ściśle związane z cyklem aktualizacji cieczy kąpielowej. Rozsądny cykl aktualizacji optymalizuje zużycie i zapewnia jakość powłoki. Wzór do obliczania cyklu aktualizacji w normalnych warunkach produkcyjnych jest następujący:

$T_0=\frac{M_0}{M_1}$

Gdzie:

• T₀​: Początkowa ilość farby wymagana do przygotowania kąpieli (kg).

• M₁​: Miesięczne zużycie farby (kg).

Wzór na zużycie na jednostkę powierzchni

$\text{Zużycie (kg/m²)}=\frac{\text{Gęstość suchej warstwy}\times \text{Grubość warstwy}}{\text{Średnia zawartość ciał stałych}\times \text{Współczynnik wykorzystania powłoki}\times (1-\text{Straty cieplne})}$

Zużycie na jednostkę powierzchni jest krytycznym parametrem w elektroforezie, bezpośrednio wpływającym na koszty produkcji, efektywność zasobów i jakość powłoki. Wybór produktu do elektroforezy o niskim zużyciu pomaga obniżyć koszty powlekania.

3. Przykład obliczania cyklu aktualizacji

Przykład: Linia do elektroforezy karoserii samochodowych wykorzystuje elektroforezę katodową o całkowitej pojemności kąpieli 200 ton i zawartości ciał stałych 20%. Linia produkuje 200 pojazdów dziennie, każdy o powierzchni powlekania około 100 m², pracując 25 dni w miesiącu. Załóżmy, że emulsja ma zawartość ciał stałych 35%, pasta barwiąca ma zawartość ciał stałych 58%, a stosunek mieszania wynosi emulsja:pasta barwiąca = 6:1. Strata cieplna wynosi 8%, gęstość suchej warstwy wynosi 1,25 g/cm³, średnia grubość warstwy wynosi 20 μm, a współczynnik wykorzystania powłoki wynosi 95%. Oblicz cykl aktualizacji dla cieczy kąpielowej tej linii elektroforetycznej.

Krok 1: Oblicz zużycie na jednostkę powierzchni dla powlekania karoserii

Średnia zawartość ciał stałych farby:

$\text{Średnia zawartość ciał stałych}=\frac{(35\mathrm{\%}\times 6+58\mathrm{\%}\times 1)}{7}=38.28\mathrm{\%}$

Zużycie na jednostkę powierzchni:

$\text{Zużycie (kg/m²)}=\frac{1.25\text{g/cm³}\times 1000\times 20\text{μm}\times 10^{-6}}{38.28\mathrm{\%}\times 95\mathrm{\%}\times (1-8\mathrm{\%})}\approx 0.072\text{kg/m²}=72\text{g/m²}$

Zużycie farby na pojazd:

$72\text{g/m²}\times 100\text{m²}=7200\text{g}=7.2\text{kg}$

Krok 2: Oblicz początkową ilość farby w kąpieli i miesięczne zużycie

Początkowa zawartość ciał stałych w kąpieli:

$200\text{ton}\times 1000\times 20\mathrm{\%}=40,000\text{kg}$

Początkowa ilość farby:

$M_0=\frac{40,000}{38.28\mathrm{\%}}\approx 104,493\text{kg}\approx 104.5\text{ton}$

Miesięczne zużycie farby (M1):

$72\text{g/m²}\times 100\text{m²}\times 200\text{pojazdy}\times 25\text{dni}=36,000\text{kg}=36\text{ton}$

Krok 3: Oblicz cykl aktualizacji

$T_0=\frac{104.5}{36}\approx 2.9\text{miesięcy}$

Dzienne zużycie farby:

$\frac{36,000\text{kg}}{25\text{dni}}=1,440\text{kg}$

• Pasta barwiąca: ~205 kg

• Emulsja: ~1234 kg

Zatem dziennie należy dodać około 205 kg pasty barwiącej i 1234 kg emulsji, z korektami w oparciu o wyniki testów rzeczywistego stosunku pigmentu do spoiwa.

4. Podsumowanie

W rzeczywistej produkcji elektroforetycznej długi cykl aktualizacji jest szkodliwy dla stabilności cieczy kąpielowej. Elektroforeza jest odpowiednia do produkcji wielkoseryjnej, ciągłej, a zalecany cykl aktualizacji dla większości linii wynosi 2–3 miesiące. Cykle przekraczające 6 miesięcy nie są odpowiednie dla elektroforezy. Dlatego podczas projektowania linii do elektroforezy należy dokładnie rozważyć cykl aktualizacji. W przypadku scenariuszy z dłuższymi cyklami, rozmiar kąpieli powinien być zaprojektowany tak mały, jak to możliwe, przy jednoczesnym zapewnieniu spełnienia warunków powlekania.