Detaillierter Leitfaden: Berechnung des Aktualisierungszyklus für die Elektrobeschichtung

1. Erneuerungszyklus

Der Erneuerungszyklus (auch als Ersatz- oder Umschlagzyklus bezeichnet) für die Elektrotauchlackierung bezieht sich auf das Zeitintervall, in dem die Badflüssigkeit aufgrund von Verbrauch, Verlusten und Alterung die Zugabe von frischer Farbe erfordert, um die Stabilität zu erhalten. Während des Betriebs einer Elektrotauchlackierungs-Produktionslinie wird die Farbe verbraucht, wenn die Oberfläche des beschichteten Produkts zunimmt, wodurch der Feststoffgehalt des Bades reduziert wird. Frische Farbe sollte regelmäßig hinzugefügt werden – pro Schicht, stündlich oder kontinuierlich – um den Feststoffgehalt innerhalb von ±0,5 % zu halten. Wenn die kumulierte Menge der verbrauchten (oder hinzugefügten) Farbe der anfänglichen Badvorbereitungsmenge entspricht, wird dies als ein Erneuerungszyklus definiert. Ein angemessener Erneuerungszyklus gewährleistet die Beschichtungsqualität und kontrolliert gleichzeitig die Stückkosten.

Wichtige Faktoren, die den Erneuerungszyklus beeinflussen:

1. Beschichtungsvolumen (Produktionsausstoß): Höhere Produktion führt zu schnellerem Verbrauch und einem kürzeren Erneuerungszyklus.

2. Farbenverbrauchsrate: Höherer Stückverbrauch beschleunigt die Nachfüllung und verkürzt den Zyklus.

3. Verluste durch Austragung: Werkstückform und Hängerdesign beeinflussen die Austragung; UF/RO-Rückgewinnungssysteme können Verluste reduzieren.

4. Alterung der Badflüssigkeit: Lösungsmittelverdunstung, Harzzersetzung und Verunreinigung durch Vorbehandlung beschleunigen die Badalterung und verkürzen die Lebensdauer.

2. Berechnungsformel

Der Stückverbrauch der Elektrotauchlackierung (kg/m²) steht in engem Zusammenhang mit dem Erneuerungszyklus der Badflüssigkeit. Ein angemessener Erneuerungszyklus optimiert den Verbrauch und gewährleistet die Beschichtungsqualität. Die Formel zur Berechnung des Erneuerungszyklus unter normalen Produktionsbedingungen lautet:

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

Dabei gilt:

• T₀​: Anfängliche Farbmenge, die für die Badvorbereitung benötigt wird (kg).

• M₁​: Monatlicher Farbverbrauch (kg).

Stückverbrauchsformel

$\text{Verbrauch (kg/m²)}=\frac{\text{Trockenfilmdichte}\times \text{Filmdicke}}{\text{Durchschnittlicher Feststoffgehalt}\times \text{Beschichtungsnutzungsrate}\times (1-\text{Heizungsverlust})}$

Der Stückverbrauch ist ein kritischer Parameter in der Elektrotauchlackierung, der sich direkt auf die Produktionskosten, die Ressourceneffizienz und die Beschichtungsqualität auswirkt. Die Wahl eines Produkts mit geringem Verbrauch hilft, die Beschichtungskosten zu senken.

3. Beispiel zur Berechnung des Erneuerungszyklus

Beispiel: Eine Elektrotauchlackierungsanlage für Karosserien verwendet kathodische Elektrotauchlackierung mit einer Gesamtbadkapazität von 200 Tonnen und einem Feststoffgehalt von 20 %. Die Anlage produziert täglich 200 Fahrzeuge, jedes mit einer Beschichtungsfläche von ca. 100 m², und arbeitet 25 Tage im Monat. Gehen Sie davon aus, dass die Emulsion einen Feststoffgehalt von 35 % hat, die Farbpaste einen Feststoffgehalt von 58 % und das Mischungsverhältnis Emulsion:Farbpaste = 6:1 beträgt. Der Heizungsverlust beträgt 8 %, die Trockenfilmdichte 1,25 g/cm³, die durchschnittliche Filmdicke 20 μm und die Beschichtungsnutzungsrate 95 %. Berechnen Sie den Erneuerungszyklus für die Badflüssigkeit dieser elektrophoretischen Anlage.

Schritt 1: Berechnung des Stückverbrauchs für die Karosseriebeschichtung

Durchschnittlicher Feststoffgehalt der Farbe:

$\text{Durchschnittlicher Feststoffgehalt}=\frac{(35\mathrm{\%}\times 6+58\mathrm{\%}\times 1)}{7}=38.28\mathrm{\%}$

Stückverbrauch:

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

Farbenverbrauch pro Fahrzeug:

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

Schritt 2: Berechnung der anfänglichen Badfarbe und des monatlichen Verbrauchs

Anfänglicher Feststoffgehalt des Bades:

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

Anfängliche Farbmenge:

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

Monatlicher Farbverbrauch (M1):

$72\text{g/m²}\times 100\text{m²}\times 200\text{Fahrzeuge}\times 25\text{Tage}=36,000\text{kg}=36\text{Tonnen}$

Schritt 3: Berechnung des Erneuerungszyklus

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

Täglicher Farbverbrauch:

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

• Farbpaste: ~205 kg

• Emulsion: ~1.234 kg

Daher sollten täglich etwa 205 kg Farbpaste und 1.234 kg Emulsion hinzugefügt werden, wobei Anpassungen basierend auf den tatsächlichen Ergebnissen der Pigment-zu-Bindemittel-Verhältnis-Tests vorgenommen werden.

4. Zusammenfassung

In der tatsächlichen Elektrotauchlackierung ist ein langer Erneuerungszyklus nachteilig für die Stabilität der Badflüssigkeit. Die Elektrotauchlackierung eignet sich für die Großserienfertigung und die kontinuierliche Produktion, und ein empfohlener Erneuerungszyklus für die meisten Anlagen beträgt 2–3 Monate. Zyklen von mehr als 6 Monaten sind für die Elektrotauchlackierung nicht geeignet. Daher sollte bei der Konstruktion einer Elektrotauchlackierungsanlage der Erneuerungszyklus sorgfältig berücksichtigt werden. Für Szenarien mit längeren Zyklen sollte die Badgröße so klein wie möglich ausgelegt werden, während gleichzeitig sichergestellt wird, dass die Beschichtungsbedingungen erfüllt werden.