電気泳動塗装における限外ろ過（UF）システムの適用

電着塗装は、ワークと対応する電極を水溶性塗料に浸し、電流を印加することを含みます。電界によって生成される物理化学的作用により、塗料中の樹脂、顔料、充填剤が均一に析出し、ワーク表面（電極として機能）に堆積して、不溶性膜を形成します。ウルトラろ過（UF）システムとUF膜は、このプロセスにおいて重要な役割を果たします。ED-RO技術を適切に採用し推進することで、電着塗料と水資源の利用を大幅に向上させ、電着廃水の排出量を劇的に削減できます。UF装置を正しく使用し、メンテナンスすることで、システムの効率を最大化できます。電着後のUFリンスは、膜表面に付着した浮遊塗料を除去し、外観品質を向上させ、塗料の回収を可能にします。

1. ウルトラろ過システムの概要

ウルトラろ過（UF）は、UF膜を介した圧力差によって駆動される膜分離技術であり、機械的篩分けの原理に基づいて動作します。動作圧力は通常0.1〜0.6 MPaの範囲であり、細孔サイズは1 nm〜0.1 μm、分子量カットオフは500〜1,000,000 Daです。

電着塗料のUFプロセスでは、塗料がUF膜に接触すると、水と無機塩が通過し、樹脂と顔料サイズの分子は塗料液中に保持され、電着槽に戻されます。

2. 電着塗装におけるUF膜の適用

UF膜は、電着塗装ラインにおける主要な装置です。その主な機能は次のとおりです。

• UFを介して槽から脱イオン水と塗料溶剤を抽出し、電着ワークのリンス水を提供します。

• ワーク表面に付着した余分な塗料を洗い流し、槽に戻します。

利点：

• ワーク表面に付着した塗料をリサイクルし、クローズドループ循環を実現し、塗料の調達コストを約30％節約します。

• 塗装中に導入された不純物イオンを除去するために、UF透過液の一部を排出し、槽の導電率とpHを所定の範囲内に維持します。

• 脱イオン水の代わりにUF透過液をリンス水として再利用し、塗料の排出をほぼなくし、廃水処理の負担と環境汚染を大幅に削減します。

3. UFシステムの動作原理と条件

3.1 UFの原理

UFは、電着槽から不純物イオンを除去し、クローズドループで導入されたカチオン性およびアニオン性汚染物質を効果的に管理し、塗料の安定性と膜の完全性を確保します。

UFは、溶液を精製、分離、または濃縮する膜透過分離技術です。膜の細孔サイズに基づいて、篩分けプロセスとして機能します。膜を介した圧力によって駆動され、水、無機塩、および小分子のみが通過し、懸濁固形物、コロイド、タンパク質、および微生物は保持されます。UFは、低圧下で連続的に動作します。

圧力差の下で、槽液はUFユニットを通過します。透過液はUFタンクに流れ込み、循環の約30％が補助タンクから供給され、メイン槽に戻ります。UFシステムへの塗料の最小供給量は、設計透過流量の10倍である必要があり、20倍が最適です。

3.2 通常の起動と操作手順

1. 出口ラインに圧力がかかっていないことを確認します。塗料供給、リンス入口/出口、および透過液貯蔵バルブを閉じます。

2. 塗料循環、透過液排出、およびすべての圧力計隔離バルブを開きます。

3. UFポンプシャフトシールクーラント入口/出口バルブ（0.2 MPa）を開きます。

4. 塗料供給ポンプを起動します。

5. 塗料入口をわずかに開き、システムをゆっくりと満たします。

6. 入口バルブを徐々に開き、ベースライン圧力が0.15 MPaに達したら、ポンプを起動します。

7. 入口および出口バルブを調整し、差圧が0.2 MPa（入口：0.35 MPa、出口：0.15 MPa）になるようにします。

8. 膜の漏れを確認します。必要に応じて、Oリングまたは膜モジュールを交換します。

9. 透過液の排出時間は少なくとも10分です。

10. 透過液貯蔵バルブを開き、排出バルブを閉じます。

3.3 UF操作中の注意事項

1. 膜モジュール、ハウジング、および付属品は、衝撃による損傷を避けるために優しく扱ってください。

2. 予期しないシャットダウン（停電など）は2時間を超えてはなりません。長時間の場合、塗料の沈殿と目詰まりを防ぐために、直ちに膜を清掃してください。

3. トラブルシューティングのために、すべての清掃および電気泳動システムパラメータを記録します。

4. 入口-出口の差圧は<0.08 MPaである必要があります。超えた場合は、25 μmのフィルターバッグを交換してください。

5. 透過液バルブを閉じた状態でUFシステムを運転しないでください。

6. 膜の損傷を避けるために、排出バルブを開いた状態でポンプを起動しないでください。

7. 過剰な透過液の流れを避けてください。指定された流量内でバルブを調整してください。

8. 前処理からの化学物質のキャリーオーバーを最小限に抑えてください。電気泳動前の最終リンスは、滴下導電率が<10 μS/cmである必要があります。

電着後のUFリンスは、浮遊塗料を除去し、外観を改善し、塗料を回収します。装置は、リン酸塩処理後の水リンスシステムと同様です。最終的な純水リンスは、不純物イオンを除去して、汚染欠陥を防ぎます。リンス不足による隙間の二次的な流れ跡を避けるために、完全浸漬リンスが必要です。

UFリンスは、通常、塗料のキャリーアウトを減らすために2〜3段階で使用されます。例：

• 車両表面積：80〜100 m²

• 車両あたりの塗料キャリーアウト：7〜10 L（20％固形分）

• 1回目のリンス：4〜5％固形分→2回目のリンス：<1%

• 新鮮なUF透過液：<0.5％固形分

ED-RO（UF +逆浸透）を使用すると、精製された透過液が脱イオン水の代わりに最終リンスに使用され、真のクローズドループ後リンスが実現し、廃水を劇的に削減し、塗料の利用を大幅に向上させます。

UF透過液には、水と塗料の共溶剤が含まれています。リンスに使用すると、このクローズドループシステムは塗料の損失を補い、槽の導電率を下げます。

4. UF装置の洗浄プロセスと手順

洗浄液：濃縮クリーナー：純水= 1：99、温度38〜43℃、pH 2.0〜2.2。高粘度のため、洗浄タンク内でポンプを使用して純水を循環させ、32℃以上にし、クリーナーを添加し、35℃まで循環させ、HClでpHを2.0に調整します。膜コア洗浄用の洗浄バルブを開き、pHを2.2以上に維持します。

プロセスの厳守が不可欠です。長期間の使用後、UF膜の故障が発生する可能性があります。フィルターバッグの目詰まり、流量/差圧の不足。 SOPに従って洗浄を追跡し、問題を特定して解決し、プロセスを最適化し、品質を向上させます。

4.1 注意事項

1. 透過液の流れが通常の70％に低下したら清掃してください。遅延は不可逆的な目詰まりを引き起こします。

2. 精密プレフィルター（25 μm）は、膜の目詰まりを防ぎます。 SOPに従ってバッグを交換し、フィルター/配管を定期的に清掃してください。

3. 予期しないシャットダウン後、直ちに清掃して膜の目詰まりを防ぎます。

4. SOPに厳密に従って操作します。すべてのUFパラメータを記録します。

4.2 洗浄手順

1. 対象のUFモジュールの塗料入口/出口バルブを閉じます。

2. モジュールから塗料を完全に排出します。

3. 洗浄ポンプの入口/出口バルブを開きます。

4. 膜チューブへのメイン洗浄入口/出口バルブを開きます。

5. 対象モジュールの洗浄入口/出口バルブを開きます。

6. 洗浄ポンプを起動します。

7. 流れる脱イオン水で、流出液が透明になるまでフラッシュします。