전기영동 도장에 초여과(UF) 시스템 적용

전기영동 도장은 피도물과 해당 전극을 수용성 페인트에 담그고 전류를 가하는 과정을 포함합니다. 전기장의 물리화학적 작용을 통해 페인트 내 수지, 안료, 충전재가 균일하게 석출되어 피도물 표면(전극 역할)에 침착되어 불용성 막을 형성합니다. 이 과정에서 한외 여과(UF) 시스템과 UF 멤브레인이 중요한 역할을 합니다. ED-RO 기술을 적절히 채택하고 홍보하면 전기영동 페인트와 수자원 활용도를 크게 높이는 동시에 전기영동 폐수 배출량을 획기적으로 줄일 수 있습니다. UF 장비를 올바르게 사용하고 유지 관리하면 시스템 효율을 극대화할 수 있습니다. 전기영동 후 UF 린싱은 막 표면에 부착된 부유 페인트를 제거하여 외관 품질을 향상시키고 페인트 회수를 가능하게 합니다.

1. 한외 여과 시스템 개요

한외 여과(UF)는 UF 멤브레인을 가로지르는 압력 차이에 의해 구동되는 막 분리 기술로, 기계적 체질의 원리로 작동합니다. 작동 압력은 일반적으로 0.1~0.6MPa 범위이며, 기공 크기는 1nm~0.1μm이고 분자량 컷오프는 500~1,000,000Da입니다.

전기영동 페인트의 UF 공정에서 페인트가 UF 멤브레인과 접촉하면 물과 무기염이 통과하고, 수지와 안료 크기의 분자는 페인트 액체에 잔류하여 전기영동조로 반환됩니다.

2. 전기영동 도장에서 UF 멤브레인 적용

UF 멤브레인은 전기영동 도장 라인의 핵심 장비입니다. 주요 기능은 다음과 같습니다.

• UF를 통해 조에서 탈이온수와 페인트 용제를 추출하여 전기영동 피도물에 린스수를 제공합니다.

• 피도물 표면에 부착된 과도한 페인트를 씻어내어 조로 반환합니다.

장점:

• 피도물 표면에서 배출된 페인트를 재활용하여 폐쇄 루프 순환을 달성하고 페인트 구매 비용을 약 30% 절감합니다.

• 코팅 과정에서 유입된 불순물 이온을 제거하기 위해 UF 투과액의 일부를 배출하여 조의 전도도와 pH를 지정된 한계 내에서 유지합니다.

• 탈이온수 대신 UF 투과액을 린스수로 재사용하여 페인트 배출을 거의 제거하고 폐수 처리 부담과 환경 오염을 크게 줄입니다.

3. UF 시스템의 작동 원리 및 조건

3.1 UF 원리

UF는 전기영동조에서 불순물 이온을 제거하고 폐쇄 루프에서 유입된 양이온 및 음이온 오염 물질을 효과적으로 관리하여 페인트 안정성과 막 무결성을 보장합니다.

UF는 용액을 정화, 분리 또는 농축하는 막 투과 분리 기술입니다. 막 기공 크기를 기반으로 하는 체질 공정으로 작동합니다. 막을 가로지르는 압력에 의해 물, 무기염 및 작은 분자만 통과하고, 부유 고형물, 콜로이드, 단백질 및 미생물은 잔류합니다. UF는 저압에서 지속적으로 작동합니다.

압력 차이 하에서 조 액체가 UF 장치를 통과합니다. 투과액은 UF 탱크로 흐르며, 순환의 약 30%는 보조 탱크에서 나와 주조로 다시 들어갑니다. UF 시스템에 대한 최소 페인트 공급은 설계 투과율의 10배여야 하며, 20배가 최적입니다.

3.2 정상적인 시작 및 작동 단계

1. 출구 라인에 압력이 없는지 확인합니다. 페인트 공급, 린스 입구/출구 및 투과액 저장 밸브를 닫습니다.

2. 페인트 순환, 투과액 배출 및 모든 압력 게이지 격리 밸브를 엽니다.

3. UF 펌프 샤프트 씰 냉각수 입구/출구 밸브(0.2MPa)를 엽니다.

4. 페인트 공급 펌프를 시작합니다.

5. 페인트 입구를 약간 열어 시스템을 천천히 채웁니다.

6. 입구 밸브를 점차적으로 열어 기준 압력이 0.15MPa에 도달하면 펌프를 시작합니다.

7. 입구 및 출구 밸브를 조정하여 차압이 0.2MPa(입구: 0.35MPa, 출구: 0.15MPa)에 도달하도록 합니다.

8. 막 누출을 확인합니다. 필요한 경우 O-링 또는 막 모듈을 교체합니다.

9. 투과액 배출 시간은 최소 10분이어야 합니다.

10. 투과액 저장 밸브를 열고 배출 밸브를 닫습니다.

3.3 UF 작동 중 주의 사항

1. 막 모듈, 하우징 및 액세서리를 부드럽게 다루어 충격 손상을 방지합니다.

2. 예상치 못한 정지(정전 등)는 2시간을 초과해서는 안 됩니다. 장시간 지속되면 페인트 침전 및 막힘을 방지하기 위해 즉시 막을 청소합니다.

3. 문제 해결을 위해 모든 청소 및 전기영동 시스템 매개변수를 기록합니다.

4. 입구-출구 압력 차이는 <0.08MPa여야 합니다. 초과하면 25μm 필터 백을 교체합니다.

5. 투과액 밸브를 닫은 상태에서 UF 시스템을 절대 작동하지 마십시오.

6. 막 손상을 방지하기 위해 배출 밸브를 열고 펌프를 시작하지 마십시오.

7. 과도한 투과액 흐름을 피하십시오. 지정된 속도 내에서 밸브를 조정하십시오.

8. 전처리에서 화학 물질의 캐리 오버를 최소화합니다. 전기영동 전 최종 린스는 드립 전도도가 <10μS/cm여야 합니다.

전기영동 후 UF 린싱은 부유 페인트를 제거하고 외관을 개선하며 페인트를 회수합니다. 장비는 후인산염 처리 수 린스 시스템과 유사합니다. 최종 순수 린스는 불순물 이온을 제거하여 오염 결함을 방지합니다. 불충분한 린싱으로 인한 틈새의 2차 흐름 자국을 방지하기 위해 완전 침지 린싱이 필요합니다.

UF 린스는 일반적으로 페인트 캐리 아웃을 줄이기 위해 2~3단계를 사용합니다. 예를 들어:

• 차량 표면적: 80~100m²

• 차량당 페인트 캐리 아웃: 7~10L(20% 고형분)

• 1차 린스: 4~5% 고형분 → 2차 린스: <1%

• 신선한 UF 투과액: <0.5% 고형분

ED-RO(UF + 역삼투)를 사용하면 정제된 투과액이 탈이온수를 대체하여 최종 린스에 사용되어 진정한 폐쇄 루프 후 린싱을 달성하고 폐수를 획기적으로 줄이며 페인트 활용도를 크게 향상시킵니다.

UF 투과액에는 물과 페인트 공용매가 포함되어 있습니다. 린싱에 사용되는 이 폐쇄 루프 시스템은 페인트 손실을 보상하고 조 전도도를 낮춥니다.

4. UF 장비 청소 공정 및 단계

세척액: 농축 세정제 : 순수 = 1:99, 온도 38~43°C, pH 2.0~2.2. 점도가 높으므로 세척 탱크에서 펌프를 사용하여 순수를 >32°C까지 순환시키고 세정제를 추가한 다음 35°C까지 순환시킨 후 HCl로 pH를 2.0으로 조정합니다. 막 코어 청소를 위해 청소 밸브를 열고 pH를 ≥2.2로 유지합니다.

공정을 엄격히 준수하는 것이 중요합니다. 장기간 사용 후 UF 막 고장이 발생할 수 있습니다. 필터 백 막힘, 불충분한 흐름/압력 차이. SOP에 따라 청소를 추적하여 문제를 식별하고 해결하여 공정을 최적화하고 품질을 향상시킵니다.

4.1 주의 사항

1. 투과액 흐름이 정상의 70%로 떨어지면 청소합니다. 지연은 돌이킬 수 없는 막힘을 유발합니다.

2. 정밀 전처리 필터(25μm)는 막 막힘을 방지합니다. SOP에 따라 백을 교체하고 필터/배관을 정기적으로 청소합니다.

3. 예상치 못한 정지 후 즉시 청소하여 막 막힘을 방지합니다.

4. SOP에 따라 엄격하게 작동합니다. 모든 UF 매개변수를 기록합니다.

4.2 청소 단계

1. 대상 UF 모듈의 페인트 입구/출구 밸브를 닫습니다.

2. 모듈에서 페인트를 완전히 배출합니다.

3. 청소 펌프 입구/출구 밸브를 엽니다.

4. 막 튜브에 주 청소 입구/출구 밸브를 엽니다.

5. 대상 모듈 청소 입구/출구 밸브를 엽니다.

6. 청소 펌프를 시작합니다.

7. 유동 탈이온수로 배출물이 맑아질 때까지 플러시합니다.