CN1292845C - 用于在喷漆之前进行预处理的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于在喷漆之前进行预处理的设备，该设备包括一个装入用于清除油渍和进行化学转变的处理液体的处理槽。一个回路部分形成一条用于将处理液体从处理槽循环至处理槽的循环路径。一个净化部分能够从通过循环路径循环至处理槽的处理液体中除去灰尘、化学物质残渣和油。

Description

用于在喷漆之前进行预处理的设备
技术领域
本发明涉及用于对由防锈油、用于压力成型的油、切削油或机加工油弄脏的工件表面或金属表面进行预处理(如清除油渍或化学处理)的技术。
背景技术
镀锌磷酸盐防锈处理广泛用于如钢或镀锌金属这样的金属材料，以便提高防锈特性和涂漆的附着性。通常，磷酸锌的防锈处理工艺包括一系列清除油渍、漂洗、表面清理、化学处理(或磷酸锌的防锈处理)、漂洗和干燥。根据需要，可多次进行清除油渍操作、漂洗操作和表面清理操作。
对于用于作为喷漆所需的基层、实现有效防锈和实现涂漆附着性的磷酸锌化学转化处理涂层而言，希望获得涂层重量为大约2～5g/m2的均匀细晶粒涂层。为了获得这种涂层，一种工艺使用了清除油渍操作，以及通过钛乳化体型处理液进行的表面清理操作。
本发明的概述
但是，通常，镀锌磷酸盐防锈处理存在以下问题。
第一，整个工艺流水线较长，且设备大而复杂。因此，整个系统需要不利于成本的较大空间，且需要不利于产量的较长时间。
第二，被控制的事项数量较大。例如，被控制的参数包括：关于碱性清除油渍的除油含碱量(总体含碱量，游离碱的碱性)，以及关于钛乳化体型表面清理的表面清理液体的浓度(总体含碱量，钛的浓度)。包括多个被监测和控制在事项的复杂溶液控制和其它控制会对操作强加相当大的负担，且会通过在每一步中化学物品的消耗而导致增大制造成本。用于清除油渍的溶液因施用于工件上并与工件一起被输送至下一漂洗步骤，或在周期性更新溶液时而用尽。用于表面清理的液体因施用于工件并在更新时而用尽。另外，由于液体的耐用性较低，因此在部分更新液体时，所述液体会因通过连续部分更新(自动排放)而用尽。
第三，增加了用于漂洗的水的排放量。在清除油渍的每一个步骤中，均需要水的漂洗步骤，以防止用于漂洗的液体混入表面清理液体中或磷酸锌防锈处理液体中。另外，在磷酸盐防锈处理步骤之后，由于保留在表面上的处理液体会引起表面清理和防锈的问题，因此需要水漂洗步骤。在清除油渍和化学处理步骤之后的漂洗步骤中排放的大量漂洗液体也会对废水处理造成麻烦。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种能够缩短工艺的用于喷漆或涂覆的预处理设备。
根据本发明，一种在喷漆之前进行预处理的预处理设备包括：一个液体容器部分，其包括一个处理部分，该部分包括一个填充有清除油渍和实现化学转化处理的处理液体的处理槽；一个回路部分，其用于形成一条循环路径，以便使处理溶液从处理槽循环至液体容器部分；以及一个净化部分，其用于从通过循环路径循环至容器部分的处理液体中除去不需要的组分。
根据本发明的另一方面，一种预处理设备包括：一个液体容器部分，其包括一个处理部分，该部分包括一个填充有用以清除油渍和实现化学转化处理的处理液体的处理槽；一个用于从处理槽接收处理液体的沉淀槽；以及一个净化设备，其用于从沉淀槽中的处理液体中分离不需要的成分。
根据本发明的另一方面，一种预处理设备包括：一个液体容器部分，其包括一个处理部分，该部分包括一个填充有用以清除油渍和实现化学转化处理的处理液体的处理槽；以及一个喷射区，该喷射区设置在处理槽阶段之前的阶段中，且能够将用于清除油渍和进行化学转化处理的喷射液体喷射至被涂漆的工件上。
参照附图，从以下的说明书中能够理解本发明的其它目的和特点。
附图说明
图1为示意图，其显示了本发明第一实施例的预处理设备(或装置)。
图2A和2B为透视图和剖面图，它们显示了可以用于图1中预处理设备的第一除尘设备。
图3为透视图，其显示了可以用于图1中预处理设备的第二除尘设备。
图4为剖面图，其显示了可以用于图1中预处理设备的第三除尘设备。
图5为示意图，其显示了一种可以用于图1中预处理设备的水-极性有机溶剂分离设备。
图6为示意图，其显示了可以用于图1中预处理设备的除离子设备。
图7为示意图，其显示了本发明第二实施例的预处理设备(或装置)。
图8为示意图，其显示了可以用于图7中预处理设备的真空蒸馏设备。
图9为示意图，其显示了本发明第三实施例的预处理设备(或装置)。
图10为示意图，其显示了本发明第四实施例的预处理设备(或装置)。
图11为示意图，其显示了可用于图9或10中预处理设备的沉淀槽。
图12为示意图，其显示了本发明第五实施例的预处理设备(或装置)。
图13为示意图，其显示了本发明第六实施例的预处理设备(或装置)。
图14为示意图，其显示了本发明第七实施例的预处理设备(或装置)。
图15为示意图，其显示了本发明第八实施例的预处理设备(或装置)。
本发明的详细描述
图1显示了本发明第一实施例的设备或装置，该设备或装置用于对工件(如车体)进行预处理的工艺，以便在喷漆或涂覆之前清除油渍、进行表面清理和化学处理。通过用于喷漆线的输送带10悬挂并输送车体9。沿输送带10设有两个浸渍槽1和8，且如由箭头所示的车体9运动方向，位于另一个槽8上游的槽1为填充有处理液体或溶液的处理槽，以便除去车体9的油渍并对其涂覆化学转化处理护膜。在下游侧的槽8是一个填充有漂洗液体(如纯水或脱离子水)的漂清槽，以便对需处理的车体9进行漂洗。在该实施例中，用于存储一种或多种液体的液体容器部分包括槽1的处理部分(以及槽6)以及漂洗槽8的漂洗部分。
处理溶液用于在一个步骤中进行三种处理，即清除油渍、表面清理以及化学转化处理处理。例如，处理溶液至少包括一种极性有机溶剂，水和一种含离子的物质。极性有机溶剂可以是从酒精、乙二醇醚和二甘醇醚中选出。在该实施例中，极性有机溶剂包括酒精、乙二醇醚和二甘醇醚中的至少一种。含离子物质可含有锌离子，磷酸离子，锰离子，镍离子和/或钠离子。通过使用这种处理液体，本发明的设备能够在一个步骤中进行所有的清除油渍，表面清理和化学处理。因此，该实施例能够大大缩短处理时间，简化处理设备，减小处理所需的空间，提高产量，降低所需化学物品的成本并简化对化学物品的控制。
处理槽1设有一条循环线11(或处理侧循环路径)，其用于通过泵14从槽1取抽出处理溶液并使处理溶液返回处理槽1，如图1所示。在循环线11中，设有一个除尘设备(或部分)2，一个除去化学物质残渣设备(或部分)3以及一个除油设备(或部分)4，这些设备彼此沿循环线前后设置。管线段11a通过从泵14延伸至除尘部分2形成一部分循环线11。
除尘设备2从处理槽1中的处理溶液以及漂洗槽8中的漂洗液体中除去异物，如铁屑或铁粉。将已除去异物的溶液输送至化学物质残渣除去设备3，同时对已被除去的异物进行适当处理。更特别的是，如后文将详细说明的那样，设备2可由一个沉淀槽，一离心式分离器或一磁力分离器构成。
沉淀槽21如图2所示，为除尘设备2的一种形式，其包括一个槽211，该槽具有一个通过隔壁213形成曲折状的流动通道212；一个用于被净化溶液的输入口214；以及一个输出口215，在通过弯曲通道213后，溶液通过该输出口流出。使溶液以小于灰尘物质(如铁屑)下降速度的速度在槽211中上升或向上流动，以便灰尘物质可沉淀在槽211的底部。由于沉淀槽211结构简单，且能有效地除去与漂浮在溶液中物质不同的较重的灰尘，因此，沉淀槽21是经济的。
离心式分离器22如图3所示，为除尘设备2的另一种形式，且其具有一个呈狭缝形式的切向延伸的特殊循环机构222，通过该机构，使在入口221进入且含有异物的溶液以一定加速度流动，以便可以离心分离重量大于液体的固体或异物，且沿内壁使这些异物聚积在一个下部收集腔223内并通过一个固体输出口224将它们除去，同时使溶液通过一根内部管225上升并经一个输出口226流出。
磁力分离器23如图4所示，为除尘设备2的另一种形式，且具有一个磁鼓231，该磁鼓用于从经入口232进入且流过沿鼓231延伸的通道233的溶液中除去磁性异物(如铁屑)。鼓231以图4中的逆时针方向转动。通过一个刮除器234从该处除去以通过磁力吸引至鼓231上的异物并且经输出口235排放出已被除去异物的溶液。
除尘设备21，22和23可以单独使用或结合使用。沉淀槽21和磁力分离器23的结合有利于高效除去异物。
但是，除尘设备不应限于上述这三种形式，或这些形式的任意结合，其也可以采用任意其它类型的结构。虽然已经描述了除尘设备2位于循环线11中，但是作为可选择的方案，可以使除尘设备2离开循环线11而位于处理槽1的内侧或位于槽1的外侧。
化学物质残渣除去设备3从来自除尘设备2的溶液除去化学物质残渣。将已除去化学物质残渣的溶液输送至除油设备4，同时对所述残渣进行适当的处理。设备3可包括任意过滤器，所述过滤器如图1所示，能够使残渣浓度在处理槽1中的溶液中保持在150ppm以内，并且能够保持溶液不被污染。过滤器可以是一种用于终端过滤的过滤器。
除油设备4从来自化学物质残渣除去设备3的溶液中除去油。通过管线段11b将已被除去油的溶液输送至一个溶液存储槽或供给槽6，以及一个水-极性有机溶剂分离器或分离部分5。
除油设备4可以是加热型除油设备，聚积器型除油设备或超过滤型除油设备。由于在被加热至等于或高于预定温度时非离子表面活性剂在水中是不溶的，因此加热型除油设备适用于含有作为清除油渍物质的非离子表面活性剂的水溶液，以便可以将溶液分离为由非离子表面活性剂构成的油相和水相。
聚积器型除油设备通过使油滴经过一个过滤器以破坏水油乳浊液，从而使油滴变大，以便收集浮起物，从而能够从一种水溶液中收集具有几微米(μm)尺寸的油滴。
超过滤型除油设备利用了一种起到超过滤作用的过滤器，该过滤器具有尺寸为大约0.001至0.01微米(0.001～0.01μm)的网，其用于在大约5×10-5至0.5Pa(0.5～5×10-5pa)的低压下或在抽吸作用下进行过滤，以从溶剂中分离胶体微粒。
根据所要求的油和水的分离程度，可以单独使用或结合使用这些类型的除油设备4。
如图1所示，在循环线11中，溶液存储槽或供给槽6，水-极性有机溶剂分离器5以及除离子设备7均位于除油设备4的下游。
溶液存储槽或供给槽6暂时存储由灰尘、化学物质残渣的除去部分以及除油设备2，3和4净化的处理溶液。通过管线段11c将处理溶液输送至溶液存储槽6。如后面所述，使溶液存储槽6与管线段11c相连，以便从除油设备4向溶液存储槽6供给处理液体，使溶液存储槽6与管线段11a相连，以便从水-极性有机溶剂分离器5将极性有机溶剂输送至溶液存储槽6，使溶液存储槽6与用于从除离子设备7输送水的管线段121a相连。溶液存储槽6使溶液与通过泵16从一个溶液存储器15供给的新鲜溶液一起返回处理槽1。
水-溶剂分离器5将从除油设备4接收的溶液分离为水分和极性有机溶剂成分，且通过管线段12a将水分输送至除离子设备7，并通过管线段111a将极性有机溶剂成分输送至溶液存储槽6。
水-溶剂分离器5最好设置成能够实现有效、经济地从前面所述的酒精，乙二醇醚和二甘醇醚中选择的极性有机溶剂中分离出水。其中的一个例子为被称为全蒸发的分离方法，该方法使用了一种分离薄膜，该薄膜具有选择性渗透性，即能够表现出各种物质之间显著不同的扩散速度。参见图5，将一种极性有机溶剂和水的混合物输送至在其一侧52(或输送侧)上的分离薄膜51(一种具有直径不超过1nm的无孔薄膜)且在其另一(或渗透)侧53形成真空或降低的压力。在薄膜51的输送侧52和渗透侧53之间的压差会产生从薄膜51的高压(或输送)侧52向其低压(或渗透)侧53驱动溶剂和水的混合物的动力，以便因薄膜51的选择性渗透性，可以使溶剂和水彼此分离。
这种薄膜51的具体例子为：一种复合膜，其是通过将一与顺丁烯二酸交联的PVA膜设置在一支承膜上形成的(如公开号为No.S59(1984)-109204的日本公开专利申请所示)；一种由含有80％的羧甲基纤维素和20％的聚丙烯酸酯的混合物形成且由一种钾盐处理所得的薄膜[J.Memb.Sci.，32，207(1987)]；一种通过将一交联PVA膜设置在一PNA支承膜上形成的复合膜[J.Memb.Sci.，36，463(1988)]；一种由脱乙酰壳多糖衍生物的空心丝形成的薄膜[Annual Meeting ofThe Japan Chemical Socity(1989)]；一种钴蛋白藻蛋白酸盐薄膜(公开号为No.S61(1986)-404的日本公开专利申请)；一种脱乙酰壳多糖的硫酸盐为材料的薄膜[The International Membrane Society(1987)]；以及一种聚丙烯酸和通过水解PNA基膜表面形成的紫罗烯型聚阳离子的聚离子合成物为材料的复合膜(公开号为No.H01(1989)-224003的日本公开专利申请)。
除离子设备7从由水-溶剂分离器5提供的水中除去离子。对离子进行适当的处理，剩余的水通过管线段121a被供给至溶液存储槽6并通过管线段12b被供给至漂洗槽8。除离子设备7无需采用特殊的设备，但可以是图6所示的类型。图6所示的除离子设备7具有一根离子交换柱71和一根离子交换柱72，其中，所述离子交换柱71含有能够除去处理液中的阳离子(如锌，镍和锰离子)的螯合物型阳离子交换树脂，而所述离子交换柱72则含有能够除去阴离子(如磷酸盐和硝酸盐基团)的苯乙烯强碱性阴离子交换树脂。图6的除离子设备7还包括一根含有H型强酸式阳离子交换树脂的离子交换柱73，一根脱羧柱74以及一根含有OH型苯乙烯强碱阴离子交换树脂的离子交换柱75。除离子设备7为一种水净化设备。
如图1所示以及下面所描述的那样，根据上面所述的本发明的一个实施例，具有该结构的预处理设备包括多条循环管线或回路。
如前所述，第一循环管线11(或处理侧循环路径)为一条用于使处理溶液循环通过处理槽1，除尘设备2，除去化学物质残渣设备3，除油设备4以及溶液存储槽6并使其返回槽1的回路。
第二循环管线12(或漂洗侧循环路径)为一条用于使处理溶液循环通过处理槽1，除尘设备2，除去化学物质残渣设备3，除油设备4，以及水-溶剂分离器5，除离子设备7以及漂洗槽8的回路。
第三循环管线13(或漂洗返回路径)为一条用于从漂洗槽8、经管线17和泵18将液体输送至除尘设备2，并且使液体循环通过除尘设备2，除去化学物质残渣设备3以及除油设备4的回路。
如图1所示，设有不止5条循环线路。第四循环管线111(或溶剂循环路径)为一条由在通过第一循环管线11限定的封闭回路中加设水-溶剂分离器5所限定的回路，以便从分离器5将极性有机溶剂供给至溶液存储槽6。
第五循环管线121(或水循环路径)为一条通过将溶液存储槽6加设至由第二循环管线12限定的封闭回路中所限定的回路，以便将通过除去在除离子设备7中除去离子所获得的部分纯水或脱离子水供给至槽6。
第六循环管线131为一条通过将水-溶剂分离器5加设至由第三循环管线13限定的封闭回路中所限定的回路，以便可以将离开分离器5的极性有机溶剂供给至溶液存储槽6。
第七循环管线132为一条通过在由第六循环管线131限定的封闭回路中加设除离子设备7所限定的回路，以便可以从由水-溶剂分离器5分离的水中除去离子并可以将所得的水供给至漂洗槽8。
第八循环线路133为一条通过将除离子设备7加设至由第六循环管线131限定的封闭回路中所限定的回路，以便可以从由水-溶剂分离器5分离的水中除去离子并可以将所得的水供给至溶液存储槽6。
由于第一至第三循环管线作为主循环管线，或整个八条循环管线均作为主循环管线，因此，根据本发明的实施例，所述设备能够使处理槽1中处理溶液的合成物保持稳定，从而即使在连续操作的情况下，也能形成具有均匀质量的极好的化学转化处理护膜。
利用第三循环管线13，该实施例能够以等于或低于20μs/cm的水平保持漂洗槽8中水的导电率，从而能够防止任何异物(如油，溶剂或铁屑)附着在任何被处理的制品表面，并能够转入任意之后的工作站。
在该实施例中，形成循环路径的回路部分包括部件11a，11b，11c，12a，12b，14，17，18，111a以及121a，而用于从处理液体中除去不需要成分的净化部分包括设备2，3，4，5和7。
图7和8显示了本发明第二实施例的预处理设备。
代替图1所示的除尘、除去化学物质残渣和除油设备2-4，水-溶剂分离器5以及除离子设备7，第二实施例的预处理设备使用了一台真空蒸馏设备20。
分别通过泵14和18将处理槽1中的处理溶液和漂洗槽8中的漂洗液体抽吸至真空蒸馏设备20，该真空蒸馏设备20使极性有机溶剂和水彼此分离并使它们与其它物质分离。将被分离的溶剂和一部分水供给至溶液存储槽或供给槽6，且将剩余的水供给至漂洗槽8。
其它的物质包括固体物质，如铁屑，化学物质残渣和油，且使这些物质从真空蒸馏设备20排出并对它们进行适当处理。
图8更详细地显示了真空蒸馏设备10。真空蒸馏是一种例如以大约10-2至几十乇低压、因此在相应的低沸点下进行的蒸馏方法。在图8的实施例中，设有用于分别从处理溶液中分离极性有机溶剂和水的真空蒸馏设备201和202。这些设备具有相同的结构，且它们中的每一个设备均具有一个主体203，对该主体注入溶液并通过一个真空泵204抽空。主体203设有一个加热器205，该加热器用于将主体203内部加热至适当温度以在低压下加热主体203内的溶液，以便如果将任何物质加热至沸点，那么则只能可使所述物质汽化，并且所述物质可通过一根蒸汽管206输送且在冷凝器207中液化。
第一真空蒸馏设备201仅从溶液中分离极性有机溶剂并将溶剂供给至图7所示的溶液存储槽6。第二真空蒸馏设备202仅从来自第一设备201的溶液中分离水并将水分供给至溶液存储槽6和漂洗槽8。对在真空蒸馏设备202中分离的灰尘，残渣和油进行适当的处理。
与在正常压力下进行蒸馏相比，通过降低压力而降低沸点能够减小供给至每一加热器的热能量。特别是，希望使用从喷漆干燥炉放出的余热作为加热器205的热源。
第二实施例的预处理设备能够仅利用真空蒸馏设备20回收和再生用于处理槽1和漂洗槽6的液体，以便与第一实施相比，简化系统并降低成本。
上面所述的实施例不应对本发明构成限制，其目的在于帮助理解本发明。因此，应理解：在上述实施例中披露的每一个元件均包括属于本发明设计思想范围内的各种变形以及其等同物。
具体实施方式
下面，将通过证实效果的一些特定实施例对本发明作更详细的说明。
通过混合500克水，500克二甘醇丁醚，100克硝酸钠，4.3克正磷酸，15.9克硝酸锌，6.2克硝酸镍，4.1克硝酸锰以及6.2克硝酸锂，制备用于清除油渍和进行磷酸性锌处理的处理溶液。
所使用的除尘设备2为一沉淀槽和一磁力分离器(由Brin Co.，Ltd.制造)的组合。化学物质残渣除去设备3为一个整体过滤器(由Nitto Denko Co.，Ltd.制造)，其具有能够保持处理槽1中残渣浓度不超过150ppm的过滤能力。除油设备4为Pearlcomb除油设备(由Central Filter Manufacturing Co.，Ltd.制造)，其具有聚结和超滤型设备的组合。
水-溶剂分离器5的类型为具有以脱乙烯酰壳多糖衍生物为材料的分离膜(由Brin Co.，Ltd.制造)，且以在其渗透或低压侧施加50摄氏度的温度以及0.01mHg的压力的方式工作。除离子设备7的类型是使用了螯合物型阳离子交换树脂(DIAION CR10 of MitsubishiChemical Corporation)，苯乙烯强碱性阴离子交换树脂(DIAIONSA20A of Mitsubishi Chemical Corporation)以及苯乙烯强酸式阳离子交换树脂(DIAION SK1B of Mitsubishi Chemical Corporation)。
使用一种含有三种具有相等比例的物质，即防锈油，Rust Clean K(Cosmo Oil Co.，Ltd.的制品)，Idemitsu NR3(Idemitsu Kosan Oil Co.，Ltd.的制品)以及NonRust PN-1(Nisseki Mitsubishi Co.，Ltd.的制品)的混合物形成油涂层，该涂层在每一块2000SPCC-SD钢板上具有任意三种量(即，重量0.5g/m2，1g/m2，2g/m2)，所述钢板的宽度为70mm，长度为150mm，厚度为0.8mm，且通过利用上述溶液和设备对每一块钢板进行处理。分别按例子1-3那样设计实施例的油涂层重量。其结果如在“本发明详细描述”部分最后的表1所示。
作为比较例1，通过利用上述防锈油以形成在每一钢板上具有重量0.5g/m2的油涂层，并随后在加有上述溶液的烧杯中对它们处理，以此进行试验。其结果如表1所示。
作为比较例2，通过在利用油混合物对其进行涂敷后，将每一块钢板浸入丙酮内，并利用一块棉布或纱布对其进行擦拭以清除油渍，且随后在加有上述溶液的烧杯中对它们处理，以此进行试验。其结果如表1所示。
通过1000放大率的SEM照片检查在每一块2000钢板上的磷酸锌膜的外部特性，以获得表1所示的结果。在表1中，每一个◎均表示非常好的结果，每一个○均表示良好的结果，每一个△均表示不良的结果，而每一个×均表示很差的结果。
如从表1能够明显得知的那样，发现每一个前面实施例的设备即使对于大量的涂油钢板而言，均能够保持高质量的磷酸锌处理，而比较例2的丙酮擦拭具有相同的效果。其还证实：这些实施例能够在封闭回路中进行任意这类处理。
图9和10分别显示了本发明第三实施例和第四实施例的预处理设备。图9和10的预处理设备分别与图1和7的两种设备相似。但是，图9和10中的每一种设备均包括一个如图11所示的沉淀槽50。通过泵14和阀14a使沉淀槽50与处理槽1相连。在泵14的下游侧，流体管道分叉形成两个支管，一根支管经阀14a通向沉淀槽50，而另一根支管在图9所示的情况下通向除尘部分2或在图10所示的情况下通过阀14b通向真空蒸馏设备20。阀14a和14b起到开关装置的作用。因此，能够从处理槽1将处理液体输送至沉淀槽50。
图11显示了能够用于图9中系统或用于图10中系统的沉淀槽50。该例子中的沉淀槽50能够接收处理槽1中几乎所有的处理液体。例如，在休息日的停机时，将该液体从处理槽1输送至沉淀槽50，以便清洗处理槽。
设置超声振动机51对沉淀槽50提供超声振动。在将该处理液体从处理槽1输送至沉淀槽50后，驱动超声振动机51，且沉淀槽50经受超声振动。通过该振动，在处理液体中的油分向上运动并飘浮在液体表面上，而化学物质残渣向下运动并沉淀至槽50底部，因此，超声振动机51能够促进处理液体中油、化学物质残渣和灰尘颗粒的分离。因此，在一天或两天的停机期间，沉淀槽50能够除去这些不需要的物质。
该实施例的沉淀槽50还设有一个除油设备52，该设备用于吸去飘浮在液体表面上的油并除去油。设置管线53以在沉淀槽50中液体表面附近的水平面处抽吸处理液体并经除油设备52使处理液体返回沉淀槽50。在管线53中设置一个用于抽吸处理液体的泵54，作为除油设备52，其可以使用上述加热除油设备、聚结器除油设备以及超滤除油设备中的一个或多个设备。
在沉淀槽50的底部形成一个漏斗50a，以便收集并抽吸向底部沉淀的化学物质残渣。泵57能够经管线56抽吸具有饱和化学物质残渣的处理液体，并将液体供给至一个用于除去化学物质残渣的残渣除去设备55。由于残渣除去设备55与残渣除去设备3一样，能够使用任意过滤器，只要该过滤器能够在不会污染处理溶液的情况下，使残渣浓度在处理溶液中保持在150ppm内。在除去化学物质残渣后通过管线56使处理液体返回沉淀槽50。具有较大比重的灰尘(如铁粉)向下沉淀至处理槽50的底部，因此，化学物质残渣除去设备55能够使较重的灰尘与化学物质残渣一起除去。
如在第三和第四实施例中一样，沉淀槽50的加设能够有效地除去油、化学物质残渣以及灰尘或灰尘颗粒(如铁颗粒)，并保持处理溶液干净，同时生产线不工作。第三和第四实施例能够改进清除油渍和化学转化处理处理的性能，从而能够提高被涂漆工件的质量。加设沉淀槽50所起到的功能在于能够减轻在生产线工作时所使用的除尘设备2，残渣除去设备3以及除油设备4上的载荷。
图12显示了本发明第五实施例的预处理设备。图12中的预处理设备与图1中的设备类似。但是，图12中的设备包括一台真空蒸馏设备420以及至少一个喷射区(424或425)。
如图12所示，泵19能够从处理槽1中抽吸处理溶液并将处理溶液供给至真空蒸馏设备420。在降低压力的条件下，真空蒸馏设备420分离处理液体中的极性有机溶剂、水或油。
除油组分槽421暂时存储由真空蒸馏设备420分离出的极性有机溶剂。第一喷射区424在处理槽1阶段之前的阶段中向车体9喷射这种极性有机溶剂。
水回收槽422暂时存储由真空蒸馏设备420分离出的水。第二喷射区425在处理槽1阶段之后的阶段中将水喷向车体9。在一个油回收槽423中收集在极性有机溶剂和水分离后剩余的油和残渣。
因此，处理溶液中的极性有机溶剂、水和剩余组分被分离，且通过以下三种不同的流动方式被输送。极性有机溶剂的流动为：处理槽1→真空蒸馏设备420→除油组分槽421→第一喷射区424。水的流动为：处理槽1→真空蒸馏设备420→水回收槽422→第二喷射区425(或漂洗槽8或至处理液体供给槽6)。剩余组分包括油组分的流动为：处理槽1→真空蒸馏设备420→油回收槽423。
该实施例的真空蒸馏设备420结构与图8所示的真空蒸馏设备20相同。在图12的预处理设备中，将通过图8所示的第一真空蒸馏设备201分离的极性有机溶剂供给至除油组分槽421和第一喷射区424。将通过第二真空蒸馏设备202分离的水供给至水回收槽422或第二喷射区425。另外，可以这样设置预处理设备，即，进一步将通过在第一真空蒸馏设备201之后的第二真空蒸馏设备202分离的水供给至供给槽6和/或漂洗槽8。对在真空蒸馏设备202中分离的灰尘、残渣和油进行适当的处理。
与在正常压力下进行蒸馏相比，通过降低压力而降低沸点能够减小供给至每一个加热器205的热能量。特别是，希望利用从喷漆干燥炉中放出的预热作为用于加热器205的热源。
在第一喷射区424，通过喷淋喷嘴将含有极性有机溶剂的除油组分喷射至在下一阶段将浸入处理槽1中的车体9上。将除油组分涂敷至车体9的内侧和外侧，以从表面除去油渍。用于在处理槽1的操作之前将极性有机溶剂喷涂至工件上的第一喷射区424能够有效地促进清除油渍操作，从而能够避免在化学转化处理涂层中的失败。
在第二喷射区425，通过喷淋喷嘴向从处理槽1中取出的车体9喷水。水到达车体9的内侧和外侧，并从其表面洗去处理溶液。用于在处理槽1中的预处理之后对车体9喷水的第二喷射区425能够在漂洗槽8的下一个浸渍步骤之前有效地清除处理溶液，从而防止处理溶液进入漂洗槽8。
可以使被分离和回收的油接受分馏以分离出具有不同沸点的成分，它们可被用作燃料或防锈剂。真空蒸馏设备420有利于简化系统并降低成本。
图13显示了本发明第六实施例的预处理设备。通过泵14从处理槽1抽吸处理液体，并将其供给至真空蒸馏设备420。通过泵18从漂洗槽8抽吸漂洗液体，并将其供给至真空蒸馏设备420。真空蒸馏设备420分离极性有机溶剂、水和剩余组分。将极性有机溶剂从真空蒸馏设备420输送至一个除油组分槽421。与图12的第五实施例一样，从除油组分槽421，将极性有机溶剂供给至第一喷射区424。另一方面，从真空蒸馏设备420使从处理液体分离的水部分供给至处理液体供给槽6并经一个水槽将部分水供给至第二喷射区425。将剩余的水供给至漂洗槽8。图13中实施例所示的真空蒸馏设备420结构与图12所示的真空蒸馏设备420相同。
图14显示了本发明第七实施例的预处理设备。图14的设备与图1所示的设备相似，与图9和图12的设备一样，具有图1所示的所有设备。图14的设备还包括一个喷射区850，该喷射区紧接设置在处理槽1阶段之前的阶段中。
图14所示的例子的喷射区850包括一个高压喷射区850a，该喷射区设置在一个在前的步骤中；以及一个低压喷射区850b，该喷射区设置在高压喷射区850a的所述在前步阶段之后的阶段中。每一个喷射区850a或850b均包括多个安装在管线851上的喷嘴853，且这些喷嘴能够对车体9喷射处理液体。通过泵852将处理液体供给至每一个喷射区。在图14的实施例中，用于在每一个喷射区喷射的喷台具有用于从上方喷射的上置式喷嘴853，以及用于侧向喷射的侧部喷嘴853，且该喷台的大致设置方式为能够向车体9的外侧护板喷射处理液体(如外壳，顶部，行李箱盖，前挡板，门以及后挡板)。
在高压区850a喷射的处理液体往往含有大量油和灰尘颗粒。因此，高压喷射区850a的底部具有会聚于中心部的倾斜表面以收集喷射至车体9的处理液体，并将处理液体输送至前面提到的除尘部分2。可以设置低压喷射区850b以收集处理液体并且以相同的方式将处理液体输送至前面提到的除尘部分2，或者，可以将低压喷射区850b设置成能够使在低压喷射区850b使用的处理液体直接返回至处理槽1，其原因在于在低压区使用的处理液体中的油和灰尘成分相对较低。
在图14的实施例中，在通向低压喷射区850b的喷嘴853的管线中设有一个调节器854，其用于调节由泵52产生的管线中的压力。通过操纵调节器854，能够调节从低压喷射区850b发出的排放压力。
在该实施例中，高压喷射区850a的主要功能在于从车体9的外侧护板除去油，而后面的低压喷射区850b主要进行表面清理和化学处理。因此，在高压喷射区850a中的喷嘴853的排放压力处于大约3.92MPa的较高水平值，而在低压喷射区850b中的喷嘴853的排放压力处于大约294kpa～490kpa的低压范围。在高压喷射区850a中的处理液体的高压喷射能够有效地从车体外侧护板洗去油和灰尘，且在低压喷射区850b中的低压喷射能够有效地适当清理车体9表面并形成化学转化处理涂层。
通过这种方式，喷射区850能够在浸入处理槽1的操作之前，进行清除油渍和化学处理。因此，在处理槽1中，清除油渍和化学转化处理在车体9中剩余的外侧护板和内侧护板进行。喷射区850能够提高处理槽1中清除油渍和化学转化处理的性能。仅在与一个车体长度对应的长度空间内就能够实行高压喷射区850a和低压喷射区850b中的各个高压喷射区。加设喷射区850不会过大增加整个预处理工艺的时间长度。设置图14所示的管或导管件859以将所收集的处理液体从喷射区850输送至包括部分2，3和4的除杂质部分。
图15显示了本发明第八实施例的预处理设备。图15的预处理设备具有带有高压喷射区850a和低压喷射区850b的喷射区850，该喷射区与图14所示的喷射区850大致相同。在图15的实施例中，将收集在喷射区850中的处理液体输送至与图7和8中所示的真空蒸馏设备20大致相同的真空蒸馏设备20。除了喷射区850以外，图15中的预处理设备与图7的设备相同。
在第七和第八实施例中，代替包括具有两个不同排放压力的高压和低压喷射区，可以将喷射区850设置成仅包括一个具有单一排放压力的喷射区。在第七和第八实施例中，将收集在喷射区850中的处理液体导引至上面所提到的第一循环路径11。但是，也可以对喷射区850设置一条辅助循环路径，以在该辅助循环路径中设置一个除杂质部分，该部分包括一个与部分2相似的除尘部分，一个与部分3相似的化学物品杂质除去部分以及一个与部分4相似的清除油渍部分。
在本发明所说明的实施例中，第一(或处理侧)循环路径11能够起到在封闭回路中循环处理液体的作用，由此有助于降低材料成本。通过处理液体或溶液的使用与清除油渍功能和化学转化处理功能相结合，预处理设备能够在一个步骤中同步实现清除油渍操作和化学处理。因此，所述预处理设备能够减小设备所需的空间，降低设备成本并通过缩短预处理时间且提高生产量。另外，这种多功能处理液体的使用能够减少对预处理条件和管理所需的工时。
另外，能够简化水漂洗步骤，以减少漂洗液体所需的量并减少对废水处理的负担。在第一循环路径11中可设置除尘设备2，或在第一循环路径的外侧，例如处理槽1的内侧或外侧设置除尘设备2。可以在循环路径外侧设置除油设备。可以以不同于图1所示顺序的各种顺序设置除尘设备2、除去化学物质残渣设备3以及除去油设备4。
第二(漂洗侧)循环路径12能够起到在封闭回路中循环处理液体的作用，由此有助于降低材料成本，并减少对废水处理的负担。第三循环路径13能够起到在封闭回路中循环漂洗液体的作用，由此有助于降低材料成本，并减少对废水处理的负担。
处理槽1对应于用于存储用以清除油渍和实现化学转化处理的处理液体的装置。装置11a，11b，11c，12a，12b，14，17，18，111a和121a中的至少一个装置对应于用于限定循环路径或回路部分的装置。装置2，3，4，5，7，20和420中的至少一个装置对应于用于从处理液体中除去灰尘、化学物质残渣和油的装置，或净化部分。
本申请是根据五个在先的日本专利申请作出的，这些专利申请包括(1)申请日为2001年9月17日的申请NO.2001-281632；(2)申请日为2002年3月22日的申请NO.2002-080515；(3)申请日为2002年4月4日的申请NO.2002-102781；(4)申请日为2002年4月9日的申请NO.2002-106145；(5)申请日为2002年4月4日的申请NO.2002-102786。因此，这些在先日本专利申请的全部内容均可结合使用。
虽然上面已参照本发明的某些实施例对本发明进行了说明，但是本发明不应局限于上面描述的实施例中。本领域技术人员根据以上给出的启示，可对上述实施例作出改进和改变。本发明的保护范围是参照以下权利要求限定的。
                                 表1
  被处理的钢板数量   1   100   250   500   750   1000   1250   1500   1750   2000
  例子1   油涂层0.5g/cm2   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎
  例子2   油涂层1g/cm2   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
  例子3   油涂层2g/cm2   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
 比较例1   烧杯处理   ○   △   ×   ×   ×   ×   ×   ×   ×   ×
 比较例2   清除油渍   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎   ◎

Claims (47)

1.一种在喷漆之前进行预处理的预处理设备，该预处理设备包括：
液体容器部分(1，6，8)，其包括处理部分(1，6)，该部分包括处理槽，该处理槽用于存储用以清除油渍和实现化学转化处理的处理液体；
回路部分(11a，11b，11c，12a，12b，14，17，18，111a，121a)，其用于形成循环路径(11，12)，以便使处理溶液从处理槽循环至液体容器部分；以及
净化部分(2，3，4，5，7，20，420)，其用于从通过循环路径循环至容器部分的处理液体中除去不需要的组分。
2.根据权利要求1所述的预处理设备，其中：净化部分为用于除去灰尘、化学物质残渣和油的部分，且净化部分包括残渣除去部分(3，203)，该部分设置在循环路径中，且能够从处理液体中除去化学物质残渣。
3.根据权利要求2所述的预处理设备，其中：用于使处理液体回到液体容器部分的循环路径包括处理侧循环路径(11)，其用于从处理槽中抽吸处理液体并使处理液体返回至处理槽；及
处理部分还包括供给槽(6)，其设置在处理侧循环路径上，并能够接收由残渣除去部分净化的处理液体且将由残渣除去部分净化的处理液体供给至处理槽。
4.根据权利要求3所述的预处理设备，其中：所述净化部分还包括：
除尘部分(2)，其用于从用以清除油渍和进行化学转化处理的处理液体中除去灰尘；
用于从处理液体中除去油分的除油部分(4)。
5.根据权利要求4所述的预处理设备，其中：所述除尘设备(2)和清除油渍部分(4)设置在用于使处理液体从预处理槽循环至液体容器部分的循环路径(11，12)中。
6.根据权利要求3～5中任意一项所述的预处理设备，其中：所述净化部分还包括分离部分(5，201)，其用于接收用以清除油渍和进行化学转化处理的处理液体，并分离处理液体中的极性有机溶剂和水分。
7.根据权利要求2所述的预处理设备，其中：所述液体容器部分还包括漂洗槽(8)，该漂洗槽设置在处理槽之后的阶段中且用于存储漂洗液体。
8.根据权利要求7所述的预处理设备，其中：所述回路部分包括：
回路件(17)，其用于形成漂洗返回路径(13)，以使漂洗液体从漂洗槽返回至净化部分；及
回路件(11a，11b，11c，12a，12b，111a)，其用于形成循环路径(11，12)，以便使处理液体从处理槽循环至液体容器部分。
9.根据权利要求8所述的预处理设备，其中：所述净化部分还包括：
除尘部分(2)，其设置在回路路径中且用于从用于清除油渍和进行化学转化处理的处理液体中除去灰尘；
除油部分，其设置在回路路径中且能够从处理液体中除去油分；及
设置所述漂洗返回路径以使漂洗液体从漂洗槽返回至净化部分，以便漂洗液体流过所有的除尘部分，残渣除去部分以及除油部分。
10.根据权利要求7所述的预处理设备，其中：所述净化部分包括：分离部分(5，201)，该部分设置在用于使处理液体从处理槽循环至液体容器部分的循环路径上，且能够接收处理液体并分离处理液体中的极性有机溶剂和水分。
11.根据权利要求10所述的预处理设备，其中：回路部分包括回路件，其用于形成漂洗循环路径以使处理液体返回至漂洗槽。
12.根据权利要求11所述的预处理设备，其中：
所述净化部分还包括除离子部分(7)，其设置在漂洗循环路径(12)上且用于从分离部分分离的水分中除去离子成分，并且使在从水分中分离出离子成分之后保存的脱离子水返回至漂洗槽。
13.根据权利要求12所述的预处理设备，其中：所述处理部分还包括用于将处理液体供给至处理槽的供给槽(6)；及
所述回路部分包括回路件(121a)，其形成了回路路径(121)，以使由所述除离子部分获得的脱离子水的至少一部分输送至供给槽。
14.根据权利要求11或12或13所述的预处理设备，其中：所述净化部分还包括：
除尘部分(2)，其设置在漂洗侧循环路径上且能够从用于清除油渍和进行化学转化处理的处理液体中除去灰尘；
除油部分(4)，其设置在漂洗侧循环路径上且能够从处理液体中除去油分。
15.根据权利要求11所述的预处理设备，其中：分离部分包括第一真空蒸馏设备(201)，其用于分离极性有机溶剂并将所述极性有机溶剂导引至所述处理部分，所述残渣除去设备包括第二真空蒸馏设备(202)，其用于从水分中分离出化学物质残渣并将水分导引至漂洗槽。
16.根据权利要求15所述的预处理设备，其中：处理部分还包括用于将处理液体供给至处理槽的供给槽(6)；及
所述回路部分包括一个回路件(121a)，其用于形成水回路路径(121)以便从第二真空蒸馏部分将至少一部分水分输送至供给槽。
17.根据权利要求10所述的预处理设备，其中：所述回路部分包括回路件(111a)，其用于形成溶剂回路路径(111)，以便使极性有机溶剂返回处理部分。
18.根据权利要求17所述的预处理设备，其中：所述回路部分包括回路件(11c)，以形成处理侧循环路径(11)，以便在不通过分离部分的情况下，使通过残渣除去设备净化的处理液体返回至处理槽。
19.根据权利要求18所述的预处理设备，其中：所述处理部分还包括用于将处理液体供给至处理槽的供给槽(6)；及
使供给槽与处理侧循环路径(11)和溶剂回路路径(111)相连，以使极性有机溶剂返回处理槽。
20.根据权利要求17所述的预处理设备，其中：所述回路部分包括回路件(12a，12b)，以形成漂洗侧循环路径，以便使水分返回漂洗槽。
21.根据权利要求20所述的预处理设备，其中：所述净化部分还包括除离子部分(7)其设置在漂洗侧循环路径(12)中且能够从通过所述分离部分分离的水分中除去含离子物并使在从水分中分离出含离子物之后剩余的脱离子水返回至漂洗槽。
22.根据权利要求20所述的预处理设备，其中：所述分离部分包括第一真空蒸馏设备(201)，其用于分离极性有机溶剂并将所述极性有机溶剂导引至所述处理部分，所述残渣除去部分包括第二真空蒸馏设备(202)，其用于从水分中分离出化学物质残渣并将水分导引至漂洗槽。
23.根据权利要求1所述的预处理设备，其中：所述净化部分包括用于从处理液体中除去灰尘的除尘设备(2)；所述除尘设备包括沉淀槽、离心式分离器和磁力分离器中的至少一个。
24.根据权利要求1所述的预处理设备，其中：所述净化部分包括用于从处理液体中除去化学物质残渣的残渣除去部分(3)；所述残渣除去部分包括一个用于末端过滤的过滤器，其用于使处理槽中处理液体的残渣浓度保持在等于或低于150ppm。
25.根据权利要求1所述的预处理设备，其中：所述净化部分包括用于从处理液体中除去油的除油部分(4)；所述除油部分包括加热型除油设备、聚结器型除油设备和超过滤型除油设备中的至少一个设备。
26.根据权利要求1所述的预处理设备，其中：所述净化设备包括用于通过全蒸发分离极性有机溶剂和水分的分离部分(5)。
27.根据权利要求26所述的预处理设备，其中：所述净化部分包括用于从水分中除去离子成分的除离子部分(7)；除离子部分包括：包含第一阳离子交换树脂的第一阳离子交换分部，包含阴离子交换树脂的阴离子交换分部(72)，包含第二阳离子交换树脂的第二阳离子交换分部(73)以及脱羧分部(74)。
28.根据权利要求27所述的预处理设备，其中：所述第一阳离子交换树脂为螯合阳离子交换树脂，所述阴离子交换树脂为苯乙烯强碱性阴离子交换树脂，所述第二阳离子交换树脂为苯乙烯强酸式阳离子交换树脂。
29.根据权利要求1所述的预处理设备，其中：所述液体容器部分还包括漂洗槽以及供给槽(6)，所述净化部分包括用于接收处理液体的真空蒸馏部分，以便分离出极性有机溶剂、水分和剩余的灰尘，并将极性有机溶剂供给至供给槽，将水分供给至供给槽和漂洗槽。
30.根据权利要求29所述的预处理设备，其中：真空蒸馏设备(20)包括用于利用喷漆中的干燥炉余热的部分(205)。
31.根据权利要求1所述的预处理设备，其中：用于清除油渍和进行化学转化处理的处理液体含有极性有机溶剂、水分和含离子物；极性有机溶剂为从由酒精、乙二醇醚和二甘醇醚构成的组中选择的极性有机溶剂；含离子物含有至少从由锌离子、磷酸离子、锰离子、镍离子和钠离子构成的组中选择的离子。
32.根据权利要求1所述的预处理设备，其中：预处理设备还包括：
用于从处理槽中接收处理液体的沉淀槽(50)；及
用于从沉淀槽中的处理液体分离不需要成分的净化设备(50，52，55)。
33.根据权利要求32所述的预处理设备，其中：所述净化设备包括超声振动机(51)，其用于振动所述沉淀槽以对沉淀槽提供超声振动，且能够从处理液体中分离油和化学物质残渣中的至少一种物质。
34.根据权利要求32或33所述的预处理设备，其中：所述预处理设备还包括用于从沉淀槽中的处理液体除去油的除油设备(52)。
35.根据权利要求32，33或34所述的预处理设备，其中：所述预处理设备还包括用于从沉淀槽中的处理液体除去化学物质残渣的化学物质残渣除去设备(55)。
36.根据权利要求1所述的预处理设备，其中：所述净化部分包括用于从处理液体中分离极性有机溶剂的真空蒸馏设备(420)，所述预处理设备还包括第一喷射区(424)，其设置在处理槽阶段之前的阶段中，且能够对被喷漆的工件(9)喷射所述极性有机溶剂。
37.根据权利要求36所述的预处理设备，其中：将所述真空蒸馏设备设置成能够从处理液体中分离出水，且所述预处理设备还包括第二喷射区(425)，该喷射区设置在处理槽阶段之后的阶段且能够将水喷射至被喷漆的工件。
38.根据权利要求36或37所述的预处理设备，其中：液体容器部分还包括漂洗槽(8)，其设置在处理槽阶段之后的阶段，且能够存储漂洗液体，且所述回路部分包括回路件，以形成将水从真空蒸馏设备(420)输送至漂洗槽的路径。
39.根据权利要求38所述的预处理设备，其中：液体容器部分还包括用于将处理液体供给至处理槽的供给槽，且所述回路部分包括回路件，其形成了将水从真空蒸馏设备输送至供给槽的路径。
40.根据权利要求36所述的预处理设备，其中：真空蒸馏设备(420)包括利用用于喷漆工艺的干燥炉的余热的部分(205)。
41.根据权利要求1所述的预处理设备，其中：所述预处理设备还包括喷射区，其设置在处理槽(1)阶段之前的阶段，且能够对将被喷漆的工件喷射用于清除油渍和进行化学转化处理的喷射液体。
42.根据权利要求41所述的预处理设备，其中：喷射区包括收集部分(859)，以收集在喷射区中喷射的喷射液体，并将喷射液体供给至净化部分。
43.根据权利要求42所述的预处理设备，其中：预处理设备包括管件，该管件用于将处理液体从液体容器部分输送至喷射区，以便将处理液体用作喷射液体。
44.根据权利要求41所述的预处理设备，其中：所述净化部分包括管件(859)，该管件用于将喷射液体从喷射区输送至用于净化喷射液体的部分。
45.根据权利要求41所述的预处理设备，其中：所述喷射区(850)包括用于以较高压力将喷射液体喷射至工件上的第一喷射区(850a)，以及第二喷射区(850b)，其设置在第一喷射区阶段之后的阶段中，且能够以低于所述高压的低压将喷射液体喷射至工件上。
46.根据权利要求1所述的预处理设备，其中：所述处理槽是浸渍槽，即将喷漆的工件浸入该处理槽的处理液体中，用以对该工件清除油渍和实现化学转化处理。
47.根据权利要求1所述的预处理设备，其中：即将喷漆的工件是汽车车体。
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