CN101163509A - 表面处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种表面处理设备，特别是用于金属或非金属物体(42)的上漆、涂覆、干燥和与此有关的预处理的表面处理设备，该设备包含一回路(44；144)，液体(40；140)在该回路内循环。按照本发明，为了对液体(40；140)杀菌，在回路内设置一用于以机械物理方法打开细胞膜的装置(54；154；254)。由此可以去除细菌而不产生抵抗杀菌的菌种。

Description

表面处理设备

技术领域

本发明涉及一种特别是用于金属或非金属物体的上漆、涂覆、干燥和与此有关的预处理的表面处理设备，该设备具有一回路，液体在该回路内循环。

背景技术

这种表面处理设备在现有技术中是众所周知的。它们用于以不同方法，例如通过涂抹油漆和其它涂层来处理物体表面。通常，这种设备包含多个用于不同处理工步——例如预处理、上漆和干燥——的单个处理工位。为此，金属物体但也可以是非金属物体的待处理物体借助于输送***从一个处理工位输送到另一个处理工位。

在各个处理工位中通常有较大量的液体循环流动。液体用于例如清洗工位，给物体除油或冲洗物体，或用作颜料载体。出于成本和环保的原因，这些液体一般在其第一次使用后不处理掉，而是在一回路内循环并输送给一再制装置。一般在液体被重新使用之前，在该再制装置内对液体进行机械和化学物理清洗。用这种方法使使用一次的液体不再需要完全更换。一般仅仅以这样的方式进行补充，即连续地或以一定的时间间隔输入少量液体，以补偿例如由于物体带出液体或由于蒸发造成的液体损失。

由于液体在回路内逗留时间长，在液体内可能滋生微生物。如果液体是热的——例如在电泳浸渍上漆时常常是这种情况，微生物滋生特别快。在该文中，微生物除了指细菌和其它单细胞生物外还指真菌和藻类。

如果这些微生物的滋生不受抑制，这些微生物会导致严重损害操作者的健康，甚至可能必须使设备停机。当喷射液体时，微生物特别容易转移到空气中，例如在清洗喷漆室时便是这种情况。

此外，存在这样的危险，即微生物积聚在表面上并因而例如堵塞具有小直径的过滤器或管子。如果微生物沉积在待处理物体的表面上，便可能损害处理结果，例如油漆疵斑。因为微生物在物体被输送时从一个工位传递到另一个工位，所以也存在这样的危险，即微生物被带入这样的区域——在这些区域内由于不利的化学和温度条件微生物得以超乎想象地繁衍。例如油漆浸渍池内的物质被微生物污染，可能使得需要花大成本地更换池内所含的液体。

因为每立方厘米大于10⁸个微生物的高微生物浓度可能比较迅速地形成，所以为了杀菌在液体内掺入生物灭杀剂，这里生物灭杀剂是指杀菌剂和杀真菌剂。通过生物活性有毒物质虽然能使微生物浓度保持得比较小，但是这种杀菌方法成本高。此外，生物杀菌剂是添加剂，添加剂同样可能损害处理结果并使废水的生物净化更困难。在采用生物化学药剂时，另一个问题是大量微生物形成有抵抗力的菌种的能力，这些有抵抗力的菌种——即使可能的话——也只能用新的并因此特别昂贵的药剂才能有效地去除。

发明内容

鉴于这种背景，本发明的目的是，改进表面处理设备，使得可以方便和低成本地在循环液体中减小微生物浓度。

按照本发明，所述目的通过这样的方法来实现，即为了对液体杀菌在回路内设置一用于以机械方式打开细胞膜的装置。

因此，不是用生物化学方法杀死微生物，而是施加机械作用力使得细胞膜不可逆转地打开，由此使细胞质从细胞中流出，从而导致其死亡。这种杀菌方法具有这样的优点，即除了被杀死的生物物质外，在液体中不会像用生物灭杀剂处理时的情况一样留下残留物。其次，这种以机械方式杀灭微生物可以成本较低和有效地进行。这种方法的另一个优点是，在借助于生物灭杀剂以生物化学方法杀菌的情况下会产生有抵抗力的菌种，而采用机械杀菌方法可最终去除微生物。最后，当液体是浑浊的或包含具有很强吸收力的颜料时，以机械方式打开细胞膜来杀菌也是有效的，这相对于迄今为止为了杀菌一直采用的用短波电磁射线例如紫外线照射来说是一个重要的优点。

用于以机械方式打开细胞膜的装置例如可以是一电穿孔(Elektroporation)装置，“电穿孔”的概念是指细胞在短时间内经受强电场的方法。在细胞膜上已经存在的极小的孔在电场作用下这样扩展，使得即使在电场衰减后它们也不能重新闭合。其前提条件仅仅是，电场具有足够的场强并且在维持时间长于一定的最小持续时间后撤除。

这种杀死生物细胞的方法可从H.Bluhm等人的发表于卡尔斯鲁尔(Karlsruhe)研究中心报导的3/2003，35期，第105至110页上的标题为“Aufschluβ und Abttung biologischer Zellen mit Hilfe starker gepulsterelektrische Felder(借助于强脉冲电场分解和杀死生物细胞)”的论文得知。迄今为止，在杀菌方面由例如在US2002/0144957A1中所述的废水处理设备净化废水受到普遍重视。但是，通过电穿孔杀死细菌和其它微生物比打开植物细胞——例如用在工业榨汁机中更难。

发明者发现，在生物废水的电穿孔中所述的困难在表面处理设备中不存在或仅仅在有限程度上出现。这例如与只有较小量的生物材料被从外部带入表面处理工位有关。但是，最重要的是，液体循环流动比较频繁，因而使得即使较小的杀菌率也足以将微生物浓度保持在非常低的水平。

也可以采用一气蚀装置(Kavitationseinrichtung)来代替电穿孔装置，该气蚀装置使液体这样加速，使得由气蚀引起的压力冲击打开细胞膜。气蚀的概念是指在例如当局部瞬时压力低于液体蒸汽压力时形成的减压区内在液体内部形成充气空腔。如果在流动的液体加速时压力下降到蒸汽压力以下，那么便形成蒸汽气泡，这些气泡在压力上升时内***裂，由此引起的体积的突然变化可能出现高达10000bar的压力冲击，该压力冲击可破坏细胞膜。

为了产生气蚀必须降低液体静压力。这可以通过加速液体流动来实现，正如例如在液体流过一狭窄部位时所出现的那样。加速也可以通过与快速运动的零件——例如泵的转子——的接触来实现。

回路可以特别是用来重新制备液体的再制装置的一部分，再制装置可以依次配设于一个或多个处理工位。在预处理工位，例如去油工位或者喷射或浸渍冲洗工位中经常使用热冲洗液工作，在这些冲洗液中微生物找到良好的繁衍条件。在设置在预处理工位下游的浸渍或喷漆工位中通常也设有用于重新制备循环液的再制装置，循环液既有油漆也有油漆清洗水。在例如电泳浸渍上漆槽内同样存在较高的温度，并且对槽液的杀菌特别关键，因为更换油漆会造成很大的费用。

附图说明

本发明的其它特征和优点从以下结合附图对一示例性实施例的说明中得知。附图中：

图1是一上漆生产线的预处理区的框图；

图2是在图1中所示的预处理区内的浸渍去油工位的纵剖视示意图；

图3是在图1中所示的预处理区内的喷射冲洗工位的纵剖视示意图；

图4是电穿孔装置的简化横截面视图，在该装置内产生电晕放电。

具体实施方式

图1以框图的形式表示一上漆生产线的总体以10表示的预处理区，在该生产线上给汽车白车身上漆。这里假设，预装的白车身借助于未画出的输送***沿箭头所示顺序从一个工位输送到另一个工位，并在那里用不同的方法进行处理。

因为制造白车身的板件在加压深拉之前上过油，所以白车身在到达预处理区10内时，被覆盖了一层薄的油膜。为了对白车身进行去油，设置了三个工位12、14和16，在这些工位上以公知的方法进行飞溅去油、喷射去油或者浸渍去油。

在去油工位12、14、16下游连接两个冲洗工位17、18。在工位20和22上进行浸渍活化或锌-磷化处理。在工位22下游连接三个工位24、26、28，在这些工位上用去盐的水冲洗白车身。在上漆工位30进行电泳浸渍涂覆，其中白车身浸在油漆池内并在一电场中涂覆。在上漆工位30下游连接两个超渗滤冲洗工位32、34以及一喷射冲洗工位36，在该工位上白车身再次用去盐的水冲洗，从而结束白车身在上漆生产线预处理区10内的预处理。

然后，在白车身离开上漆生产线之前，对其进行干燥、喷漆、再次干燥以及其它可能的处理。

在图2中给出了浸渍去油工位16的纵剖视示意图。浸渍去油工位16包括一装有热水40的浸渍池38。水40中掺入去垢剂，去垢剂有助于从浸入的白车身42上去除任何油迹。水40借助于泵50通过回路44不断地循环，如箭头所示。其中，水40流过一将水40加热的加热装置52。在回路44内还可以设置其它设备。其中例如可以考虑过滤元件或输入装置，可以用这些装置添加去垢剂或水，以补充白车身42从浸渍池38中带走的水。

在被加热的并含有油迹的水40中，细菌和其它微生物找到迅速繁衍的有利条件。这些微生物可能与车身42一起被带入后续处理工位，在这些工位上微生物可能会继续繁衍。

如果微生物浓度超过一定数量级，那么微生物便可能堵塞过滤器等等内的小孔或横截面小的管子并由此引起功能故障。此外，存在这样的危险，即微生物沉积在白车身42上并影响处理结果。

在浸渍池38内处理以后，将白车身42从水40中取出。这时白车身42与周围空气接触。这样，白车身42上的微生物可能转移到空气中，损害操作人员的健康。特别危险的病原体例如军团菌，甚至可能使得整个上漆生产线必须停工。

为了减小这种危险和损害，在回路44内设置一电穿孔装置54以杀灭水40中的细菌。在图2所示的示例性实施例中，电穿孔装置54位于泵50和加热装置52之间。然而电穿孔装置54也可以设置在其它位置，例如(沿流动方向)泵50的上游、加热装置52的下游或在一(有时特意为此设置的)旁通管道内。

适用于此的电穿孔装置是现有技术中公知的。关于这方面，参照开头所述的H.Bluhm等人的论文以及DE10144486C1。在电穿孔时可以选择的参数如脉冲振幅、脉冲持续时间、脉冲频率以及脉冲形状对杀菌效果有影响，并应与特定条件匹配。因为水40在回路44内连续循环，所以存在这种可能性，即在上漆生产线运行期间改变这些参数中的一个或几个，由此也可以杀死完全不同的微生物。

由于电穿孔，由泵50输送的水40中微生物密度可以减少几个数量级。由于连续循环，因而，微生物密度可以保持在这样低的数值，即，使得可以期望既不损害处理结果，也不危害健康。

代替电穿孔装置54，也可以设置一气蚀装置，在该装置内水40例如在一管道狭窄部位或借助于一叶轮等等急剧加速。由于急剧加速在水40中形成气泡，这些气泡在破裂时又产生强烈的压力冲击。这些压力冲击至少部分地打开微生物的细胞膜，由此实现与电穿孔装置类似的效果。

因为在图1所示的所有工位中采用液体，并将液体从原来的处理区内引出并在回路内重新处理，所以其中也可以以与如上面参照图2所述相同的方式使用电穿孔装置或气蚀装置。

图3极大简化地示出对于其它这些工位有代表性的喷射冲洗工位36的纵剖视图，在该工位上汽车车身在经过在工位32、34上超渗滤冲洗后用去盐的水140喷射。水140积聚在工位36的底部，并在回路144内重新处理。其中，在重新喷射到白车身42上之前，水140流经一泵150，一过滤和去盐装置156以及一电穿孔装置154。

图4示出电穿孔装置的可附加产生电晕放电的主要零件的横截面图。在一直径为d₁的第一管子260内同心地设置一直径d₂＜d₁的第二管子262。两根管子260、262构成电穿孔装置254的电极。管子260、262与一可产生高压脉冲的脉冲发生器264连接。

如果待杀菌的液体流过两根管子260、262之间的中间空腔，那么在管子260、262之间产生足够高的场强时会形成电晕放电，如图4中线266所示。电晕放电266加强了对流过中间空腔的液体的杀菌效果。这是因为电晕放电266在液体内形成自由基和其它化学侵蚀性物质，例如H₂O₂，这些物质以生物化学方法作用于细菌。

Claims (16)

1.一种表面处理设备，特别是用于金属或非金属物体(42)的上漆、涂覆、干燥和与此有关的预处理的表面处理设备，该表面处理设备具有一回路(44；144)，液体(40；140)在该回路内循环流动，

其特征在于：

在回路内设有一用来以机械物理方法打开细胞膜的装置(54；154；254)，以便对液体(40；140)进行杀菌。

2.按权利要求1所述的表面处理设备，其特征在于：所述装置是一电穿孔装置(54；154；254)。

3.按权利要求2所述的表面处理设备，其特征在于：所述电穿孔装置(54；154；254)的运行参数在所述表面处理设备运行期间可改变。

4.按权利要求2或3所述的表面处理设备，其特征在于：在所述电穿孔装置(254)内能够产生电晕放电。

5.按权利要求1所述的表面处理设备，其特征在于：所述装置为一气蚀装置，该装置使液体加速，使得由气蚀引起的压力冲击打开细胞膜。

6.按上述权利要求之任一项所述的表面处理设备，其特征在于：所述回路(44；144)是用于重新制备液体(40；140)的再制装置的一部分。

7.按权利要求6所述的表面处理设备，其特征在于：所述再制装置配设于电泳浸渍上漆工位(30)。

8.按权利要求6所述的表面处理设备，其特征在于：所述再制装置配设于设在上漆之前的预处理工位(12、14、16、17、18、20、22、24、26、28、30、32、34、36)之一。

9.按权利要求8所述的表面处理设备，其特征在于：所述预处理工位是一去油工位(16)。

10.按权利要求8所述的表面处理设备，其特征在于：所述预处理工位是一磷化处理工位(22)。

11.按权利要求8所述的表面处理设备，其特征在于：所述预处理工位是一冲洗工位(36)。

12.按权利要求11所述的表面处理设备，其特征在于：在冲洗工位(36)上用去盐的水冲洗。

13.按权利要求6所述的表面处理设备，其特征在于：所述再制装置配设于用来产生去盐的水的设备。

14.按权利要求6所述的表面处理设备，其特征在于：所述再制装置配设于用于喷漆的喷漆工位。

15.按权利要求14所述的表面处理设备，其特征在于：在所述再制装置中重新制备油漆清洗水。

16.按上述权利要求之任一项所述的表面处理设备，其特征在于：液体是水(40；140)或含水溶液。

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