從涂料組合物浴中除去金屬離子和污染物的自沉積系統的制作方法

專利名稱：從涂料組合物浴中除去金屬離子和污染物的自沉積系統的制作方法
技術領域：
本發明與1992年3月6日提交的題為“由自沉積組合物中分離多價金屬離子的方法和再生其中所用的螯合型離子交換樹脂的方法”的共同未決的專利申請07/847,543中共同轉讓的發明有關。這一共同未決的專利申請在本申請中全文引用作為參考，只要其中沒有任何與本申請矛盾的說法。
本發明的領域一般來說涉及其中的金屬離子累積一段時間且必須定期清除的化學浴，更具體地說，本發明涉及通過化學反應為材料(如金屬，包括鋼)的涂布提供油漆涂層的系統，在該系統中通過從中除掉在操作期間積累下的溶解和/或分散的多價金屬離子使自沉積組合物浴定期地得到穩定。
自泳和電泳是用涂料組合物涂布物體、特別是那些由金屬材料制成的物體的兩種已知方法。電泳效應通過使用電場來控制帶電的有機分子向作為通常是兩電極體系的一個電極的加工件的運動，造成電沉積。控制電流的大小和施加的時間以便將加工件涂布到所要求的厚度。自泳作用使得能通過控制帶負電或不帶的高分子量聚合物膠乳粒子的去穩過程和向例如有金屬表面的加工件沉積來進行自沉積涂布，該加工件的金屬表面經過化學處理產生帶正電的離子，它吸引反號的或不帶電的涂料組合物粒子。要涂布的部件通常是浸入到含有所要涂料組合物的涂布浴中。鐵、鋼、鍍鋅的金屬等加工件，至少其外表面通常可以用自沉積涂布法涂鍍。
進行自沉積涂布的系統的一個問題是，一段時間后，兩價或高價的金屬離子(多價離子)溶解和/或分散到浴中或自沉積組合物中，日益減低自沉積涂布過程的效率。隨著自沉積組合物中金屬離子濃度的增加，在加工件上形成的涂層的質量降低到某種程度，此時必須更換涂料組合物或自沉積浴，或者必須去掉浴的一部分并加入新的未沾污的涂料組合物，以便減小金屬離子的濃度，使自沉積涂布過程能夠繼續。先有技術中曾多次試圖從自沉積浴或涂料組合物中除掉金屬離子，以便更經濟地利用涂料組合物浴，并避免必須處置其中含有全部環境公害物的污染浴的問題。
1974年10月1日頒布的美國專利3,839,097(Hall等)提出，使用離子交換材料(例如離子交換樹脂)除掉金屬離子以穩定酸性水基涂料組合物。這種離子交換材料定期再生，以恢復其離子交換能力。為了完成離子交換材料的這種再生，將這些金屬離子用可以被要從涂料組合物中除掉的金屬離子置換的陽離子頂替和置換。在所給出的一個實施例中，先用水淋洗裝有離子交換材料小球的離子交換柱，回收柱中殘留的涂料組合物。隨后用去離子水流過柱子將它完全沖洗出。在所給出的這一實施例中，離子交換材料小球隨后用強酸水溶液再生，用于離子交換材料含有可置換的氫離子的場合。雖然在該文獻中提出了這種穩定涂料組合物浴的方法，并且還提出了另一種在離子交換柱內除掉離子交換材料小球的金屬離子、然后使金屬離子再生的方法，但是沒有展示或說明進行該方法的系統。對于本申請來說，Hall等的美國專利3,839,097中與本申請不矛盾的那些說法在本文中引用作為參考。
1991年4月17日公布的題為“電沉積浴的處理方法”的加拿大專利申請2,017,026提出一種連續或間歇地除掉裝在槽10內的一部分電沉積浴并使取出的這部分通過超過濾器16的方法。濾出的樹脂、顏料和其它高分子量組分送回到浴中。只是將超過濾液通過離子交換柱22以除掉超過濾液中的鐵和其它物質。將流出離子交換柱22的濾液送回到電沉積浴中，從離子交換柱22中除下廢產物并棄置之。用硫酸流過柱子使離子交換柱22再生。該文中只以很簡略的方式提到完成這一操作的系統。
1967年4月4日授予Mcvey的美國專利3,312,189展示了一種在金屬表面(如鋁)形成鉻酸鹽涂層的裝置。將一種含六價鉻離子和污染陰離子絡合物的水基酸性工作溶液涂在金屬表面上。使用一種流體流動控制系統使受控比例的處理溶液流過陽離子交換樹脂并將流出液送回到處理溶液或操作溶液中。使用電導率傳感器測量流出液的電導率，作為對流出液的電導率減小到低于未通過交換樹脂的溶液之上的某個預定增量的響應。一臺控制器利用電導率測定值來增加流過陽離子交換樹脂的溶液比例。為了滿足在本發明領域中公認的需要，本發明人設想并研制了一種基本上自動化的系統，用來從自沉積加工中所用的涂料組合浴中除掉污染物。在設計本系統時，發明人認識到需要做到基本上所有的自沉積浴或涂料組合物都被用在涂布部件上，而先有系統則由于使用一段時間后的沾污被迫丟棄自沉積浴而代價昂貴地浪費了大量自沉積浴。本發明人還認識到，需要提供一種大大減少對環境有害的廢產物生成的系統。通過設計一種基本上自動的自沉積加工系統，基本上全部利用了昂貴的自沉積浴或涂料組合物材料，達到了最佳經濟效果。
本發明人認識到，使合有顆粒物質(例如包含在自泳或自沉積浴中的膠乳和顏料)的化學浴通過離子交換(IEX)柱的作法與先有作法不同。本發明人設想了本系統以完成這一操作，并克服了先有技中諸如IEX柱被自泳浴堵塞等問題。
本發明的目的之一是提供一種改進的自沉積系統。
本發明的另一目的是提供一種改進的自沉積系統，它最大限度地利用了自沉積浴，并將有害的廢產物的生成減至最少。
本發明的又一目的是提供一種用來穩定化學浴的基本上自動化的系統，其中使用一個離子交換樹脂柱定期地除去浴中的金屬離子，并定期地清洗和再生該離子交換柱。
考慮到本發明的這些目的和其它目的，本發明提供一種用來定期穩定化學浴或自沉積浴的基本上自動的編程系統，其中將浴的全部或一部分流過多個過濾器和一個離子交換柱，以便從浴中除去于其中積累了一段時間的金屬離子和其它污染物。此系統還提供了將去離子水從供水槽自動地泵送流過離子交換柱的裝置，以便將處理過的浴從柱子送回到保存化學浴或自沉積浴的儲槽中。此系統利用再生劑酸流過離子交換柱以除掉被柱子從自沉積浴中捕集的金屬離子，定期地使離子交換柱再生。隨后，柱子用去離子水自動沖洗，除去離子交換柱中保留的殘余酸，從而制備好用于清除自沉積浴中金屬離子和污染物的另一循環的離子交換樹脂。廢水和廢的再生劑酸以對環境安全的方式自動地從系統送到處理廠中。在本發明的另一實施方案中，流過離子交換柱的酸可以收集在再用槽中，以便盡可能重新用來再生離子交換柱。將一臺控制器(例如微處理機)編程以控制閥門裝置和泵送裝置，用來以可控方式使自沉積浴或化學浴、去離子水及再生劑酸流過系統。使用一臺空氣操作的隔膜泵泵送自泳浴，以實現低剪切泵送。
下面參照附圖敘述本發明各種實施方案，其中相同的項目用一符號表示

圖1A和1B表示本發明一種實施方案的部分示意流程圖；圖2是表示本發明一種實施方案里提供警報指示的多個燈和/或可見指示器的部分電路示意圖；圖3表示本發明一種實施方案中多個開關的布置圖。
參看圖1，該圖中畫出了一個用來對化學浴、特別是自沉積組合物進行加工的系統，以便以定期和基本上自動的方式，通過使用螯合型離子交換樹柱30從中分離出多價金屬離子，并使螯合型樹脂30再生。如上所述，在1992年3月6日提交的題為“由自沉積組合物中回收多價金屬離子的方法和再生其中所用的螯合型離子交換樹脂的方法”的共用未決的有關專利申請07/847,543中，詳細說明和敘述了在本系統中使用的一種優選方法，該申請中與對本系統的說明不矛盾的部分在本文中引用作為參考。如其中所述，在自沉積系統中使用水基樹脂涂料組合物在浸于其中的金屬表面上形成固體濃度相當高的涂層。涂敷到金屬表面上的涂層的厚度通過改變金屬部件在涂布組合物中浸泡的時間長短和調節浴的成分(例如HF、FeF3和膠乳濃度)來控制。
雖然這里參照優選的自沉積法對本系統作出說明，但本系統不限于使用含聚合物的自沉積浴。本系統可以用來從很多類型的化學浴中定期地除掉可能隨時間積累的金屬離子。
通常，自沉積涂布法用來涂布金屬加工件，例如鐵、鋼和/或鍍鋅金屬。涂料組合物通常含有聚合物膠乳，它被加工成在溶液中形成帶負電的膠乳粒子。保持涂料組合物浴處于輕度酸性，以便與浸入的金屬加工件反應，使加工件表面結合上帶正電的金屬離子。結果，帶正電的金屬離子從溶液中吸引帶負電的膠乳粒子，造成膠乳粒子沉積在金屬加工件的表面上。涂層的厚度很薄，在此實施例中通常控制在0.5至0.7密耳，因此很小一份涂料組合物可以用來涂布大量的加工件。
在加工件自沉積涂布期間，來自加工件的金屬離子由于溶解而逐漸積累在涂料組合物中。隨著涂料組合物浴中的金屬離子濃度的增加，會達到對涂層質量有不利影響的程度。另外，金屬離子的濃度會增加到涂料組合物開始聚沉和變得不穩定的地步。因此，在達到發生這種不利影響之前，定期清除掉涂料組合物浴中積累的金屬離子很重要。
再參看圖1，一個用來除掉涂料組合物浴中金屬離子的系統包括一個裝有涂料組合物浴1的槽4。為示例說明起見，假定穿過涂料組合物浴1的加工件是鋼，而浴1包含有給定濃度的氫氟酸(HF)。在一項可任意選擇的實施方案中，使用浸沒在槽4中的傳感器3監測HF的濃度。信號線5由傳感器3傳遞一個電壓與HF濃度成比例的電信號。電導率傳感器129浸沒在槽4中的涂料組合物浴1中，提供指示浴1電導率大小的信號。排水管7的一端深浸在涂料組合物浴1中，另一端則連接到一個氣動泵P1的入口9。P1最好是氣動隔膜泵，因為在泵送自泳浴時要求低剪切。沖程指示劑組件11與泵P1連接，以便提供指示泵的各次沖程的信號SINI(通過壓力開關151)。監測在給定的操作循環期間泵的沖程次數，可以測量出通過泵的涂料組合物數量。在此實施例中，泵P1每次沖程泵出0.016加侖。泵P1的一個出口13經流體管線15連接到過濾器F1的入口17。過濾器F1的出口19則與自動氣動閥AV1的一端相連。注意流體管線15通過一個壓力計隔離器21與監測泵P1和過濾器F1之間壓力的壓力計PG1相連。另外，一個壓力探測器PS1通過壓力計隔離器跨接在過濾器F1上。在此實施例中，PS1代表一個常開型開關，當過濾器F1干凈時，在PS1兩端產生低壓。當過濾器F1變得堵塞時，PS1兩端產生壓差，其響應是關掉內部的可調可關(未畫出)，在此實施例中造成信號PR1從零伏狀態改變成+5伏，指示過濾器F1堵塞。因此，信號PR1是過濾器F1的入口17和出口19之間壓差超過預定水平的指示。另外，壓力計隔離器21將另一壓力計PG2連接到流體管線23上，測量過濾器F1的出口19與自動閥AV1一個口之間的壓力。
閥AV1的出口經過止回閥25和流體管線27與離子交換柱(IEX)29相連，并通過通常連接在管27一端上的另一流體通路31連接到與流體管線33的共用接頭上，管線33則連接在自動閥AV4和AV8的流體進出口之間。自動閥AV4的另一端則通過流體管線35連接到節流閥TV4的一端，后者的另一端與三通管37的一個口相連，三通管的另一口經過流體管線39與處理裝置(未畫出)相連。流體電導率傳感器41安裝在三通37上以便對經由它排放或流過的流體提供指示電導率的信號C3。
流體管線43的一端連接到閥AV4和TV4之間的流體通路35上，另一端則連接到自動閥AV3的一個口上。閥AV3的另一端通過流體管線45連接到流體管線47、49和32端點之間的共用接口上，以便通過流體管線47的另一端連接到離子交換柱(IEX)29的流體口上，通過流體管線32連接到自動閥AV6的一個口上，并通過流體管線49連接到自動閥AV2的一端。自動閥AV6的另一端通過流體管線34連接到節流閥TV2的一個口。節流閥TV2的另一個口經過流體管線36和與旋轉流量計40串聯的止回閥38連接到泵P3的出口42。止回閥38的方向安排成流體從旋轉流量計流向節流閥TV2。流體管線36還經由管線66與另一節流閥TV3的一個口相連，后者的另一個口經由流體管線65連接到自動閥AV8的另一個口上。
沖程指示器44連接到泵P3上，通過壓力開關153提供信號SIN2，指示在指定的操作循環期間泵P3的沖程次數，以提供對經由它泵送的流體的量度(本實施例中為0.016加侖/每沖程)。泵P3的入口65通常經由流體管線67和69分別連接到自動閥AV7和AV5的流體口上。自動閥AV5的另一流體口經由流體管線78連接，該管線有一個開口端于靠近裝有新的再生劑酸68(本實施例為HF)的槽T2的底部處。自動閥AV7的另一口經由流體管線90連接到抽水管或排水管79，該管79有一個自由端處在裝去離子(DI)水81的槽T1中靠近底部處。槽T1的作用是能儲存DI水，以便使廠內DI水的瞬時流動不足以供應IEX29對DI水需要的工廠內的系統能夠運轉。
泵P2有一個入口4通過流體管線10與裝有新鮮化學再生劑或酸的圓筒(未畫出)相連。出口12經由流體管線14與進料管91相連，用來在再裝料循環期間向槽T2中排放新的再生劑酸68。
一個電動操作的電磁閥SV11有一個流體口經由流體管線93與去離子(DI)水的加壓源(未畫出)相連。閥SV11的另一個流體口連接到流體進管線95，用來在再裝料循環中從管95向槽T1中排放DI水。
自動閥AV2的另一流體口經由流體管線97連接到過濾器F2的入口。過濾器F2的出口經由流體管線99連接到節流閥TV1的一個口上。使用壓力計隔離器21將壓力計PG5和壓力開關PS2都連接到流體管線99上(如圖所示)。PS2代表一個不施壓時常開型的開關(未畫出)。當F2未堵塞時，高的反壓使有關的信號PR2處于零伏。在本實施例中，PS2受F2堵塞引起的預定的壓力降的指揮，開啟內部開關使信號PR2由+5伏狀態改變到0伏。換言之，壓力開關PS2提供了指示流體管線99中或過濾器F2的出口處的壓力低于預定值的信號PR2。節流閥TV1的另一個口經由流體管線101與止回閥103的入口端相連，后者的出口通過流體管線105與三通接管107的一個口相連。在三通接管107上裝有電導率傳感器109，用來提供流過三通接管107的流體的電導率指示信號C2。三通接管107的另一端與進料管111連接，用來將處理過的涂料組合物送回到槽T4中，這將在下面詳細敘述。
本發明的另一實施方案(畫在部分剖視圖中)是可任意選擇的，包括一個用來裝放用過一次的再生劑酸113的槽T3。此實施方案還包括一個連接在流體管線67與69的共用接頭和自動閥AV9的一個口之間的流體管線115。自動閥AV9的另一個口連接到流體管線117的一端，管線117的另一端則位于槽T3的靠近底部處。流體管線119有一端與流體管線31和33的共用接頭相連，另一端則連接到自動閥AV10的一個口上。閥AV10的另一流體口連接著流體管線121，用來將用過一次的再生劑酸113排放到槽T3中，這將在下面敘述。
空氣源(未畫出)經由管123向過濾器F3的入口提供壓力可控的“車間空氣”，過濾器F3的出口則經由空氣壓力管線125分別與多個電磁閥SV1-SV10和SVP1-SVP3相連。這些閥被控制器127分別通過由控制器127在適當時候產生的電控制信號50-62逐個控制，這將在下面詳細敘述。當電磁閥SV1-SV10被逐個起動時，在本實施例中它們將開啟以分別提供壓力信號A、B、C、D、E、F、G、H、J和K，這些空氣壓力信號分別逐個地與自動氣動閥AV1-AV10耦連，以開啟這些閥。類似地，本實施例中當電磁閥SVP1、SVP2和SVP3由控制器127逐個起動時，這些閥將開啟，分別提供氣壓信號L、M、N，施加到泵P1、P2、P3上，起動這些氣動泵。
一個低液面探測器131位于槽T1內底部附近，用來提供槽T1內流體液面降到預定低液面以下的指示信號71。同樣，一個高液面探測器133位于槽T1內槽頂之下的預定液面處，在本實施例中用來提供一個+5伏的液面信號70，指示D1水面達到液面探測器133的位置。注意，在此實施例中與液面探測器131和133以及下面討論的其它探測器相連的開關是常開型開關。如本文所述，所有這些液面探測器在液體低于所連接的液面探測器的位置時，都產生一個零狀的液面信號，而當液面是處在或高于有關的液面探測器的位置時，產生+5伏的液面信號。
槽T2包含一個位于槽中靠近底部處的低液面探測器135，用來產生一個指示其中的酸降至探測器135位置以下的零狀的低液面信號74；一個中間液面探測器137在酸的液面降至該探測器位置之下時產生零狀的信號73；一個高液面探測器139位于槽T2的頂部，在本實施例中用來產生一個+5伏的液面信號72，指示槽內的酸達到探測器139的位置。按照與槽T2基本上相同的方式，槽T3包括一個用來產生低液面信號77的低液面探測器141、產生中等液面信號76的中等液面探測器和產生高液面信號75的高液面探測器145。
在自動控制圖1的系統期間，當需要不同的系統操作模式時，控制器127對液面信號70-77、閥狀態信號80-89、壓力信號PR1和PR2、電導率信號C1-C3以及沖程脈沖信號SIN1和SIN2作出響應，提供SV控制信號50-63。下面將詳細說明這些操作模式。
在本系統的一個工程樣機中，控制器127裝有一個AllenBradley SLC-500PLC微處理機(Allen Bradley公司制造，Milwaukee,WI)。節流閥TV1是一個GF314型隔膜式節流閥(George Fischer公司制造，Schaffhausen，瑞士)，用來流過含涂料組合物的流體。節流閥TV2和TV4是可調節的GF522型針型閥。節流閥TV3是一個可調節的GF301型Y-球形閥。液面探測器131、133、135、137、139、141、143和145是Thomas 4400型浮控開關探則器(Thomas公司制造)。閥AV1-AV10是帶有手動代用裝置的GF220型(George Ficher公司)。過濾器F1是一臺Sethco袋濾器(Met Pro公司Sethco分公司制造，Hauppauge,Newyork)。過濾器F2是一臺DBG-1型Sathco袋濾器。氣動泵P1、P2和P3由Marlow 1/2AODP型泵提供(Marlow ITT流體技術公司制備，Mid Land Park,New Jersey)。
離子交換柱29在本實施例中由直徑約12英寸、長38英寸的乙烯基酯塑料槽構成。其長軸垂直放置。離子交換柱29內裝滿適當的離子交換樹脂30，本實施例中為Amberlite IRC-718(Rohm&Haas公司制造，Pennsylyania)。合適IEX樹脂30的其它實例包括Miles/Bayer Lewatit TP-207、Purolite S-930、Sybron Ionac SR-5、Bio-Rid Chelex 20或Chelex 100、Mitsibushi Diaion CR11及其它類似的亞氨基二乙酸酯基樹脂。在本實施例中，樹脂30可以從流過離子交換柱29的涂料組合物1中除掉鐵和亞鐵離子。還有其它類型的樹脂用來除掉其它金屬離子，例如鉻或鋅離子。在本實施例中，再生劑酸68是濃度大于1％的氫氟酸。
電磁閥S V1-SV10由Burkett 470型閥(ohio Components,Parma,Ohio)構成。電磁閥SV11是一個由來自控制器127的電信號63控制的電動操作的電磁閥。在樣機系統中使用的其它部件是容易得到的典型標準部件。還要指出，上面對樣機系統指出的實際部件并不意味著限制，任何合適的代用品均可使用。
自動氣動閥AV1-AV10各自分別包括一對輸出信號或閥狀態信號80-89，用來提供指示閥門現行位置的活動信號也即指示閥門是開或關。如圖所示，控制器127通過監測這些信號對80-89判斷出各閥門的狀態。作為監測這些信號的結果，控制器127在適當時間輸出電磁閥控制信號50-63，用來進行各種模式的本系統操作。另外，控制器127可以通過監測這些信號檢驗閥AV1-AV10的適當操作。
在本發明的另一實施方案中提供了一個目視的警報系統。控制器127驅動一排繼電器158，用來在適當的時間起動有關的繼電器，通過L18提供燈信號L1。在圖2中，燈160-177分別燈信號或電壓L1-L18作出反應，點亮，提供一個有關代表信息的可見指示，根據所示的各自符號，指示一個具體部件或系統運轉，或者顯示一個有故障的部件或系統運轉。在此實施例中，標有“R”符號的燈是紅色的，標“G”的燈是綠色的，標“Y”的燈是黃色的。但是，對于燈160-177，可以使用任何所希望的組合顏色。在一項實施方案中，如圖2所示，燈160-177各自與后照光顯示板180的信息顯示160’-177’相關聯。或者是，在另一實施方案中，燈160-177裝在一個顯示板上，各自分別與有關的印制警報或部件操作信息160’-177’相鄰，如后照光面板180所示。在這種替代的實施方案中，燈160-177分別被起動，點亮相鄰的信息顯示160’-177’。在本系統的工程樣機中采用后一實施方案。在本實施例中設置了警報，以便不熟練的操作人員能排除在系統操作期間可能發生的問題。
在圖3中畫出了與控制器127連接的7個開關SW1-SW7。在本實施例中，開關SW1-SW3和SW6是三位旋轉開關。開關SW4是兩位旋轉開關。開關SW5是常閉型按鈕開關，開關SW7是常開型按鈕開關。這些開關通常位于系統中的控制面板上。如圖所示，開關SW1、SW2、SW3和SW6的觸點“a”、“b”和“d”與控制器127相連。開關SW4的觸點“a”和“c”與控制器127相連。開關SW5和SW7的觸點“a”和“b”與控制器127相連。
現在說明控制器127對開關SW1-SW7的不同位置作出反應的程序。開關SW1在控制面板(未畫出)上標志成“再生/DI水泵開關P3”。當此開關的手柄182轉動成觸點“a”和“b”電學上連接時，SW1是處在所標明的“開”位置。控制器127的響應是起動電磁閥SVP3，打開此閥門使空氣壓力信號N施加到泵P3上，起動該泵。但是，這一作用僅在開關SW3由于其手柄186轉動至觸點“a”與“d”或觸點“a”與“b”電學連通而工作時才能發生，開關SW3標記成“系統控制”。如果開關SW1的手柄182位于其觸點“a”和“c”電學上不連通的位置，則指定為“關”位，此時泵P3不能起動。當柄182轉動成觸點“a”和“d”電學上連通時，此位置稱為“自動”位置，用于編程序的泵3在所編各種程序中的適當時刻起動。
開關SW2稱為“涂料泵P1”開關。當它的手柄184轉動成有關的觸點“a”和“b”電學上連通時，該開關處在標明“開”的位置，條件是系統控制開關SW7不是處在“關”的位置(手柄186使觸點“a”和“c”電學上連通)。當開關184轉動成觸點“a”與觸點“c”電學上連通時，這稱為SW2的“關”位。此時泵P1不能起動。當開關手柄184轉成觸點“a”和“d”電學上連通時，這稱為“自動”位置，此時泵P1可以在系統自動操作期間的適當的編程時間起動，這將在下面敘述。
開關SW3稱為“系統控制”開關。當其手柄186處在使其觸點“a”和“b”電學上連通的位置時，這稱為“自動”位置，控制器127作出的響應是使系統處在自動操作狀態。當開關SW3的手柄186轉動成有關的觸點“a”和“c”電學上連通時，該開關是處在“關”位，阻止系統工作。當手柄186轉動成有關的觸點“a”和“d”電學上連通時，這稱為“按扭起動”位置。當開關SW3處于此位置時，控制127被設計成響應按扭開關SW7的觸發，其作法是壓下它的按鈕觸點194以使有關的觸點“a”和“b”相連通。控制器127的程序被編制成響應后一開關操作，開始涂料組合物1的一個處理循環，這將在下面詳細敘述。再參看“系統控制”開關SW3，當此開關藉助轉動其手柄186使觸點“a”和“b”電學上連通而處在“自動”位置時，涂料組合物1的處理過程將按編制器程序以預定的時間間隔周期性地重復進行。當“系統控制”開關SW3因手柄186處在使有關的觸點“a“和“c”電學連通而處在“關”位置時，系統處在手動操作模式，操作循環將會停止。但是，控制器127被編制成對此作出響應，先檢驗確定是否在離子交換柱29中保留有任何油漆或涂料組合物1。如果答案是“是”，則控制器127被編制成繼續這部分系統操作程序，以便將涂料組合物泵送通過離子交換柱29。如果控制器127確定，對于當系統開關SW3系統到它的“關”位置而停住的操作稈循環，涂料組合物1經過離子交換柱29的泵送事先已經停止，則控制器的程序被編制成開始一次用去離子水中81沖洗離子交換柱的操作循環，這將在后面詳細敘述。在這一沖洗循環之后，控制器127被編制成清除自身以便使系統內的所有參數復位，準備對“系統控制”開關SW3作出響應，開關SW3的操作或是通過將其手柄186移動到觸點“a”和“d”相連通的位置、從而使開關SW3處在它的“按鈕起動”位置，或是通過將手柄移至觸點“a”和“b”電學連通、從而將SW3置于“自動”位置。當“系統控制”開關SW3如上所述移動到它的“按鈕起動”位置時，在此實施例中隨后將控制器127編程為對“開始清除程序”的按鈕開關SW7的起動作出反應。
開關SW4稱為“再生劑化學泵P2”。在此開關的“關”位置，手柄188位于有關觸點“a”和“b”電學連通的位置。在此“關”位置上，泵P2不能起動，控制器127被安排成重新設置一個用新的再生劑酸或化學再生劑68將槽72再充滿的循環，這將在下面詳細敘述。當開關SW4的手柄188轉動到觸點“a”和“c”電學連通時，開關SW4處在特指的“自動”位置。在此位置上，泵P2可以在控制器127控制下起動，以便用新的化學再生劑或酸再注滿槽T2。當控制器探測到槽內的液面到達預定的充滿高度時，它將關掉泵P2。在此實施例中，控制器127被設計成在任何情況下都不能使泵在指定的再充液循環中工作30分鐘以上。
開關SW5稱作“緊急停車”開關。當按下此開關的按鈕190時，有關的觸點“a”和“b”之間的電學連接斷開，開關SW5機械地保持這一位置。將控制器127設計成如下響應緊急停車開關SW7的操作先檢查該開關是否由于向外拉出已經手動地回到它的不能工作的位置，在這種情形如果一個處理循環已被中斷，則該循環將從它原先中斷的地方重新恢復。但是，如果控制器127確定“緊急停車”開關SW5保持起作用，則系統的運轉將中止，但系統將不到零位。接著，所有警報(下面將詳細敘述)都將被清除，但是出口壓力低警報160、160’、高壓差警報161、161’、無泵流警報164、164’和閥故障警報163、163’除外。隨后，如果“緊急停車”開關SW5被解除作用，則控制器127將如上所述地恢復先前中斷的操作循環。
開關SW6稱作“補充DI”開關。此開關有三個位置，一個是手柄192轉動到觸點“a”和“b”電學上連通的位置，稱為“開”位置。當接觸手柄192轉動到觸點“a”和“c”電學上連通時，構成“關”位置。最后，隨著手柄轉動到有關的觸點“a”和“d”電學上連通時，構成“自動”位置。當此開關位在它的“開”位置上時，控制器127作出的響應是輸出控制信號63以起動或開啟電磁閥操縱的閥門SV11，使去離子水能開始再注入假定需要注入的槽T1中。如果開關SW6處在它的“關”位置，則控制器127被安排成阻止閥SV11的操作。當開關SW6置于其“自動”位置時，控制器127被安排成在由液面探測器133探測到的槽T1內的DI水液面低于充滿高度或液面時打開閥SV11。在這樣的再充液期間，本實施例將控制器127安排成當探測信號70指示槽T1已被充滿時就關閉閥SV11。
開關SW7稱為“開始清除程序”按鈕。當按下這個瞬時接觸按鈕開關時，控制器127被設計成對觸點“a”和“b”經由接觸按鈕臂194的電學連通作出反應，先檢驗確定是否“緊急停車”按鈕開關SW5被按下或起作用。如果回答是肯定的，則控制器127的編制程序將開動或點亮所有的面板燈160-177，警告操作人員“緊急停車”按鈕SW5除了對控制器起燈試驗信號的作用之外還被開動。但是，如果“緊急停車”按鈕SW5不是被這樣開動，則控制器127隨后將檢驗確定是否“系統控制”開關SW3定位在它的“按鈕起動”位置上。如果答案是肯定的，則控制器127將起動一個完整的處理涂料組合物1的循環，以便從中除去金屬離子。但是，如果回答是否定的，則控制器127的程序編制成檢驗確定系統控制開關是否處在它的“關”位置。如果回答是肯定的，則控制器127將進行一次閥門故障試驗。氣動閥AV1-AV10各裝有一個相連的燈(未畫出)，當任何一個相連的閥經試驗證實是不能工作時，控制器127會以閃爍或閃光的形式起動燈。或者是，如果控制器127探知“系統控制”開關SW3未處于它的“關”位置，而是在其“自動”位置，則控制器將開始重復的或周期性的處理涂料組合物1的循環。
現在將說明系統的操作。控制器127包括一個微處理機，其程序被編制成，通過定期地使一部分槽T4中的涂料組合物流過離子交換柱29(按箭頭6所示的向下流動方向)并在處理后回到槽T4，使涂料組合物浴1得到穩定。為了將系統設定成自動操作模式，首先必須進行操作方法或模式的初始化。操作模式的初始化步驟如下1．手動放置再生泵開關SW1關處在“自動”位置。
2．手動放置涂料泵開關SW2在其“自動”位置。
3．手動拉出“緊急停車”開關SW5至其不起作用的位置。
4．手動放置再生劑化學泵開關SW4至其“自動”位置。
5．手動放置補充DI開關SW6至其“自動”位置。
6．控制器127檢驗高液面符號70的狀態，以確定槽T1中的DI水液面是否處在高液面處。如果不是，控制器127的程序將向閥SV11施加控制信號63，以便用DI水將槽T1再充滿，直到探測到液面信號70，隨后終止信號63，繼續下一步驟。
7．控制器127檢驗液面信號74的存在以確定槽T2中的新的再生劑酸是否高于預定的低液面如果不高，則控制器127將產生控制信號61，用以開啟電磁閥SVP2，向泵P2供應空氣信號M，以便起動泵將酸再充入槽T2中。當控制器127測到液面信號72的存在時，控制信號61終止，關閉閥SVP2，從而關掉泵P2。
8．手動設定系統控制開關SW3至其“自動”位置或“按鈕起動”位置，或者留下開關SW3在其“關”位置。
9．如果系統控制開關SW3處在它的“關”位置，則系統是在手動操作模式，重新復位以開始一個涂料組合物的處理循環。
10．如果系統控制開關SW3不是在其“關”位置，它是否在“按鈕起動”位置？如果答案是肯定的，則進行下一步驟；如果答案是否定的，開關SW3在“自動”位置。進行到步驟14。
11．手動按下“開始清除程序”開關SW7，使系統運行以下的全部工藝程序一次，然后停止程序進行，使系統回到“備用”狀態。
12．使泵P1、P2和P3斷電，將分別用于P1和P3的沖程計數器11和44復位。
13．將閥AV1-AV8順序地循環以試驗其操作，在進行涂布浴1循環的下一操作模式之前，將所有的閥操縱器都復位到“關閉”位置。
14．如果“系統控制”開關SW3是在其“自動”位置，控制器127的內在程序將自動地和定期地使系統運行一個“進料/再生程序”，此程序將在每次操作循環后重復預定的小時數。
15．在預定的時間后，回到步驟12，完成步驟12和13，并進行下一模式-操作模式Ⅱ。
在操作的初始化模式Ⅰ之后，控制器127的程序編制成進行操作模式Ⅱ，以便經過以下步驟使涂料組合物1沿向下流動方向(見箭頭6)經過離子交換柱29進行循環1．為開始DI水從IEX柱29中被代替的過程，產生控制信號50和52以分別打開閥門AV1和AV3。
2．產生開啟閥門SVP1的信號60，以提供起動泵P1的空氣信號L，泵1將預定加侖數的涂料組合物1泵送到IEX柱29，從中頂替走DI水(由計數信號SIN1的脈沖檢測出每個沖程代表0.016加侖)。
3．泵P1由T4中抽出涂斷組合物浴或油漆1，經過過濾器F1進料，以除掉油漆1中聚結人油漆和小塊，保護IEX柱19。
4．檢測信號PR1的電壓大小，以查明過濾器F1有無任何堵塞。
5．涂料組合物1流過閥AV1和止回閥25，并由此沿下流方向6進入IEX柱29，當它進入IEX柱29時頂替走DI水。
6．被頂替走的DI水從IEX柱29經由閥AV3和節流閥TV4流走(后者人工設定成預定的流速)。
7．將頂替出的DI水經由三通接管37排放到廢水處理設施，或者收集進行廢水處理。
8．終止控制信號52以關閉SV3，從而終止空氣控制信號C以關閉閥AV3，但保持閥AV1開啟。
9．起動程序，以便進行涂料組合物浴或油漆1循環通過IEX柱29并將處理過的油漆1送回槽T4的步驟。
10．產生打開閥SV2的控制信號51，以提供空氣控制信號B打開閥AV2。
11．將涂料組合物1從槽T4經由泵P1、過濾器F1、閥AV1、節流閥25循環，沿6下流經過IEX柱29、閥AV2、過濾器F2、節流閥TV1(用于得到給定流速)、止回閥103、三通接管107，排放回到T4。
12．監測信號PR1的電壓大小以判斷過濾器堵塞情況，如果PR1達到例如+5伏，則觸發警報燈L2通過操作人員在完成從涂布組合物中除掉金屬離子的這一循環更換過濾器F1。
13．監測壓力信號PR2的電壓大小，如果信號達到例如+5伏，則觸發警報燈L1通知操作人員在這一處理循環完成后更換過濾器F2。
14．在對泵P1計數了預定次數的沖程之后，表明已有預定數量的涂料組合物通過IEX柱29，終止控制信號60以關掉泵P1。
15．將軟件程序中的計數器(未畫出)復位，它由于沖程計數器11而遞增。
16．終止控制信號50以關閉閥AV1。
17．執行模式Ⅲ。
下一個操作模式(模式Ⅲ)包括編程的控制器按以下步驟用去離子水沖洗IEX柱291．為開始從IEX柱29中頂替走殘留的涂料組合物1，繼續產生控制信號51以保持閥AV2開啟，同時產生控制信號56和57，分別使閥SV7和SV8開啟，各自產生空氣信號G和H，它們又分別使閥AV7和AV8開啟。
2．產生控制信號62以打開閥SVP3，產生空氣信號N以起動泵3。
3．從槽T1中抽出DI水，經過閥AV7、泵P3、旋轉流量計40、止回閥38、設定為給定流速節流閥TV3、閥AV8，沿下流方向6進入IEX柱29，以便將其中殘留的涂料組合物經由閥AV2、過濾器F2、節流閥TV1、止回閥103和三通接管107強制排放到槽T4中。
4．在這一循環期間，監測壓力信號PR2，如果該信號改變狀態，例如從0變至+5伏，測觸發警報燈L1通知操作人員在完成這一操作循環后更換過濾器F2。
5．通過監測信號SIN2，計數泵P3的沖程次數，以確定何時進行步驟6。
6．終止控制信號51以關掉閥門AV2，同時維持控制信號56和57以保持閥AV7和AV8開啟。
7．起動下一步循環以便用DI水沖洗IEX柱29，其作法是先產生控制信號52以打開閥門SV3，產生空氣控制信號C，打開閥門AV3。
8．計數有關的沖程指示器信號SIN2的脈沖數，同時從槽T1中抽出DI水2，經過閥AV7、泵P3、旋轉流量計40、止回閥38、節流閥TV3、閥AV8，沿下流方向6穿過IEX柱29，由該處經閥AV3、節流閥TV4、三通接管37從系統中排放出去以便處理。
9．在指定數量的DI水2已流過IEX柱29之后，終止控制信號62以關掉P3。
10．終止控制信號52、56和57以便分別關掉閥AV3、AV7和AV8。
11．執行模式Ⅳ(如果使用的話)，否則執行模式Ⅴ。
在本發明的一項可任意選擇的實施方案中，隨后進入第四個操作模式，通過先將用過一次的酸113從槽T3經IEX柱29沿下流方向(見箭頭6)循環來開始IEX柱29內的樹脂再生過程。這一任意選擇的模式Ⅳ包括以下步驟1．監測液面信號75、76和77，如果在電模式期間的任何時刻槽3中用過的酸的液面降至預定的低液面(由液面信號77指示)以下，則終止這一操作模，轉入模式Ⅴ。
2．產生控制信號58以打開閥門AV9。
3．產生控制信號57以打開閥門AV8。
4．產生控制信號52以打開閥門AV3。
5．產生控制信號62以起動泵P3。
6．監測SIN2以使計數泵P3的沖程次數達到預定的沖程次數，從而使預定數量的用過的酸113從槽T3進行循環，經過的流程依次包括閥AV9、泵P3、旋轉流量計40、止回閥38、節流閥TV3、閥AV8、IEX柱29(下流循環6從中穿過)、閥AV3、閥TV4和三通接管37，再用的酸113由三通接管37從系統中排入出去以便處理。
7．在達到預定的泵3沖程次數或槽T3中用過的酸的液面降至低液面時(在本實施例中由液面信號77由+5伏變至0伏指示)，終止控制信號62。
8．終止控制信號58以關閉閥門AV8。
9．終止控制信號52以關閉閥門AV3。
10．繼續產生控制信號55，立即進行模式Ⅴ，模式Ⅴ保證了新的再生劑酸68從槽T2經由IEX柱29循環(見箭頭6)，以便通過從樹脂30中除去金屬離子完成裝在離子交換柱29內的樹脂30的再生。如果不采用本發明的包括一個用過的酸槽T3以便用用過的酸113開始IEX柱29中樹脂30再生過程的實施方案，則在模式Ⅲ之后立即進入操作模式Ⅴ，來自槽T2的再生劑酸68在流過IEX柱29之后從系統中排放出去以便處理。操作模式Ⅴ的步驟如下1．產生控制信號52以打開閥門AV3。
2．產生控制信號54以打開閥門AV5。
3．產生控制信號57以打開閥門AV8。
4．產生控制信號62以起動泵P3，將新鮮的再生劑酸68從槽T2經由IEX柱29沿下流方向(見箭頭6)循環。
5．監測信號SIN2以計數泵P3的沖程次數，確定何時有預定數量的新的再生劑酸68通過了IEX柱29并從三通接管37中排放出去用于廢液處理，此時終止控制信號62以關掉泵P3。
6．將沖程計數器44復位。
7．終止控制信號52以關閉閥門AV3。
8．終止控制信號54以關閉閥門AV5。
9．繼續產生控制信號57以保持閥AV8開啟。
通過編程的控制器127提供模式Ⅵ-A，以便用DI水沿下流方向6淋洗IEX柱29并從系統中排放掉淋洗水用于廢水處理。如果采用的本發明實施方案包括一個用過的酸的槽T3和使用用過的酸113開始IEX柱29中樹脂30的再生，則最初從IEX柱中排放出的溶液被循環到槽T3以便將槽中再裝滿用過的酸113，以后從IEX柱29中循環出的任何溶液則排放掉進行廢水處理。模式Ⅵ-A包括以下步驟1．產生打開閥門AV7的控制信號56。
2．如果不采用其中包括槽T3以便能利用用過一次的酸113的實施方案，則執行步驟11，否則執行下一步驟。
3．產生打開閥門AV10的控制信號59。
4．產生起動泵P3的控制信號62。
5．監測信號SIN2以計數泵P3的沖程次數，以便監測從中泵送出的DI水數量。
6．監測液面信號70和71，以探測槽T1內DI水2的液面。
7．如果在預定數量的DI水通過IEX柱29之前，液面信號71至少有三分鐘不能產生，則終止控制信號62以關掉泵P3，產生控制信號63以打開閥SV11向槽T1中重新注入DI水，直到液面信號變成“高”，此后終止控制信號63，再發出控制信號62以便再開動泵P3，進行余下的沖洗循環。
8．監測液面信號75、76主77，以便跟蹤槽T3中用過的酸的液面。
9．在探測到液面控制信號75被觸發、說明槽T3中充滿了用過一次的酸113，或者計數了預定次數的P3沖程、說明已有預定數量的再生劑酸通過IEX柱29到達槽T3時，終止液面控制信號。
10，當槽T3中已再滿用過的酸時，終止控制信號59以關閉閥AV10。
11．產生控制信號52以便打開閥門AV3，改變溶液的目的地為廢液處理。
12．產生控制信號62以起動泵P3。
13．繼續監測沖程信號SIN2以累積泵3的額外沖程計數。
14．在預定數量的DI水2已通過IEX柱29之后終止傳給泵P3的控制信號62。
15．終止控制信號52和57以關閉閥AV3和AV8，結束下流淋洗模式Ⅵ-A。
通過控制127提供模式Ⅵ-B，以便用DI水沿上流方向8淋洗IEX柱29并將淋洗水從系統中排放走用于廢水處理。這一上流沖洗操作是在預定的DI水流速下進行的以使IEX柱29中的離子交換樹脂30流態化，基本上除掉IEX柱29中的外來顆粒物。用這種方式，防止了在多次操作循環后外來顆粒物的積累造成IEX柱的堵塞。應該注意，在本系統的一種工程樣機中，IEX柱29的頂部擴散器被改裝成有更多的孔和開口以及曲折的流體通道，以確保聚結的膠乳材料通過并流出IEX柱29，而離子交換材料30則留在其中。模式Ⅵ-B包括以下的編程步驟1．產生控制信號51以打開閥AV2。
2．產生控制信號53以打開閥AV4。
3．產生控制信號56以打開AV7。
4．產生控制信號62以起動泵P3。
5．監測信號SIN2以計數泵P3的沖程次數，監測從中泵過的DI水的數量。
6．監測液面信號70和71以檢驗槽T1中DI水2的液面。
7．如果在預定數量的水通過IEX柱29之前液面信號71變成零伏，則中止控制信號62以關掉泵P3，產生控制信號63以打開閥SV11將槽T1用DI水再充滿，直到液面信號70變成+5伏，此后終止控制信號63，再發出信號62使泵P3重新起動，進行余下的淋洗循環。
8．在預定數量的DI水2通過IEX柱29之后，終止控制信號62。
9．終止控制信號51、53和56以關掉閥門AV2、AV4和AV7。
浴穩定操作模式，特別是模式Ⅰ至Ⅵ，提供了一個處理涂料組合物1的全循環，用于除去其中的金屬離子并使IEX柱29中的樹脂再生。控制器127可以編制成自動操作模式，用于周期性地重復這些模式Ⅰ-Ⅵ，以穩定涂料組合物浴1。
注意，在為了使涂料組合物1經由IEX柱29循環以除去其中的金屬離子的模式Ⅱ程序設計中，根據特定的系統要求，可以將控制器127的程序設計成預定數量的涂料組合物1通過IEX柱29，然后進行模式Ⅲ，或者可將程序設計成能為系統提供經過IEX柱29循環的涂料組合物1，直至電導率信號C1和C2之間的差別減小到預定的水平，然后終止模式Ⅱ并開始模式Ⅲ。類似地，在模式Ⅵ操作中，控制器127的程序可以設計成用預定數量的DI水2沖洗IEX柱29，或者用DI水2連續沖洗IEX柱直到電導率信號C3降低到預定的最低值，說明在IEX柱29中未留下再生劑酸68或113。保證IEX柱29被徹底沖洗和完全清除掉所有的殘余酸特別重要，在其中的高濃度殘余酸作用下，會造成涂料組合物1在IEX柱29內聚結，堵塞該系統。
控制器127的程序還編制成能提供一種試驗多種類型警報的操作模式。現在詳述試驗程序。注意程序編制成只在體系控制開關SW3處在其“自動”或“按鈕起動”位置時試驗程序才能運行。有8種不同的試驗模式，其中大多數除自動操作外需要手動操作。
試驗模式1規定起動燈160、點亮后照光面板顯示器160’(如果使用的話)以指示“出口壓力低”。如前所述，這一警報表示在過濾器F2與TV-1之間的管線中測得的壓力低，意味著過濾器F2堵塞，必須更換。由控制器127探測到壓力信號PR2改變狀態，例如從+5伏到0伏，指示出口壓力低，從而發出警報。在這個第一試驗模式里涉及到的步驟如下1．如果泵P1起動了15秒以上，信號PR2仍在0伏水平上，則在本實施例中表示出口壓力低，發出燈信號L1以起動燈160和顯示器160’(如果用的話)。注意，此時也發出燈信號L10以起動燈169和相連的顯示器169’(如果用的話)-“警報燈”。還應注意，每當系統內任何單個警報被觸發時，燈169總會起動。
2．如果在指定的操作循環期間檢測到出口壓力低，則完成此操作循環，但不開始下一循環，直到問題得到改正；如果當時沒有進行操作循環，則在問題得到改正之前阻止新的循環。
3．如果需要大修，則人工改正引起警報的條件，將“系統控制”開關SW3轉向其“關”的位置使系統復位，然后回到它的先前的“自動”或“按鈕起動”位置。如果是后者，則按下開關SW7以重新開始操作循環。
4．如果不需要大修，則跳過緊接的上一步驟，將“緊急停車”按鈕SW5置于鎖住的壓下位置，以便停止所有的系統操作和功能。
5．手動檢查故障狀況并排除之。
6．在排除故障后，拉出“緊急停車”開關SW5以恢復系統被中斷的循環操作。
第二種試驗模式(“試驗模式2”)檢測過濾器F1是否已堵塞。此試驗模式包括以下步驟1．鑒測壓力信號PR1。
2．如果在起動泵P1期間PR1指示“高”15秒以上，則發出燈信號L2和L10，以起動燈161和相連的后照光顯示器161‘(如果用的話)以及燈169和相連的顯示169’(如果用的話)。
3．完成此操作循環，停止執行新的操作循環，直到故障排除。
4．如果故障容易排除，則排除故障并使用“系統控制”開關SW3將系統手動復位，作法是先置于它的“關”位，然后放在它在探測到過濾器F1兩邊高壓差之前的位置。
5．如果故障不易排除，則跳過前一步驟，手動壓下“緊急停車”開關SW5以停止系統的任何部分工作。
6．改換過濾器F1。
7．拉出“緊急停車”開關SW5的按鈕。
8．恢復在出故障期間中斷的操作循環。
第三種試驗模式(試驗模式3)提供了在開始操作循環之前檢驗溶液液面，包括以下步驟1．監視液面信號70-77。
2．如果在開始任何指定的操作循環前有任何液面不適合開始有關的操作循環，則發出燈信號L3以點亮燈162和相連的后照光顯示162’(如果用的話)。
3．如果液面隨后得到校正，則終止燈信號L3。
4．如果系統不是按為使浴穩定的模式Ⅰ-Ⅵ中之一操作，而且探測到槽T1、T2、T3中至少有一個的流體液面不合適，則發出燈信號L3以起動燈162及相連的后照光顯示162’(如果用的話)。
5．如果在3分鐘或某個編程預定的時間內，液面信號70和/或液面信號74以及/或液面信號77(假如任選地使用槽T3中的用過的酸)保持0伏，則表明DI水液面和/或槽T2中的新再生劑酸液面以及/或槽T3中用過的酸的液面不適合開始對涂料組合物浴1的處理，發出燈信號L3以接通燈162和連帶的后照光顯示162’(如果用的話)。
6．如果發出燈信號L3，則停止系統的起動。
7．手動按下“緊急停車”開關SW5，以便以安全的方式進行所需的系統維修。
8．手動排除在槽T1、T2和T3(如果用的話)中一個或多個流體液面問題。
9．手動拉出“緊急停車”開關SW5以使系統能夠運轉。
10．如果希望開始一個清除程序，手動壓下“開始清除程序”開關SW7。
11．回到步驟2。
下一個試驗模式(試驗模式4)是在如果某個氣動閥出故障的情況下進行檢測發并發出可見的警報。如前所述，自動閥AV1-AV10每一個都各自包括一對閥門狀態線80-89。在本實施例中，對于每對狀態線80-89。在本實施例中，對于每對狀態線80-89，當有關的閥是開著時，則一根線有+5伏信號，另一根為0伏信號；當有關的閥關閉時，則電壓水平符號相反。按著這種方式，控制器127能在系統操作的全部時間內監測閥AV1-AV10中任一個的狀態。換言之，閥AV1-AV10中任何一個的指定操作都會產生一個反饋信號送回到控制器127，指示該閥門目前處于開啟或關閉操作狀態，控制器127藉此確定此狀態是否是對該閥門所要求的狀態。試驗模式4的有關步驟如下1．監測閥門狀態線對80-89。
2．發出燈信號L4以點亮燈163和后照光顯示163’(如果使用的話)，表明閥AV1-AV10中某個閥已不能在10秒內(本實施例)產生閥狀態信號的變化，以發出改變一個或多個特定閥門狀態的控制信號。
3．在檢測和提供一個閥門故障警報后，關閉所有的自動閥，停止可能進行中的任何系統操作。
4．手動按下“緊急停車”開關，以便能進行維修，排除閥門故障。
5．手動轉動“系統控制”開關SW3至其“關”的位置。
6．壓下用于“開始清除程序I的按鈕開關SW7，同時“系統控制”開關SW3處于它的“關”位置，以找出出故障閥門(AV1-AV10)的位置。
7．控制器127將在出故障的氣動電磁閥處閃爍一只燈，指示有關的閥門有故障。
8．手動修理或更換AV1-AV10中出故障的閥門。
9．用DI水手動淋洗IEX柱29，排放淋洗水以便廢水處理。
10．手動轉動“系統控制”開關SW3至其“自動”或“按鈕起動”位置。
11．手動拉出“緊急停車”開關SW5按鈕。
12．手動壓下“開始清除程序”銨鈕開關SW7，以便從第一個步驟起重新開始一個加工程序。
下一個試驗程序是試驗模式5，如果在一個要求起動泵P1的程序中該泵變成不能運轉，則模式5檢測并點亮警報燈。此試驗模式的步驟如下1．監測信號SIN1以計數泵P1的沖程數。
2．每當泵P1被起動時就發出控制信號60。
3．作為對接收脈沖信號SIN1的反應，發出起動燈168及后照光顯示168’(如果用的話)的燈信號L9，以指示泵P1的起動。
4．如果在發出控制泵P1起動信號60的15秒或某個其它的預定時間內，檢測到的沖程信號SIN1的次數少于預定數目，則發出起動警報燈164及后照光顯示164’(如果用的話)的燈信號L5，提供關于泵P1故障狀況的警報(通常是排放管堵塞)。
5．如果泵P1的沖程速度超過每秒5個沖程或指示泵P1是在泵送空氣而非液體的某個其它的預編程速度，則發出起動燈164及后照光顯示164’(如果用的話)的燈信號15。在這種有故障狀態，燈162連續點亮，指示抽吸管線堵塞。
6．終止任何正在運行的系統過程，關掉所有的自動閥門。
7．按下“緊急停車”按鈕開關SW5。
8．手動方式進行維修，排除泵P1的故障。
9．手動拉出“緊急停車”按鈕SW5以恢復系統的運轉。
警報試驗模式6提供了控制器127監測泵P3操作的程序。有關的步驟如下1．監測沖程指示器信號SIN2。
2．按要求發出起動泵P3的控制信號62。
3．如果在起動泵P3的15秒或某個其它預偏程時間內未接收到預定數目的沖程信號SIN2，則以脈動方式發出燈信號L5以便閃爍或閃動燈164以及如果使用的有關的后照光顯示164’，提供在操作泵P3過程中的故障警報指示。
4．如果信號SIN2指示泵P3的沖程速度超過每秒5次或某個其它的預編程的速度，指示泵P3是在泵送空氣而非液體，則如前一步驟所示發生警報。
5．停止所有的系統操作。
6．手動推進或壓下“緊急停車”按鈕SW5。
7．進行維修，排除泵P3的故障。
8．拉出“緊急停車”開關SW5，恢復系統運轉。
下一個試驗模式是“試驗模式7”。此試驗模式用來在新再生劑酸槽T2中的酸68的液面降至預定水平之下時發出警報。試驗模式7的步驟如下1．如果再生劑酸槽T2中的酸68的液面降至預定的液面(如液面信號74從+5伏變至0伏所指示的)5秒鐘或其它某個預編程時間以上，發出燈信號16，以便起動燈165和有關的后照光顯示165’。
2．停止所有的系統操作。
3．手動按下“緊急停車”按鈕W5以進行維修。
4．手動改正再生劑酸槽T2中酸的液面。
5．拉出“緊急停車”按鈕開關SW5，恢復中斷的系統操作。
另一個試驗模式(試驗模式8)用于監測槽T2中新再生劑酸的液面68，以便在酸的液面超過預定水平時發出警報。試驗模式8包括以下步驟1．監測液面信號72。
2．如果液面信號72由0伏變至+5伏超過5秒鐘或其它某個預編程的時間，發出燈信號L7以接通燈166及后照光顯示166’(如果用的話)；還終止信號61以關掉泵P2。
3．繼續不中斷地進行加工。
4．人工檢查再生劑酸槽T2以保證安全狀態。
在某些應用中，液面探測器可以包含在槽T4中并監測之，以檢測在指定時刻涂料組合物浴1的液面。但是，在典型的自沉積系統中，因為涂在穿過涂料組合物浴1的加工件上的涂料組合物的涂層很薄，所以在長期使用中涂料組合物的液面變化很小。另外，涂料組合物材料很貴，這種自沉積工藝的典型用戶都采取特別的預防措施以保證涂料組合物1的最大利用。結果是，只利用對涂布組合物浴1的手動控制。
在本發明的工程樣機系統中，槽T1為90加侖，槽T2為140加侖，槽T3為30加侖，槽T4能容下至少27000磅涂料組合物1，需要一個至少3000加侖的槽。槽T4的尺寸也部分地由要用涂料組合物1涂布的加工件的尺寸和實際實施時所希望的生產速度決定。在樣機系統中，將鋼加工件浸沒在涂料組合物浴1中一段指定的時間以涂布加工件。結果，在使用一段時間后，鐵開始積累在涂料組合物中，造成其中的金屬離子過剩。
可以定期地人工滴定涂料組合物1以便確定何時開始處理涂料化合物的循環，以除去一部分金屬離子。當滴定測量結果達到對所用的特定涂料組合物和所涉及的金屬離子(如鐵、鋅或鉻)預定的水平時，開始處理循環。另外，在某些應用中可以不需要滴定測量。在這類應用中，開始處理循環的起點可以在與涂料組合物1涂布給定數量的特定金屬的使用程度有關的時間基礎上確定。
如前所述，各閥門AV1-AV10分別有一對閥門狀態信號線80-89，以便控制器127能監測閥門的操作。這些閥門都包括兩個監測接近度開關(未畫出)，一個用于沿有關的閥門狀態信號線發送指示閥門開啟的信號，另一個開關用來沿另一根有關的閥門狀態信號線發送指示閥門處在關閉位置的信號。在本發明的另一實施方案中，在浴穩定化的流水作業期間，控制器127的程序編制成在開始浴穩定化模式Ⅱ程序之前，依次將所有的閥AV1-AV10進行從關到開到關的循環，同時所有的泵均在“關”狀態，以便在開始實際操作程序將涂料組合物1循環流過系統進行處理之前，檢驗閥門以保證操作順利。
還應指出，電磁閥SV1-SV10的每一只都帶有一只內裝燈，分別用于指示有關的氣動閥AV1-AV10的適當操作。如果在閥AV1-AV10中任何一只發生故障，控制器127的內設程序將如上所述地使有關的閥上的燈閃爍。
如上所述，對于裝在系統內的復位的可視警報，與槽T1、T2以及T3(如果用的話)有關的警報在有關的槽內液面復原時自動復位。但是，壓力警報則要先失效、隨后用“緊急停車”開關SW5觸發來復位。另外，如前面給出的文字流程圖中所示，閥門警報只是將系統置于不工作狀態并檢修閥門時才能復位。
在本發明的優選實施方案中，選擇用在IEX柱29中的樹脂30特別關鍵。如上所述，所選擇的樹脂30使系統能處理膠乳基的涂料組合物，該組合物通常容易聚結和堵塞已知的系統。本發明的系統能使整個的組合物加陽極液通過IEX柱29以便除掉金屬離子，而涂料組合物1中的膠乳化合物基本上很少聚結。
在從涂料組合物浴中除去金屬離子的處理過程中，本系統向涂料組合物1中釋放出氫氟酸，從而有助于保持涂料組合物浴1中HF濃度更恒定。涂料組合物浴1中HF的測定是為了操作人員對浴本身進行維護，不涉及到指示何時必須對涂料組合物1進行處理以除掉例如鐵。
再參看燈160-177，燈168、176、177和175是綠色的，分別用來指示泵P1、P2、P3中的一個是否起動，或者系統是否處在標準操作模式。燈170-174是黃色的，用于指示在有關的循環開始后現在正進行給定的操作循環的那一步驟。另外，在這一樣機系統中，燈169是紅色的，并作成比燈160-167大得多。如前所述，燈169指示系統處在故障狀態。具體的故障狀況由燈160-167以及如果使用時后照光顯示160’-167’中的一個或幾個的點亮情況指示。這種顏色標志并非限制，可以采用其它的顏色方案。
現在敘述本系統的典型操作的實施例。將“再生泵”開關SW1轉動到“自動”位置，“涂料泵”開關轉動到“自動”位置，“系統控制”開關SW3轉動到它的“按鈕起動”位置，“再生劑化學泵”開關SW4置于其“自動”位置。“補充D2”開關SW6轉動到它的“自動”位置。在系統操作的這一實施例中，將再生劑酸槽T2重新充滿。
當系統正常操作時，所有的紅色警報燈都是“關”，有關的后照光顯示(如果用的話)也是這樣。這包括燈160-167、燈169、后照光顯示160’-167’和169’。如果出現警報狀態，造成這些燈中的一個起動或點亮，則應采取上面對各種警報或試驗條件所敘的校正措施，以便在開始下一操作循環或完成中斷的操作循環之前排除所有這些警報狀態。
在本實施例中，涂料組合物浴1保持特定的HF濃度。通過使用一臺Lineguard 101計(Henkel公司制造，Parker+Amchem,Madison Heights,Michigan)人工監測該濃度。如前所述，為確定何時開始從涂料組合物浴中除掉金屬離子的浴穩定循環，可以用滴定法定期檢驗浴。或者是，可以在重復生產的設施中進行分析，以獲得每日涂布的加工件的面積，加工件在涂料組合物浴1中保持的時間長短等，由此確定鐵(本實施例)或其它金屬離子進入油漆或涂料組合物浴1中的速度。在對本發明樣機系統給出的實施例中，從涂料組合物浴中除去金屬離子的每個操作循環通常除掉1磅至1.5磅鐵。
對于先前所述的系統開關設定，如上所述，當要開始浴穩定循環時，操作人員只要按下“開始清除程序”開關SW7以開始模式Ⅱ操作。另外，正如前面所指出的，可以將系統置于全自動的操作模式，以便按照所要求的時間進度自動進入浴穩定循環。注意，當油漆或涂料組合物1穿過IEX柱29循環時，從IEX柱29排放出的液體的PH通常比進入IEX柱29的液體的PH略低。結果，這一反應平衡了由于使用期間涂料組合物浴中的金屬溶解和金屬氧化造成的酸度損失。
注意，在模式Ⅱ操作期間，涂料組合物1如箭頭6所示向下流過IEX柱39。通常在IEX交換柱29內的樹脂材料30是珠狀形式，以便在涂料組合物1向下流過樹脂材料30時為涂料組合物1提供最大的表面積。在涂布鋼加工件的本實施例中，無須除掉的金屬離子是Fe3+。如前所述，這些離子在離子交換柱29中通過樹脂30交換H+,Fe濃度減少了的涂料組合物1直接回到槽T4。當IEX柱29中的樹脂30耗盡時，開始模式Ⅲ以便用DI水沖洗IEX柱29，頂替走留在IEX柱29中的任何涂料組合物。在此實施例中，IEX柱29接著至少按模式Ⅴ、在某些應用中通過模式Ⅳ和Ⅴ再生。樹脂30用約2％的HF酸再生。
本系統防止了金屬離子(例如本實施中的鐵)的濃度在涂料組合物浴1中增加到對涂敷在加工件上的涂層有不利影響和/或造成涂料組合物1的膠乳聚結的程度。通過使用本發明，如在IEX柱中使用的樹脂30的實例所代表的，用固定化的螯合劑從膠乳中分離出諸如鐵等金屬離子。通過使用本發明，與先前的涂料沉積體系相比，基本上消除了膠乳損失。
如上所述，確定何時必須著手浴的穩定化的一種方法是人工進行涂料組合物浴1的滴定試驗。滴定試驗提供了溶在涂料組合物浴1中的金屬離子的相對數量。此種測定用標準的電導化進行，該儀器提供了用微西門子表示的電導率的量度或讀數。在所給出的實施例中，浴的電導率隨鐵或其它金屬離子的含量而變，此含量隨連續生產而增高，通過采用浴穩定循環而減小。
雖然本文展示和說明了各種實施方案，但它們并不意味著是限制性的。本領域的技術人員可以考慮對這些實施方案作出修改，這些修改均被包括在所附權利要求的精神和范圍之內。例如，如上所述，本系統不限于用于涉及聚合物的自沉積方法，而是可以用于從很多類型的化學浴中除去金屬離子。另外，雖然在化學浴1是含有膠乳和聚合物的自沉積時優選采用模式Ⅵ-式但在處理其它類型的化學浴時可能不需要這一模式。
權利要求
1．一種從涂料組合物浴中至少定期去除掉金屬離子和污染物的自動化自沉積系統，該系統包括裝有涂料組合物的第一槽；裝有離子交換材料的離子交換(IEX)柱，用于從通過柱子的涂料組合物中除掉金屬離子污染物；裝有用來沖洗IEX柱的去離子水(DI水)的第二槽；從系統中排出廢產物以便處理的廢物出口；對第一控制信號作出響應的第一循環裝置，用于從第一槽中抽取第一份預定數量涂料組合物，使涂料組合物流入IEX柱中頂替走在其中殘留的DI沖洗水，將頂替出的水循環到廢料口排放掉；對第二控制信號作出響應的第二循環裝置，用來從第一槽中抽取額外的涂料組合物，將它循環流過IEX柱，除了殘留部分外將流出IEX柱的所有涂料組合物都送回到第一槽中；和程序編制成第一操作狀態的控制器裝置，用來產生第一控制信號一段必需的時間，控制器裝置的程序還編制成第二操作狀態，用來產生第二控制信號至少一段必需的時間，以便將涂料組合物浴中的金屬離子濃度降低到預定的濃度。
2．權利要求1的自沉積系統，其中還包括位于第一槽內涂料組合物浴中的第一電導率測定裝置，用來提供指示涂料組合物電導率的第一電導率信號；浸沒在經過離子交換柱處理回到第一槽的涂料組合物中的第二電導率測定裝置，用來提供指示處理過的涂料組合物的電導率的第二電導率信號；和所述的控制器裝置，它還設計成第二操作狀態，用來探測第一和第二電導率信號之間的差別降低到預定的最小值，以便終止第二控制信號，關掉第二循環裝置。
3．權利要求2的自沉積系統，其中還包括響應第三控制信號的第三循環裝置，用來將預定數量的DI水泵送到IEX柱中，以便頂替走殘留的涂料組合物，并將頂替出的涂料組合物送回到第一槽；和程序編制成第二操作狀態后進行第三操作狀態的控制器裝置，用來產生第三控制信號一段必需的時間。
4．權利要求3的自沉積系統，其中還包括對第四控制信號作出響應的第四循環裝置，用來將DI水從第二槽沿一個方向泵送流過IEX柱，以便沖洗該柱，并將DI水從廢液口排放掉；和程序編制成在第三操作狀態后進行第四操作狀態的控制器裝置，用來產生第四控制信號一段必需的時間。
5．權利要求4的自沉積系統，其中還包括裝有化學再生劑的第三槽；響應第五控制信號的第五循環裝置，用來將化學再生劑從第三槽泵送流過IEX柱，并由此將化學再生劑從廢液口排放掉，從而從離子交換材料中除掉金屬離子，以便使其再生；和程序編制成第四操作狀態后的第五操作狀態的控制器裝置，用來產生第五控制信號一段必需的時間。
6．權利要求5的自沉積系統，其中還包括位于廢液出口內的第三電導率裝置，用來提供第三電導率信號，指示從廢液出口排放的流體的電導率；和程序編制成第五操作狀態后的第六操作狀態的控制器裝置，用來產生開始IEX柱第二沖洗循環的第四控制信號，和探測降低到預定值的第三電導率信號以便終止第四控制信號。
7．權利要求5的自沉積系統，其中還包括程序被編制成在第四操作狀態后的第六操作狀態的控制器裝置，用來產生第四控制信號至少一段為了用DI水沖洗IEX柱所必需的時間，以便從中除掉殘留的化學再生劑。
8．權利要求7的自沉積系統，其中還包括對第六控制信號作出響應的第六循環裝置，用來將DI水從第二槽沿相反方向泵送流過IEX柱，用來沖洗柱子，基本上除掉其中的外來顆粒物，并由此將DI水從廢液口排放掉；和位于廢液口內的第三電導率裝置，用來提供第三電導率信號，指示正從廢液口排放的流體的電導率。程序編制成第六操作狀態的控制器裝置，用來產生第四控制信號一段預定的時間，以開始IEX柱的第二沖洗循環，隨后產生第六控制信號，以便繼續第二沖洗循環，同時探測降低到預定數值的第三電導率信號以終止第六控制信號。
9．權利要求5的自沉積系統，其中還包括響應第六控制信號的第六循環裝置，用來將DI水從第二槽中泵出，沿相反方向流過IEX柱，以便將柱子沖洗成基本上不含外來顆粒狀物，并由此將DI水從廢液口排放掉；和程序編制成第五操作狀態后的第六操作狀態的控制器裝置，用來產生第四控制信號一段預定的時間，并且在終止第四控制信號后產生第六控制信號一段預定的時間，以便從IEX柱中完全沖洗走化學再生劑。
10．權利要求1的自沉積系統，其中的涂料組合物由膠乳基的涂料組合物構成。
全文摘要
一種能從化學浴中定期地除去金屬離子和污染物的自動化系統,其中包括一臺微處理機,它可控制泵和閥門的流動回路,首先將第一份預定數量的化學浴從第一槽中循環流過一個離子交換柱并回到第一槽;再將去離子水從第二槽循環進入IEX柱以便頂替走其中的殘留化學浴,使其回到第一槽;將去離子水循環流過IEX柱;將再生劑酸經過離子交換樹脂循環;將去離子水經過IEX柱循環,以便沖洗其中的酸再生劑;將化學浴循環送入IEX柱中,頂替走其中殘留的沖洗水,為化學浴的處理循環作準備。
文檔編號B01D15/04GK1235856SQ99104038
公開日1999年11月24日 申請日期1999年3月19日 優先權日1993年1月26日
發明者W·G·科澤克, J·C·托平 申請人:亨凱爾公司