Vopsirea prin cataforeză este un tratament superficial de vopsire, în măsură să dea elementelor din fier, oţel şi alte aliaje (conductoare de curent) o rezistenţă considerabilă la coroziune. Este caracterizată de depunerea uniformă a unei răşini epoxidice sau acrilice pe suprafaţa elementului, asigurând, pentru o perioadă îndelungată, o protecţie ridicată împotriva agenţilor chimici şi altor tipuri de atacuri, permiţând în plus o adeziune a vopselelor de finisare. Răşina acrilică se diferenţiază de cea epoxidică prin faptul că poate rămâne în contact direct cu agenţii atmosferici, menţinându-și caracteristicile tehnice. Prin acest tratament se asigură o protecţie mai mare împotriva ruginei.
Această tehnologie este foarte răspândită în sectorul industriei automobilistice.
În acest sens, amintim procedura de vopsire şi-n anaforeză, analogă din punct de vedere conceptual, în care polarităţile sunt însă inversate; în prezent această tehnologie nu se mai utilizează, fiind înlocuită de cataforeză.
Procedura practică
Procedura constă în imersia pieselor, conectate la polul negativ al unui generator electric, într-o vană unde sunt introduşi şi câţiva electrozi conectaţi la polul pozitiv.
Pentru a proteja electrozii sunt folosite membranele tubulare sau plate pe care noi le comercializăm.
Câmpul electric şi fenomenele electrochimice care au loc, determină depunerea pe piesă şi solidificarea vopselei, care apoi este polimerizată la cuptor. Produsul este compus din răşină, pigmenţi, sarcini şi solvenţi, toate dizolvate în apă. Răşinile au o compoziţie care permite solubilitatea acestora în apă, în mediu slab acid, unde formează o suspensie de particule microscopice (micele) destul de stabile.
Solvenţii sunt de două feluri: solvenţi polari, solubili în apă, şi solvenţi nesolubili, care sunt înglobați în micelele răşinii, influenţând grosimea peliculei aplicate. Pigmenţii şi sarcinile, în general anorganice, determină culoarea, aspectul şi rezistenţa produsului la coroziune. În timpul pregătirii vopselei, aceştia sunt înglobaţi în micelele de răşină.
- Particulele de vopsea, încărcate pozitiv, migrează spre catod (polul negativ).
- Moleculele de apă (H2O) se separă în ioni H+ şi OH– ca efect al câmpului electric; în zona catodului ionii H+ se reduc primind electroni, aici în exces, şi se eliberează sub formă de hidrogen gazos; din această cauză, local se formează un mediu puternic alcalin (bazic).
- În acest mediu vopseaua se coagulează, depozitându-se pe catod, care este piesa de vopsit. Stratul care se obţine este deja semisolid şi destul de greu de îndepărtat.
- În timpul coagulării rășinei se eliberează ioni de acizi organici (acetat sau formic, în funcţie de compoziţia răşinei) încărcaţi negativ.
- Aceşti ioni sunt transportaţi de câmpul electric către anozi (poli pozitivi); aceştia sunt plăci introduse în vane care conţin apă demineralizată, separate de baie de o membrană semi-impermeabilă, pe care o pot traversa numai ioni de hidrogen şi apa.
- În apropierea anozilor, atomii de oxigen derivaţi din separarea moleculelor de apă îşi cedează electronul, eliberându-se sub formă de gaz; astfel se crează un exces local de ioni de hidrogen.
- Aceşti ioni reacţionează cu ionii acizi, formând acid (acid sau formic), astfel se obţine o soluţie cu o concentraţie de acid tot mai mare, care periodic, este eliminată parţial şi înlocuită cu apă demineralizată.
- Vopsirea are loc iniţial numai pe suprafeţele externe ale piesei, dar odată ce acestea sunt acoperite devin izolante, astfel încât se vopsesc şi restul; în acest mod se poate obţine vopsirea completă a piesei, într-o perioadă de timp destul de îndelungată.
La ieşirea din vană piesa este spălată iniţial cu partea lichidă a băii (ultrafiltrată) extrasă cu un echipament special (asemănător cu cel folosit pentru osmoza inversă), care intră înapoi în vană pentru a reduce pierderile de vopsea, iar ulterior este spălată cu apă demineralizată.
Întrucât pelicula este deja solidă, se pot efectua spălari foarte eficiente, eliminând scurgerile şi depunerile care ar altera aspectul piesei. Uscarea are loc la temperatură ridicată, de la 150 °C la 180 °C, în funcţie de tipul vopselei.
Avanataje şi dezavantaje:
Avantajele procesului de electro-depunere sunt:
- este uşor automatizabil;
- pelicula are aderenţă optimă şi este rezistentă la coroziune;
- variaţia grosimii este mică, chiar şi în zonele ascunse care nu pot fi vopsite prin pulverizare;
- nu există scurgeri;
- randamentul produselor este foarte ridicat, pierderea fiind < 10%;
- nu există pericolul de incendiu;
- emisiile de SOV (solvenţi organici volatili) şi de particule în atmosferă, sunt foarte limitate.
Dezavantajele sunt:
- se pot vopsi numai piese din material conductor;
- poate fi aplicat numai un strat de cataforeză, înainte de ciclul de vopsire;
- instalaţiile sunt complexe, şi deci costisitoare;
- schimbarea culorii necesită golirea, curăţarea, o nouă umplere, pornirea şi pregătirea instalaţiei, aşadar, practic fiecare instalaţie produce o singură culoare;
- aspectul şi caracteristicile vopselei pot determina folosirea acesteia ca şi bază sau strat de finisare, depinde dacă tipul de răşină este epoxidică (nu este strat de finisare) sau acrilică (şi ca şi strat de finisare), aspectul nu se ridică la nivelul celui obţinut la vopsirea prin pulverizare;
- nu se pot realiza culori metalizate;
- gestionarea procesului necesită controale temeinice şi complexe din partea personalului specializat şi o întreţinere minuţioasă.
