Dispositivo y método para tratar fluidos utilizados en proceos de electrorrevestimiento con ultrasonido.

Un aparato para reducir la presencia de microorganismos vivos en un fluido de electrorrevestimiento incluyendo:

un compartimiento (2) que contiene un fluido de electrorrevestimiento que consta de 80-90% de agua desionizada y10-20% de solidos de revestimiento; un emisor de ultrasonido (1) configurado para emitir senales de ultrasonido (4)a una frecuencia superior a 100 kHz a dicho compartimiento (2): y un emisor de microburbujas de gas (3)configurado para emitir microburbujas de gas (5) que tienen un diametro medio de menos de 1 mm al campo deultrasonido (4) en el compartimiento (2), donde las microburbujas de gas (5) se seleccionan del grupo que consta demicroburbujas de aire, oxigeno y ozono.

Dispositivo y método para tratar fluidos utilizados en procesos de electrorrevestimiento con ultrasonido Antecedentes de la invención Campo de la invención La presente invención se refiere a la descontaminación de fluidos industriales y, en particular, a la descontaminación de fluidos utilizados en procesos de electrorrevestimiento mediante radiación ultrasónica de baja potencia y alta frecuencia.

Descripción de la técnica relacionada El electrorrevestimiento (e-revestimiento) se refiere en general a un método de revestimiento en el que se utiliza una corriente eléctrica para depositar un revestimiento en un objeto. En el sentido en que se usa aquí, realizaciones preferidas describen a menudo el “e-revestimiento” como un método de pintar, pero el término “e-revestimiento” es suficientemente amplio para cubrir cualesquiera métodos de revestimiento adecuados.

El electrorrevestimiento funciona según el principio de que las partículas de carga opuesta se atraen mutuamente. Más específicamente, un sistema de electrorrevestimiento aplica típicamente una carga CC a una pieza metálica (o cualquier pieza que se desee pintar) sumergida en un baño de partículas de pintura de carga opuesta. Las partículas de pintura son aspiradas a la pieza metálica, y se deposita pintura en la pieza, generalmente formando una película uniforme y continua sobre la superficie, incluyendo grietas y esquinas, hasta que el revestimiento llega al grosor deseado. Después de lograr el grosor deseado, la pieza puede ser aislada, para parar la deposición de las partículas de pintura parando la atracción.

Un sistema de electrorrevestimiento típico consta de un número de componentes que pueden ayudar a mantener parámetros de línea. Por ejemplo, un rectificador suministra generalmente la carga eléctrica CC al baño, de modo que permita el revestimiento del objeto sumergido. Además, unas bombas de circulación mantienen a menudo la uniformidad apropiada de la mezcla de pintura durante todo el baño de electrorrevestimiento. Además, el control de la temperatura del baño de pintura se lleva a cabo típicamente con un intercambiador de calor y/o refrigerador. Los sistemas de electrorrevestimiento a menudo emplean filtros de depósito para quitar partículas de suciedad que entran en el sistema de pintura. Se usan típicamente ultrafiltros para controlar la conductividad de la pintura, producir permeato para lavado, y permitir la recuperación de sólidos de pintura.

El e-revestimiento consta en general de numerosos pasos incluyendo: pretratamiento de electrodeposición, electrodeposición, pintura, baño, lavado, y post-lavado, cada uno de los cuales implica fluidos industriales. Antes del e-revestimiento, las piezas metálicas son tratadas generalmente en un proceso fosfatizante, y luego se lavan.

Por desgracia, los fluidos utilizados en los procesos de electrorrevestimiento, especialmente fluidos a base de agua, son susceptibles a bacterias, algas, hongos, levaduras, mohos y otra propagación microbiana. Los medios cargados encontrados en instalaciones de e-revestimiento son propensos a desarrollos bacterianos, debido a las altas relaciones de superficie/volumen de las partículas sólidas presentes en las formulaciones así como su alto contenido orgánico. La contaminación biológica de estos fluidos puede ser costosa y peligrosa, por lo que es deseable algún control biológico de estos fluidos.

Los fluidos industriales utilizados en procesos de electrorrevestimiento pueden incluir composiciones complejas, suspensiones y emulsiones, así como líquido limpio o filtrado. El vehículo líquido para estas composiciones es a menudo agua desmineralizada o desionizada (DI) (véase la Patente de Estados Unidos número 5.393.390 de Freese y colaboradores) . Las composiciones de revestimiento a menudo contienen varios tipos de ingredientes. Por ejemplo, las lacas de electrodeposición son a menudo emulsiones o dispersiones acuosas multicomponente. Así, es ventajoso proteger las formulaciones así como el medio líquido propiamente dicho.

En el e-revestimiento, una de las bacterias más abundantes es Burkholderia Cepacia que es una bacteria gramnegativa. La infección humana puede ser producida por B. Cepacia, especialmente en pacientes con fibrosis cística y enfermedad granulomatosa crónica, y a menudo puede ser fatal.

Es importante observar que el ensuciamiento biológico afecta generalmente a todo el sistema de e-revestimiento, incluyendo la circuitería, los dispositivos de filtración, así como los revestimientos. La contaminación biológica de estos fluidos también puede disminuir la calidad del acabado aplicado en las piezas, y aumentar tanto el tiempo de parada como los costos de mantenimiento. El ensuciamiento biológico también puede ser nocivo para la calidad del producto acabado.

La contaminación biológica está asociada por lo general con la formación de biopelícula. Utilizando tratamientos convencionales, a menudo no era posible reducir de forma significativa la biopelícula, así, todavía se necesita una

extracción efectiva de la biopelícula del equipo y las tuberías del circuito. Varias patentes, tales como las Patentes de Estados Unidos números 5.971.757, 5.961.326, 5.749.726, y 5.204.004 describen el uso de una variedad de filtros de agua en línea sustituibles para atrapar bacterias, tales como desprendimiento de la biopelícula.

Para minimizar estos riesgos, peligros y otros efectos negativos de los fluidos contaminados utilizados en los procesos de electrorrevestimiento, muchas instalaciones añaden niveles apreciables de varios biocidas a los fluidos utilizados en los procesos de electrorrevestimiento, para matar e inhibir el crecimiento de microorganismos. Sin embargo, en la práctica, estos agentes son de utilidad limitada. Además de costar más dinero, hay límites a la cantidad de biocida que se puede incorporar a un fluido de e-revestimiento sin poner en peligro la efectividad del fluido. Además, estas técnicas convencionales no proporcionan una reducción a largo plazo de los recuentos microbianos en sistemas industriales grandes.

Para obtener un uso sostenido y largo del fluido de electrorrevestimiento, es deseable que el tratamiento del fluido de electrorrevestimiento no modifique el fluido de electrorrevestimiento o emulsión en su composición o características deseadas. Un problema principal de los biocidas es que pueden ser perjudiciales para la eficacia e integridad del fluido de e-revestimiento. En último término, los microorganismos vencen a las biocidas y la degradación microbiana del fluido de electrorrevestimiento y los contaminantes da lugar a malos olores en el entorno de trabajo.

Además de usar biocidas, otras instalaciones han usado los métodos siguientes para tratar fluidos de erevestimiento: el uso de metales radioactivos (por ejemplo, la Patente de Estados Unidos número 5.011.708 de Kelly y colaboradores) , estrategias de extracción de biopelícula (por ejemplo, la Patente de Estados Unidos número 6.183.649 de Fontana, y la Patente de Estados Unidos número 5.411.666 de Hollis y colaboradores) , métodos físicos, tales como electrolisis (véase la Patente de Estados Unidos número 6.117.285 de Welch y colaboradores, y la Patente de Estados Unidos número 5.507.932 de Robinson) , tratamientos de celda galvánica (véase la Patente de Estados Unidos número 6.287.450 de Hradil, y la Patente de Estados Unidos número 6.746.580 de Andrews y colaboradores) , y esterilización de luz pulsada (véase la Patente de Estados Unidos número 6.566.659 de Clark y colaboradores) .

Los métodos de tratamiento previos también han usado biocidas para tratar instalaciones industriales usadas en erevestimiento. Estas instalaciones a menudo usan sistemas de filtración para la transferencia y recirculación de fluidos cargados con pintura obstruida y partículas sólidas bastas, etc. La contaminación biológica de estos filtros se trató mediante la utilización de biocidas. También se han usado sistemas de limpieza in situ (véase la Patente de Estados Unidos número 5.403.479 de Smith y colaboradores) de microfiltración sucia (MF) o ultrafiltración (UF) usando membranas de fibra huecas semipermeables cuando el flujo disminuía a un nivel inaceptablemente bajo.

Así, los métodos convencionales para la descontaminación de fluidos de e-revestimiento incluyen filtración de membrana para quitar microorganismos, y/o la adición de sustancias químicas, u otros aditivos para matar y/o inhibir la proliferación de microorganismos en el fluido.

Es importante observar que el líquido implicado en procesos de e-revestimiento es a menudo principalmente agua. Así, una planta industrial a menudo tiene que tratar grandes... [Seguir leyendo]

1. Un aparato para reducir la presencia de microorganismos vivos en un fluido de electrorrevestimiento incluyendo: un compartimiento (2) que contiene un fluido de electrorrevestimiento que consta d.

8. 90% de agua desionizada y 10-20% de sólidos de revestimiento; un emisor de ultrasonido (1) configurado para emitir señales de ultrasonido (4) a una frecuencia superior a 100 kHz a dicho compartimiento (2) : y un emisor de microburbujas de gas (3) configurado para emitir microburbujas de gas (5) que tienen un diámetro medio de menos de 1 mm al campo de ultrasonido (4) en el compartimiento (2) , donde las microburbujas de gas (5) se seleccionan del grupo que consta de microburbujas de aire, oxígeno y ozono.

2. El aparato de la reivindicación 1, que incluye además: un sistema de electrorrevestimiento; y un circuito de fluido de electrorrevestimiento conectado al sistema de electrorrevestimiento, donde el fluido de electrorrevestimiento es dirigido a través del compartimiento (2) .

3. El aparato de la reivindicación 1 o 2, donde las microburbujas de gas (5) no son microburbujas de ozono.

4. El aparato de la reivindicación 1 o 2, donde el diámetro medio de las microburbujas de gas (5) es menos de 50 µm.

5. El aparato de la reivindicación 1 o 2, donde el diámetro medio de las microburbujas de gas (5) es menos de 30 µm.

6. El aparato de la reivindicación 1 o 2, donde el ultrasonido (4) emitido al compartimiento (2) no genera un fenómeno de campo estacionario.

7. El aparato de la reivindicación 1 o 2, incluyendo además un emisor de radiación electromagnética configurado para emitir radiación electromagnética en el rango visible al campo de ultrasonido.

8. El aparato de la reivindicación 1 o 2, donde los microorganismos son bacterias.

9. El aparato de la reivindicación 1 o 2, donde el fluido de electrorrevestimiento es una emulsión o dispersión acuosa multicomponente incluyendo componentes seleccionados del grupo que consta de resinas, polímeros, cosolventes, agentes humectantes para pigmentos y/o vehículos, adyuvantes de coalescencia, desespumantes, plastificantes, inhibidores de óxido, catalizadores, iniciadores: sustancias auxiliares incluyendo antioxidantes, estabilizadores, fotoiniciadores, iniciadores de radicales, absorbedores de luz UV, pigmentos y/o rellenos, prolongadores del tiempo útil de empleo, biocidas, fungicidas y algicidas.

10. El aparato de la reivindicación 1 o 2, donde el fluido de electrorrevestimiento contiene agua y uno o más aditivos seleccionados del grupo que consta de uno o más emulsionantes, agentes quelantes, agentes de acoplamiento, mejoradores del índice de viscosidad, detergentes, plastificantes, agentes antisoldadura, agentes lubricantes, agentes surfactantes humectantes, dispersantes, pasivantes, agentes antiespumantes, e inhibidores de corrosión.

11. Un método de tratar fluido de electrorrevestimiento incluyendo: recoger fluido de electrorrevestimiento de un circuito de dirección de fluido; dirigir dicho fluido de electrorrevestimiento a un compartimiento; y exponer simultáneamente dicho fluido de electrorrevestimiento en el compartimiento a microburbujas de gas que tienen un diámetro medio de menos de 1 mm y ultrasonido de una frecuencia superior a 100 kHz, donde las microburbujas de gas se seleccionan del grupo que consta de microburbujas de aire, oxígeno y ozono; y donde el fluido de electrorrevestimiento consta d.

8. 90% de agua desionizada y 10-20% de sólidos de revestimiento.

12. El método de la reivindicación 11, donde dichas microburbujas de gas constan esencialmente de aire ambiente.

13. El método de la reivindicación 11, donde el diámetro de dichas microburbujas es menos de 50 µm.

14. El método de la reivindicación 11, incluyendo adicionalmente exponer el fluido de electrorrevestimiento a radiación electromagnética.

15. El método de la reivindicación 11, donde el fluido de electrorrevestimiento es una emulsión o dispersión acuosa multicomponente incluyendo componentes seleccionados del grupo que consta de resinas, polímeros, cosolventes, agentes humectantes para pigmentos y/o vehículos, adyuvantes de coalescencia, desespumantes, plastificantes, inhibidores de óxido, catalizadores, iniciadores; sustancias auxiliares incluyendo antioxidantes, estabilizadores, fotoiniciadores, iniciadores de radicales, absorbedores de luz UV, pigmentos y/o rellenos, prolongadores del tiempo útil de empleo, biocidas, fungicidas y algicidas.

16. El método de la reivindicación 11, donde el fluido de electrorrevestimiento contiene agua y uno o más aditivos seleccionados del grupo que consta de uno o más emulsionantes, agentes quelantes, agentes de acoplamiento, mejoradores del índice de viscosidad, detergentes, plastificantes, agentes antisoldadura, agentes lubricantes,

agentes surfactantes humectantes, dispersantes, pasivantes, agentes antiespumantes, e inhibidores de corrosión.