Oppervlaktecoating is een essentieel onderdeel van talloze industriële processen en wordt gebruikt in een groot aantal industrieën. Het wordt gebruikt om materiaaleigenschappen zoals corrosiebescherming, slijtvastheid, decoratief uiterlijk en chemische weerstand te verbeteren. Er worden verschillende technologieën en materialen gebruikt, zoals verf, gegalvaniseerde coatings, poedercoatings of PVD (physical vapour deposition) coatings.

Een belangrijke kwestie in verband met het coaten van oppervlakken is de behandeling van het afvalwater en de procesoplossingen die daarbij ontstaan. Deze zijn vaak verontreinigd met zware metalen, organische oplosmiddelen en andere vervuilende stoffen en vereisen gespecialiseerde processen voor reiniging en hergebruik. In dit artikel worden de praktijk van oppervlaktecoating, de betrokken industrieën en bedrijven en de water- en afvalwaterbehandeling in detail uitgelegd.

Industrieën en bedrijven die oppervlaktecoating gebruiken

Oppervlaktecoating is van centraal belang in tal van takken van industrie. Elke industrie stelt specifieke eisen aan coatings, die op hun beurt verschillende processen en materialen vereisen.

1e auto-industrie

Toepassingen
Oppervlaktecoating speelt een doorslaggevende rol in de auto-industrie om te voldoen aan de hoge eisen voor duurzaamheid, corrosiebescherming en visuele kwaliteit. Een veelgebruikt proces is kathodisch dompellakken (CDP), waarbij carrosseriedelen gelijkmatig worden voorzien van een beschermende laag om corrosie te voorkomen. Decoratieve coatings worden gebruikt voor sierstrips, emblemen of velgen, waarbij de focus niet alleen ligt op bescherming maar ook op esthetiek. Beschermende coatings worden aangebracht op aluminium of kunststof onderdelen om hun weerstand tegen chemische en mechanische spanningen te verhogen.

Uitdagingen
Voorbehandeling, bijvoorbeeld met behulp van fosfateerbaden, leidt tot grote hoeveelheden afvalwater die zware metalen en olieresten bevatten. Deze moeten worden behandeld in zogenaamde CP-installaties of flotatie-installaties om te voldoen aan de wettelijke limieten. Bovendien vereist de verwijdering van proceschemicaliën en emulsies een zorgvuldige planning van de afvalwaterbehandeling, omdat residuen in het afvalwater de werking van downstreamsystemen kunnen belemmeren.

2. ruimtevaartindustrie

Toepassingen
Oppervlaktecoatings zijn onmisbaar in de luchtvaartindustrie, omdat de gebruikte materialen worden blootgesteld aan extreme omgevingsomstandigheden zoals hoge temperaturen, vocht en corrosieve media. Hard anodiseren of chromateren worden vaak gebruikt om aluminium onderdelen beter bestand te maken tegen slijtage en corrosie. Voor lichtgewicht componenten die een hoge sterkte en een laag gewicht vereisen, worden speciale beschermende coatings aangebracht om de levensduur van het materiaal te verlengen.

Uitdagingen
Het gebruik van zeer reactieve chemicaliën zoals chroom(VI)houdende verbindingen vormt een aanzienlijke belasting voor het milieu. Het afvalwater is vaak zwaar verontreinigd en vereist meerfasige behandelingsprocessen, waaronder precipitatie, neutralisatie en filtratie. Bovendien vormen de strenge milieuregels een uitdaging voor de exploitatie van coatinginstallaties, vooral met betrekking tot de veilige verwijdering van residuen.

3. elektronica-industrie

Toepassingen
In de elektronica-industrie worden gegalvaniseerde coatings vaak gebruikt om printplaten te coaten met koper, tin of goud. Deze dunne metaalfilms verbeteren de elektrische geleiding en beschermen de componenten tegen oxidatie. Beschermende coatings worden ook aangebracht om vocht en elektrische interferentie te voorkomen, vooral bij gevoelige componenten zoals microprocessoren.

Uitdagingen
Het afvalwater van galvanische processen bevat hoge concentraties zware metalen zoals koper en nikkel. Deze moeten worden verwijderd met behulp van complexe ionenuitwisselingssystemen of precipitatieprocessen. Het afvalwater bevat ook organische oplosmiddelen en additieven, die een extra uitdaging vormen.

4. bouw en architectuur

Toepassingen
Poedercoatings worden veel gebruikt in de bouw en architectuur voor gevelelementen, raamkozijnen en stalen balken. Deze coatings bieden niet alleen bescherming tegen corrosie, maar dragen ook bij aan het visuele ontwerp. Robuuste anticorrosiecoatings zijn essentieel voor staalconstructies in bruggen of hoogbouw om de levensduur van de constructies te verlengen.

Uitdagingen
Het afvalwater bevat residuen van poedercoatings, kleurpigmenten en bindmiddelen die worden geproduceerd in spuitcabines en reinigingsprocessen. Deze deeltjes moeten worden verwijderd door filtratie of chemische behandeling om te voldoen aan de regelgeving voor afvalwater. Bovendien kunnen schommelingen in de samenstelling van het afvalwater de efficiëntie van de zuiveringsinstallaties aantasten.

5. meubel- en houtverwerkende industrie

Toepassingen
In de meubel- en houtbewerkingsindustrie worden lakken op houten oppervlakken aangebracht om zowel een decoratieve als beschermende functie te vervullen. Lakken van hoge kwaliteit geven keukenonderdelen of meubelstukken een aantrekkelijk uiterlijk en zorgen voor een betere bescherming tegen vocht, vuil en mechanische invloeden. Houtfineer en laminaat worden ook duurzamer gemaakt met speciale coatings.

Uitdagingen
Het afvalwater bevat vaak organische oplosmiddelen en kleurpigmenten die moeilijk af te breken zijn met conventionele biologische processen. Behandeling vereist behandeling in flotatie-installaties om de verontreinigende stoffen te verwijderen. Daarnaast is de veilige verwijdering van de resulterende residuen een belangrijke factor in het procesontwerp.

6. werktuigbouwkunde en metaalbewerking

Toepassingen
Coatings zoals verzinken, vernikkelen of hardverchromen worden gebruikt in de machinebouw en metaalbewerking om onderdelen te beschermen tegen corrosie en slijtage. Poedercoatings worden gebruikt op machineonderdelen of gereedschappen om hun weerstand tegen chemische en mechanische spanningen te verhogen.

Uitdagingen
Het spoelwater van galvanisatieprocessen bevat hoge concentraties zware metalen die verwijderd moeten worden door chemische precipitatie in CP-systemen en filtratie. Daarnaast zijn er vaak resten van emulsies en smeermiddelen aanwezig in het afvalwater, die extra zuiveringsstappen vereisen zoals flotatie of membraanfiltratie. Het voldoen aan de strenge wettelijke eisen voor zware metalen in afvalwater vormt een extra uitdaging.

Proces voor oppervlaktecoating

1. galvaniseerproces

Galvanisch verzinkte coatings maken gebruik van elektrochemische processen om metaalionen uit een oplossing op substraatoppervlakken af te zetten. Processen zoals galvaniseren, vernikkelen of vergulden worden vaak gebruikt in de automobiel- en elektronica-industrie. Het resulterende afvalwater bevat zware metalen zoals nikkel, koper of zink, evenals potentieel giftige stoffen zoals cyaniden, die behandeld moeten worden met behulp van chemische processen in meerdere fasen.

2. poedercoating

Bij poedercoating wordt een poedercoatingmateriaal elektrostatisch geladen en op het oppervlak gespoten. Het poeder wordt vervolgens gestold door verhitting. Tijdens het proces ontstaat afvalwater dat deeltjes en organische bindmiddelen bevat en dat wordt behandeld door middel van filtratie en chemische neerslag.

3. schilderproces

Vloeibare verven of kleuren worden aangebracht door spuiten, dompelen of rollen. Het resulterende reinigingswater is vaak vervuild met organische oplosmiddelen, kleurpigmenten en oppervlakteactieve stoffen. Deze stoffen worden verwijderd in zogenaamde CP-systemen.

4. kathodische dompellak (kathodisch dompellakken)

KTL-coating maakt gebruik van elektrochemische processen om een beschermende coating op metalen oppervlakken aan te brengen. Het afvalwater bevat hoge concentraties organische stoffen en zware metalen, die door flotatiesystemen worden verwijderd.

5. PVD- en CVD-coatings

Dunne-filmtechnologieën zoals PVD (fysische dampdepositie) en CVD (chemische dampdepositie) produceren extreem dunne coatings door fysische of chemische dampdepositie. Het reinigen van de proceskamers produceert afvalwater met organische residuen die moeten worden behandeld met behulp van fysisch-chemische processen zoals flotatie-installaties of CP-installaties.

Water- en afvalwaterbehandeling in oppervlaktecoating

De behandeling van water en afvalwater in het oppervlaktecoatingproces is van cruciaal belang om te voldoen aan de wettelijke vereisten, de bedrijfskosten te verlagen en het milieu te beschermen.

1. mechanische voorbehandeling

Mechanische voorbehandeling is de eerste stap in afvalwaterbehandeling en wordt gebruikt om grove onzuiverheden te verwijderen voordat de volgende processen in werking treden.

• Zeven:
  Het gebruik van zeven verwijdert op efficiënte wijze grove deeltjes zoals verfresten, poeder of andere vaste deeltjes uit het afvalwater. Mechanische zeven zijn bijzonder geschikt voor grote volumes afvalwater en verminderen de belasting van de volgende behandelingsstappen aanzienlijk. Afhankelijk van de deeltjesgrootte worden verschillende maaswijdtes of roterende trommelzeven gebruikt.

• Bezinking:
  Tijdens bezinking worden zwevende vaste stoffen en zwaardere deeltjes gescheiden door de zwaartekracht. Vaste deeltjes bezinken naar de bodem van de bezinker en kunnen worden afgescheiden als slib. Bezinking is vooral geschikt voor stoffen die moeilijk oplosbaar zijn, zoals kleurpigmenten of metaalresten. Bezinkingshulpmiddelen zoals flocculanten kunnen worden gebruikt om het proces te optimaliseren.

2. chemische behandeling

Chemische behandeling is een essentiële stap in het verwijderen van opgeloste onzuiverheden zoals zware metalen of kleurstoffen. Met deze processen kunnen de chemische eigenschappen van het afvalwater gericht worden gemanipuleerd.

• Precipitatie en uitvlokking:
  Chemische precipitatie wordt gebruikt om opgeloste zware metalen en kleurstoffen uit afvalwater te verwijderen. Door precipitanten zoals ijzer- of aluminiumzouten toe te voegen, worden de verontreinigende stoffen omgezet in onoplosbare verbindingen die vervolgens uit het water kunnen worden verwijderd. Om het samenklonteren van de deeltjes te bevorderen, worden vlokmiddelen gebruikt om de vorming van grotere vlokken mogelijk te maken, die gemakkelijker kunnen bezinken of worden gefilterd.

• Neutralisatie-installaties:
  Nauwkeurige pH-regeling is nodig om de stabiliteit van het afvalwater en de doeltreffendheid van de daaropvolgende behandelingsstappen te garanderen. Door zuren of basen toe te voegen, wordt de pH-waarde op een neutraal niveau gebracht om chemische reacties zoals precipitatie te optimaliseren en corrosieve eigenschappen van het afvalwater te minimaliseren.