Malowanie elektrostatyczne - budowa i zasada działania
Elektrostatyczny rozpylacz farby został po raz pierwszy opatentowany w latach 1941-1944 przez amerykańskiego naukowca i badacza Haralda Ransburga. Zanim opatentował swój wynalazek i po opatentowaniu jego pierwszych wersji, Ransburg intensywnie eksperymentował w laboratorium, doskonaląc wymyśloną przez siebie metodę nakładania farby elektrostatycznej.
Tak więc w 1951 roku wynalazca otrzymał patent US 2697411 na urządzenie do nakładania farby metodą natrysku elektrostatycznego, które stało się prototypem nowoczesnych narzędzi. W tych samych latach Harald założył firmę Ransburg, która do dziś zajmuje się produkcją i ulepszaniem sprzętu do malowania elektrostatycznego.
Zasadniczo metoda jest następująca. Płynny materiał do farb i lakierów natryskuje się jak zwykle za pomocą opryskiwacza, ale z jednym dodatkowym warunkiem. Podczas przechodzenia przez pistolet natryskowy farba jest ładowana, w kontakcie ze specjalną elektrodą w pobliżu dyszy pistoletu natryskowego, do wysokiego ujemnego napięcia, którego poziom sięga 100 000 woltów.
Po wyjściu z dyszy ujemnie naładowane cząsteczki farby pędzą w kierunku linii pola pole elektrostatyczne do uziemionego produktu malarskiego. Oznacza to, że między pistoletem natryskowym a produktem, który ma być malowany, przykładane jest wysokie napięcie.
Natrysk farby odbywa się za pomocą sprężonego powietrza tj. metoda pneumatyczna lub natrysk bezpowietrzny, w którym farba pod ciśnieniem jest przepychana przez otwór dyszy. Są to dwa tradycyjne wzory natryskiwania do nakładania farby elektrostatycznej. Istnieją również systemy łączone.
Ponadto cząsteczki farby o jednakowym ładunku wylatujące z dyszy odpychają się zgodnie z prawem elektrostatyki, tworząc w naturalny sposób pochodnię z farbą. Pochodnia cząstek jest popychana siłami przyciągania elektrostatycznego do części uziemionej, a cząsteczki, poruszając się wzdłuż linii natężenia pola elektrostatycznego, równomiernie pokrywają część. Dzięki temu nie występuje efekt mgły atramentowej, a współczynnik przenikania materiału farby i lakieru na produkt sięga 98%.
Ta metoda aplikacji pozwala znacznie zaoszczędzić materiał farby i lakieru oraz generalnie znacznie przyspiesza proces malowania. Podczas malowania dużych przedmiotów, takich jak rury, w zwykły sposób, należy je kilkakrotnie obrócić podczas procesu malowania, aby farba leżała równomiernie i ze wszystkich stron.
Ale przy aplikacji elektrostatycznej jest to już zbędne, ponieważ naładowane cząsteczki farby same poruszają się wzdłuż linii pola elektrycznego, zaginają się wokół produktu ze wszystkich stron, a wystarczy jedno przejście pistoletem natryskowym, aby uzyskać niezbędną wysoką jakość wynik.
Pistolety elektrostatyczne są inne, ale mają też coś wspólnego z tradycyjnymi pistoletami natryskowymi. Przede wszystkim zasada kanałów prowadzących farbę jest taka sama. Różnica polega na obecności w niektórych, aw innych braku elektrody do ładowania materiału farby i lakieru, a także wysokiego napięcia, które zapewnia układowi niezbędne napięcie robocze.
Korpus elektrostatycznego pistoletu natryskowego, w przeciwieństwie do zwykłego, nie jest wykonany ze stali lub aluminium, ale z kompozytowego tworzywa sztucznego zawierającego zarówno części przewodzące, jak i izolujące, dzięki czemu pracownik jest maksymalnie chroniony przed przypadkowym porażeniem prądem elektrycznym.
Układ wysokiego napięcia pistoletu elektrostatycznego może mieć konstrukcję klasyczną lub kaskadową. Klasyczny schemat polega na doprowadzeniu wysokiego napięcia przewodem ze źródła (transformatora wysokiego napięcia) do pistoletu, dzięki czemu narzędzie jest lekkie i łatwe w obsłudze, ponieważ w obudowie nie ma elektroniki.
Obowiązkowe zabezpieczenie przed zwarciem. Taki spray jest tańszy i łatwiejszy w naprawie. Wadą klasycznego schematu jest niestabilne napięcie elektrody, brak włącznika nebulizatora.
Obwód kaskadowy oznacza obecność konwertera napięcia wbudowanego w narzędzie (bezpośrednio w rozpylaczu). Pistolet jest zasilany prądem stałym o napięciu 12 V za pośrednictwem przewodu niskiego napięcia, a napięcie wewnątrz narzędzia jest teraz podniesione do poziomu umożliwiającego jego działanie.
Zalety obwodu kaskadowego są niezaprzeczalne: stabilne napięcie, równomierność ładowania, możliwość regulacji napięcia narzędzia, obecność przełącznika pod ręką. Wady to większa waga i wyższa cena.
Systemy malowania elektrostatycznego dzielą się na automatyczne i ręczne. Zarówno te, jak i inne mogą być, jak wspomniano powyżej, bezpowietrzne, kombinowane lub pneumatyczne. Ponadto automatyczne są również szybkoobrotowe, a kubki ręczne są wolne. Porozmawiamy o tym później.
W zwykłym przypadku natryskiwanie odbywa się jak w przypadku tradycyjnych pistoletów natryskowych – natryskiwacze elektrostatyczne bezpowietrzne, kombinowane i pneumatyczne działają w początkowej fazie, ale zapewniają oszczędność farby i wysoki współczynnik przenikania – do 90% – dzięki działaniu sił elektrostatycznych .
Ale w przypadku rozpylaczy i dysków wszystko dzieje się trochę inaczej: atomizacja zachodzi tutaj z powodu sił odśrodkowych, gdy dysk lub kubek obraca się na rozpylaczu. Obrót jest wywoływany przez działanie sprężonego powietrza na miskę lub tarczę i wywierany przez działanie elektrostatyczne. Pozwala to na przenoszenie do 98% farby i lakieru.
Ręczne wolnoobrotowe opryskiwacze kubkowe mają prędkość obrotową kubka wynoszącą zaledwie 600 obr./min i chociaż zapewniają 98% przeniesienia farby, nie są zbyt szeroko stosowane w dużych zakładach przemysłowych, ponieważ ich wydajność jest niska, maksymalnie 200 mililitrów farby na minuta .
Jednak w małych gałęziach przemysłu, zwłaszcza przy malowaniu siatek metalowych, ręczne opryskiwacze elektrostatyczne cieszą się zasłużoną popularnością ze względu na ich ekonomiczność i wydajność.
Automatyczne szybkoobrotowe rozpylacze do farb, w których sprężone powietrze nadmuchuje wokół obwodu palnika w celu jego zwężenia, mają prędkość obrotową dysku do 60 000 obr./min i mają znacznie wyższą wydajność przy wysokiej wydajności nanoszenia (do 90%). Takie opryskiwacze elektrostatyczne znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle np. przy malowaniu elementów karoserii samochodów, sprzętu AGD, konstrukcji metalowych np. mebli itp.
Posiada metodę malowania elektrostatycznego oraz własne charakterystyczne odcienie. Po pierwsze, jest to praca pod wysokim napięciem. Oczywiście zaleta przenoszenia do 98% materiału jest niezwykle ważna, ale są tu też tradycyjne ograniczenia.
Materiał farby i lakieru musi mieć określoną minimalną rezystancję, aby mógł być wystarczająco naładowany po przejściu w pobliżu elektrody wysokiego napięcia, w przeciwnym razie jakość koloru ulegnie pogorszeniu, na przykład obecność pyłu metalicznego w składzie emalii nie mają najbardziej - dobry wpływ na jakość kolorów.
Materiały rozcieńczone wodą są niebezpieczne z powodu zwarcia. Tymczasem nowoczesny sprzęt nie stoi w miejscu, poprawia się, a te ograniczenia nie są już przeszkodami nie do pokonania w malarstwie.
Osobno należy powiedzieć o właściwościach malowanych powierzchni. Materiały nieprzewodzące, takie jak drewno, plastik czy guma, nie mogą być po prostu pomalowane, wymagane są dodatkowe prace wstępne.Najpierw nakłada się przewodzący podkład lub zwilża materiał, a następnie nakłada się farbę elektrostatycznie.
Bardzo ważny jest również kształt przedmiotu, który ma być malowany.Ponieważ cząstki farby, naładowane i poruszające się wzdłuż linii pola, pędzą w kierunku produktu głównie w kierunku jego najbardziej naładowanych obszarów, nie będzie można zamalować pustych przestrzeni lub kieszeni, ponieważ prawie nie będzie w nich pola elektrycznego efekt klatki Faradaya zadziała. Wręcz przeciwnie, ostre występy będą najlepiej zabarwione, ponieważ natężenie pola elektrycznego w ich pobliżu będzie największe.
Istnieje jednak wyjście. Kieszenie i wnęki można pomalować, w tym celu po prostu wyłączają wysokie napięcie i malują jak konwencjonalny pistolet pneumatyczny lub bezpowietrzny. Wszystkie te niuanse są ważne, aby wziąć je pod uwagę.
Instalacje do malowania elektrostatycznego składają się z następujących części: pistolet natryskowy, źródło wysokiego napięcia, węże różnego przeznaczenia (do powietrza i do farby), przewód zasilający, przewód uziemiający, pompa, zbiornik.
Instalacja musi być solidnie uziemiona przed rozpoczęciem pracy. Jako źródło wysokiego napięcia może być wykorzystana zarówno sieć elektryczna, jak i inne źródło energii, w szczególności mobilny pneumatyczny generator stałego napięcia do autonomicznej pracy instalacji w przypadku braku konwencjonalnej sieci.
Warto zauważyć, że technologia malowania elektrostatycznego była stale ulepszana przez dziesięciolecia, odkąd Ransburg wynalazł swój pierwszy elektrostatyczny pistolet natryskowy. Nawet dzisiaj malowanie elektrostatyczne zasłużenie zajmuje miejsce najbardziej ekonomicznej technologii nakładania farb i lakierów, która zapewnia maksymalne przeniesienie farby na produkt.
Tutaj ilość odpadów jest zminimalizowana, więc zarówno w produkcji na małą skalę, jak iw dużych przedsiębiorstwach przemysłowych, w fabrykach, malowanie elektrostatyczne jest dziś bardzo popularne.