Vopsire electrostatică - proiectare și principiu de funcționare

Pulverizatorul electrostatic de vopsea a fost brevetat pentru prima dată între 1941 și 1944 de către omul de știință și cercetător american Harald Ransburg. Înainte de a-și breveta invenția și după ce a brevetat primele versiuni ale acesteia, Ransburg a experimentat intens în laborator, perfecționând metoda de aplicare electrostatică a vopselei pe care o inventase.

Așadar, în 1951, inventatorul a primit brevetul US 2697411 pentru un dispozitiv de aplicare a vopselei prin pulverizare electrostatică, care a devenit prototipul uneltelor moderne. În aceiași ani, Harald a fondat compania Ransburg, care este încă angajată în producția și îmbunătățirea echipamentelor de vopsire electrostatică.

Practic, metoda este următoarea. Materialul lichid pentru vopsea și lac este pulverizat ca de obicei cu un pulverizator, dar cu o condiție suplimentară. La trecerea prin pistolul de pulverizare, vopseaua este încărcată, în contact cu un electrod special din apropierea duzei pistolului de pulverizare, la o tensiune negativă mare, al cărei nivel ajunge la 100.000 de volți.

După ieșirea din duză, particulele de vopsea încărcate negativ se repezi în direcția liniilor de câmp câmp electrostatic la produsul de vopsea împământat. Adică se aplică o tensiune înaltă între pistolul de pulverizare și produsul de vopsit.

Pulverizarea vopselei se realizează cu ajutorul aerului comprimat, adică. metoda pneumatică sau pulverizare fără aer, în care vopseaua sub presiune este împrăștiată prin deschiderea duzei. Acestea sunt cele două modele tradiționale de pulverizare pentru aplicarea vopselei electrostatice. Există și sisteme combinate.

În plus, particulele de vopsea cu sarcină egală care zboară din duză se resping reciproc conform legii electrostaticei, formând în mod natural o torță de vopsea. Torța particulelor este împinsă de forțele de atracție electrostatică către partea împământătă, iar particulele, deplasându-se de-a lungul liniilor de intensitate a câmpului electrostatic, acoperă uniform piesa. Ca atare, nu există efect de ceață de cerneală, iar coeficientul de transfer al materialului de vopsea și lac pe produs ajunge la 98%.

Această metodă de aplicare vă permite să economisiți în mod semnificativ vopseaua și materialul de lac și, în general, accelerează semnificativ procesul de vopsire. Când vopsiți obiecte mari, cum ar fi țevi, în mod obișnuit, acestea trebuie răsucite de mai multe ori în timpul procesului de vopsire, astfel încât vopseaua să se afle uniform și pe toate părțile.

Dar cu aplicarea electrostatică, acest lucru este deja de prisos, deoarece particulele de vopsea încărcate se deplasează singure de-a lungul liniilor câmpului electric, se îndoaie în jurul produsului din toate părțile și o trecere cu un pistol de pulverizare este suficientă pentru a obține calitatea înaltă necesară. rezultat.

Pistoalele electrostatice sunt diferite, dar au și ceva în comun cu pistoalele tradiționale de pulverizare. În primul rând, principiul canalelor care conduc vopseaua este același. Diferența constă în prezența în unele și în absența altora a unui electrod pentru încărcarea materialului de vopsea și lac, precum și a tensiunii înalte, care asigură sistemului tensiunea de lucru necesară.

Corpul pistolului de pulverizare electrostatic, spre deosebire de cel obișnuit, nu este realizat din oțel sau aluminiu, ci dintr-un material plastic compozit care conține atât părți conductoare, cât și izolatoare, astfel încât lucrătorul să fie protejat la maximum de șoc electric accidental.

Sistemul de înaltă tensiune al unui pistol electrostatic poate fi clasic sau în cascadă. Schema clasică presupune alimentarea cu tensiune înaltă printr-un cablu de la o sursă (transformator de înaltă tensiune) către pistol, ceea ce face ca unealta să fie ușoară și ușor de utilizat, deoarece nu există electronice în carcasă.

Protecție obligatorie la scurtcircuit. Un astfel de spray este mai ieftin și mai ușor de reparat. Dezavantajul schemei clasice este tensiunea instabilă a electrodului, lipsa unui comutator pe nebulizator.

Circuitul în cascadă implică prezența unui convertor de tensiune încorporat în instrument (direct în atomizor). Pistolul este alimentat de 12 volți DC printr-un cablu de joasă tensiune, iar tensiunea din interiorul instrumentului este acum ridicată la un nivel acceptabil pentru funcționare.

Avantajele circuitului în cascadă sunt de netăgăduit: tensiune stabilă, uniformitatea încărcării, capacitatea de a regla tensiunea instrumentului, prezența unui comutator la îndemână. Dezavantajele sunt greutatea mai mare și prețul mai mare.

Sistemele electrostatice de vopsea sunt împărțite în automate și manuale. Atât acestea, cât și altele pot fi, după cum sa menționat mai sus, fără aer, combinate sau pneumatice. În plus, cele automate sunt, de asemenea, cu disc de mare viteză, iar cele manuale sunt de viteză mică. Vom vorbi despre asta mai târziu.

În cazul obișnuit, pulverizarea are loc ca în cazul pistoalelor de pulverizare tradiționale - pulverizatoarele electrostatice fără aer, combinate și pneumatice funcționează în stadiul inițial, dar oferă economie de vopsea și un coeficient de transfer ridicat - până la 90% - datorită acțiunii forțelor electrostatice. .

Dar cu atomizoare și discuri, totul se întâmplă puțin diferit: atomizarea are loc aici din cauza forțelor centrifuge atunci când discul sau cupa se rotește pe atomizor. Rotația se dezvoltă prin acțiunea aerului comprimat asupra cupei sau discului și se aplică prin acțiune electrostatică. Astfel se realizează transferul a până la 98% din materialul de vopsea și lac.

Pulverizatoarele portabile cu pahare cu viteza redusa au o viteza de rotatie a cupei de doar 600 rpm si desi ofera un transfer de vopsea de 98%, nu sunt foarte utilizate pe scara larga in instalatiile industriale mari, deoarece randamentul lor este redus, maxim 200 mililitri de vopsea per fiecare. minut .

Cu toate acestea, în industriile la scară mică, în special atunci când vopsiți grile metalice, pulverizatoarele electrostatice de mână sunt populare pe merit datorită economiei și eficienței lor.

Pulverizatoarele automate de vopsea cu disc de mare viteză, cu aer comprimat care suflă în jurul periferiei pistoletului pentru a o îngusta, au o viteză de rotație a discului de până la 60.000 rpm și au o productivitate semnificativ mai mare cu o eficiență ridicată a transferului (până la 90%). Astfel de pulverizatoare electrostatice sunt utilizate pe scară largă în industrie, de exemplu, în vopsirea părților caroseriei auto, a aparatelor electrocasnice, a structurilor metalice precum mobilierul etc.

Are o metodă de vopsire electrostatică și nuanțe distinctive proprii. În primul rând, este o muncă de înaltă tensiune. Desigur, avantajul transferului de până la 98% din material este extrem de important, dar aici există și limitări tradiționale.

Vopseaua și materialul lacului trebuie să aibă o anumită rezistență minimă, astfel încât să poată fi încărcat suficient după trecerea în apropierea electrodului de înaltă tensiune, altfel calitatea culorii va scădea, de exemplu, prezența prafului metalic în compoziția smalțului nu au cel mai mult - efect bun asupra calității culorii.

Materialele diluate cu apă sunt periculoase din cauza scurtcircuitului. Între timp, echipamentele moderne nu stau pe loc, se îmbunătățesc, iar aceste limitări nu mai sunt obstacole de netrecut în calea picturii.

Separat, trebuie spus despre proprietățile suprafețelor vopsite. Materialele neconductoare, cum ar fi lemnul, plasticul sau cauciucul, nu pot fi vopsite simplu, este nevoie de lucrări preliminare suplimentare. În primul rând, se aplică un grund conductiv sau materialul este umezit, apoi vopseaua este aplicată electrostatic.

Foarte importantă este și forma obiectului de pictat.Deoarece particulele de vopsea, încărcate și care se mișcă de-a lungul liniei câmpului, se grăbesc către produs în principal în direcția zonelor sale cele mai încărcate, nu va fi posibilă pictarea peste goluri sau buzunare, deoarece nu va exista aproape niciun câmp electric în ele. efectul cușcă Faraday va funcționa. Dimpotrivă, proiecțiile ascuțite vor fi colorate cel mai bine, deoarece puterea câmpului electric din apropierea lor va fi cea mai mare.

Cu toate acestea, există o cale de ieșire. Buzunarele și adânciturile pot fi vopsite, pentru aceasta pur și simplu opresc tensiunea înaltă și vopsesc ca un pistol de pulverizare pneumatic sau fără aer convențional. Toate aceste nuanțe sunt importante de luat în considerare.

Instalatiile pentru vopsirea electrostatica constau din urmatoarele piese: pistol de pulverizare, sursa de inalta tensiune, furtunuri pentru diverse scopuri (pentru aer si pentru vopsea), cablu de alimentare, cablu de impamantare, pompa, rezervor.

Instalația trebuie să fie împământată în mod fiabil înainte de a începe lucrul. Ca sursă de înaltă tensiune se poate folosi atât o rețea electrică, cât și o altă sursă de energie, în special un generator pneumatic mobil de tensiune constantă pentru funcționarea autonomă a instalației în absența unei rețele convenționale.

Este de remarcat faptul că tehnologia de vopsire electrostatică s-a îmbunătățit continuu de-a lungul deceniilor de când Ransburg a inventat primul său pistol de pulverizare electrostatică. Chiar și astăzi, vopsirea electrostatică ține locul celei mai economice tehnologii de aplicare a vopselelor și lacurilor, care realizează transferul maxim al vopselei pe produs.

Aici, cantitatea de deșeuri este minimizată, așa că atât în ​​producția la scară mică, cât și în marile întreprinderi industriale, în fabrici, vopsirea electrostatică este foarte populară astăzi.