Електростатично боядисване — дизайн и принцип на действие

Електростатичната пръскачка за боя е патентована за първи път между 1941 и 1944 г. от американския учен и изследовател Харалд Рансбург. Преди да патентова своето изобретение и след като патентова първите му версии, Рансбург експериментира много в лабораторията, усъвършенствайки метода на нанасяне на електростатична боя, който той беше изобретил.

И така, през 1951 г. изобретателят получава патент US 2697411 за устройство за нанасяне на боя чрез електростатично пръскане, което се превръща в прототип на съвременните инструменти. През същите години Харалд основава компанията Ransburg, която и до днес се занимава с производство и подобряване на оборудване за електростатично боядисване.

По принцип методът е следният. Течният материал за боя и лак се пръска, както обикновено, с пулверизатор, но с едно допълнително условие. При преминаване през пистолета за пръскане боята се зарежда, в контакт със специален електрод близо до дюзата на пистолета за пръскане, до високо отрицателно напрежение, чието ниво достига 100 000 волта.

След излизане от дюзата, отрицателно заредените частици боя се втурват в посоката на линиите на полето електростатично поле към заземения продукт за боядисване. Тоест, се подава високо напрежение между пистолета за пръскане и продукта, който ще бъде боядисан.

Пръскането на боята се извършва с помощта на сгъстен въздух, т.е. пневматичен метод или безвъздушно пръскане, когато боята под налягане се втурва през отвора на дюзата. Това са двата традиционни модела на пръскане за нанасяне на електростатична боя. Съществуват и комбинирани системи.

Освен това, частиците на боята с еднакъв заряд, излитащи от дюзата, се отблъскват взаимно в съответствие със закона за електростатиката, като естествено образуват факел за боядисване. Факелът от частици се втурва от силите на електростатично привличане към заземената част, а частиците, движейки се по линиите на интензитета на електростатичното поле, равномерно покриват частта. Като такъв няма ефект на мастилена мъгла, а коефициентът на пренасяне на боята и лаковия материал върху продукта достига 98%.

Този метод на нанасяне ви позволява значително да спестите боя и лаков материал и като цяло значително ускорява процеса на боядисване. При боядисване на големи предмети, като тръби, по обичайния начин, те трябва да бъдат обърнати няколко пъти по време на процеса на боядисване, така че боята да лежи равномерно и от всички страни.

Но с електростатично приложение това вече е излишно, тъй като заредените частици боя сами се движат по линиите на електрическото поле, огъват се около продукта от всички страни и едно преминаване с пистолет за пръскане е достатъчно, за да се получи необходимото високо качество резултат.

Електростатичните пистолети са различни, но имат и нещо общо с традиционните пистолети за пръскане. На първо място, принципът на каналите, провеждащи боята, е същият. Разликата се крие в наличието в някои и в липсата на други на електрод за зареждане на боята и лаковия материал, както и на високо напрежение, което осигурява на системата необходимото работно напрежение.

Корпусът на електростатичния пистолет за пръскане, за разлика от обичайния, не е изработен от стомана или алуминий, а от комбинирана пластмаса, съдържаща както проводящи, така и изолационни части, така че работникът да е максимално защитен от случайно поражение от електрически ток.

Системата за високо напрежение на електростатичен пистолет може да бъде класическа или каскадна по дизайн. Класическата схема включва подаване на високо напрежение чрез кабел от източник (трансформатор за високо напрежение) към пистолета.Това прави инструмента лек и лесен за използване, тъй като в корпуса няма електроника.

Задължителна защита от късо съединение. Такъв спрей е по -евтин и по -лесен за ремонт. Недостатъкът на класическата схема е нестабилното напрежение на електрода, липсата на превключвател на пулверизатора.

Каскадната верига предполага наличието на преобразувател на напрежение, вграден в инструмента (директно в пулверизатора). Пистолетът се захранва с 12 волта DC чрез кабел за ниско напрежение, а напрежението вътре в инструмента вече се повишава до приемливо ниво за работа.

Предимствата на каскадната верига са неоспорими: стабилно напрежение, равномерност на зареждането, възможност за регулиране на напрежението на инструмента, наличие на превключвател под ръка. Недостатъците са по -голямо тегло и по -висока цена.

Системите за електростатична боя са разделени на автоматични и ръчни. Както тези, така и другите могат да бъдат, както бе отбелязано по -горе, безвъздушни, комбинирани или пневматични. Освен това автоматичните също са дискови високоскоростни, а ръчните-чашови с ниска скорост. Ще поговорим за това по -нататък.

В обичайния случай пръскането се случва както при традиционните пистолети за пръскане — безвъздушните, комбинираните и пневматичните електростатични пръскачки работят в началния етап, но те осигуряват икономия на боя и висок коефициент на прехвърляне — до 90% — поради действието на електростатичните сили.

Но с пулверизаторите и дисковете всичко се случва малко по -различно: атомизирането се получава тук поради центробежни сили, когато дискът или чашата се въртят върху пулверизатора. Въртенето се развива чрез действието на сгъстен въздух върху чашата или диска и прилагането чрез електростатично действие. Така се постига прехвърляне на до 98% от боята и лаковия материал.

Ръчните нискоскоростни пръскачки тип чаша имат скорост на въртене на чашите само 600 оборота в минута и въпреки че дават 98% пренос на боя, те не се използват особено широко в големите промишлени предприятия, тъй като тяхната производителност е ниска, максимум 200 милилитра боя на минута.

Въпреки това в малките индустрии, особено при боядисване на метални решетки, ръчните електростатични пръскачки са заслужено популярни поради своята икономичност и ефективност.

Автоматичните дискови високоскоростни пръскачки за боя, със сгъстен въздух, издухващ по периферията на факела, за да го стесни, имат скорост на въртене на диска до 60 000 оборота в минута и имат значително по-висока производителност с висока ефективност на прехвърляне (до 90%) . Такива електростатични пръскачки се използват широко в промишлеността, например при боядисване на части от каросерията на автомобили, домакински уреди, метални конструкции като мебели и др.

Той има електростатичен метод на боядисване и свои собствени отличителни нюанси. Първо, това е работа с високо напрежение. Разбира се, предимството при прехвърлянето на до 98% от материала е изключително важно, но тук има и традиционни ограничения.

Материалът за боя и лак трябва да има определено минимално съпротивление, за да може да се зареди достатъчно след преминаване в близост до електрода с високо напрежение, в противен случай качеството на цвета ще намалее, например наличието на метален прах в състава на емайла няма най -добър ефект върху качеството на цвета.

Материалите, разредени с вода, са опасни поради късо съединение. Междувременно съвременното оборудване не стои неподвижно, то се подобрява и тези ограничения вече не са непреодолими пречки пред боядисването.

Отделно трябва да се каже за свойствата на боядисаните повърхности. Непроводимите материали, като дърво, пластмаса или каучук, не могат да бъдат боядисани просто така, е необходима допълнителна предварителна работа.Първо се нанася проводим грунд или материалът се навлажнява, след това боята се нанася електростатично.

Формата на обекта за боядисване също е много важна. Тъй като частиците боя, заредени и движещи се по линията на полето, се втурват към продукта предимно по посока на най -заредените му области, няма да е възможно да се боядисат над кухините или джобовете, защото почти няма да има електрическо поле в тях, ефектът от клетката на Фарадей ще работи. Напротив, острите проекции ще бъдат оцветени най -добре, тъй като напрежението на електрическото поле в близост до тях ще бъде най -голямо.

Изход обаче има. Джобовете и вдлъбнатините могат да бъдат боядисани, за това те просто изключват високо напрежение и боядисват като конвенционален пневматичен или безвъздушен пистолет за пръскане. Всички тези нюанси е важно да се вземат предвид.

Инсталациите за електростатично боядисване се състоят от следните части: пистолет за пръскане, източник на високо напрежение, маркучи за различни цели (за въздух и за боя), захранващ кабел, кабел за заземяване, помпа, резервоар.

Инсталацията трябва да бъде надеждно заземена преди започване на работа. Като източник на високо напрежение може да се използва както електрическа мрежа, така и друг източник на енергия, по -специално мобилен пневматичен генератор на постоянно напрежение за автономна работа на инсталацията при липса на конвенционална мрежа.

Заслужава да се отбележи, че технологията за електростатично боядисване непрекъснато се подобрява в продължение на десетилетия, откакто Рансбург изобретява първия си електростатичен пистолет за пръскане. И днес електростатичното боядисване заслужено заема мястото на най -икономичната технология за нанасяне на бои и лакове, при която се постига максимално пренасяне на боята към продукта.

Тук количеството отпадъци е сведено до минимум, така че както в дребномащабното производство, така и в големите промишлени предприятия, във фабриките, електростатичното боядисване е много популярно днес.