Elektrostatické lakování - konstrukce a princip činnosti

Elektrostatický rozprašovač barev byl poprvé patentován v letech 1941 až 1944 americkým vědcem a výzkumníkem Haraldem Ransburgem. Než si svůj vynález patentoval a poté, co si nechal patentovat jeho první verze, Ransburg značně experimentoval v laboratoři a zdokonaloval metodu elektrostatického nanášení barvy, kterou vynalezl.

V roce 1951 tedy vynálezce obdržel patent US 2697411 na zařízení pro nanášení barvy elektrostatickým stříkáním, které se stalo prototypem moderních nástrojů. Ve stejných letech Harald založil společnost Ransburg, která se dodnes zabývá výrobou a zdokonalováním elektrostatických lakovacích zařízení.

V zásadě je metoda následující. Tekutý materiál pro barvy a laky se stříká jako obvykle rozprašovačem, ale s jednou podmínkou navíc. Při průchodu stříkací pistolí se barva nabíjí v kontaktu se speciální elektrodou v blízkosti trysky stříkací pistole na vysoké záporné napětí, jehož úroveň dosahuje 100 000 voltů.

Po výstupu z trysky se záporně nabité částice barvy řítí ve směru siločar elektrostatické pole k uzemněnému nátěrovému produktu. To znamená, že mezi stříkací pistolí a produktem, který má být natřen, je aplikováno vysoké napětí.

Nástřik barvy se provádí pomocí stlačeného vzduchu, tzn. pneumatická metoda nebo airless stříkání, kdy se tlaková barva prohání otvorem trysky. Toto jsou dva tradiční vzory stříkání pro nanášení elektrostatické barvy. Existují také kombinované systémy.

Kromě toho se částice barvy stejného náboje, vylétající z trysky, vzájemně odpuzují podle zákona elektrostatiky a přirozeně vytvářejí barvu pochodně. Pochodeň částic je hnána silami elektrostatické přitažlivosti k uzemněné části a částice, pohybující se podél čar intenzity elektrostatického pole, rovnoměrně pokrývají součást. Jako takový nedochází k žádnému efektu inkoustové mlhy a koeficient přenosu barvy a laku na produkt dosahuje 98 %.

Tento způsob aplikace umožňuje výrazně šetřit materiál barvy a laku a obecně výrazně urychluje proces lakování. Při běžném lakování velkých předmětů, jako jsou trubky, je třeba je během lakování několikrát otočit, aby barva ležela rovnoměrně a na všech stranách.

Ale u elektrostatické aplikace je to již zbytečné, protože nabité částice barvy se samy pohybují podél čar elektrického pole, ohýbají se kolem produktu ze všech stran a jeden průchod stříkací pistolí stačí k získání potřebné vysoké kvality. výsledek.

Elektrostatické pistole jsou odlišné, ale mají také něco společného s tradičními stříkacími pistolemi. Za prvé, princip kanálků vedoucích barvu je stejný. Rozdíl spočívá v přítomnosti v některých a v nepřítomnosti elektrody pro nabíjení materiálu barvy a laku, jakož i vysokého napětí, které poskytuje systému potřebné pracovní napětí.

Tělo elektrostatické stříkací pistole na rozdíl od běžného není vyrobeno z oceli nebo hliníku, ale z kompozitního plastu obsahujícího vodivé i izolační části, aby byl pracovník maximálně chráněn před náhodným úrazem elektrickým proudem.

Vysokonapěťový systém elektrostatické pistole může být klasického nebo kaskádového provedení. Klasické schéma spočívá v přivedení vysokého napětí přes kabel ze zdroje (vysokonapěťový transformátor) do pistole, díky čemuž je nástroj lehký a snadno se používá, protože v pouzdře není žádná elektronika.

Povinná ochrana proti zkratu. Takový sprej je levnější a snáze se opravuje. Nevýhodou klasického schématu je nestabilní napětí elektrody, nedostatek spínače na nebulizéru.

Kaskádový obvod předpokládá přítomnost měniče napětí zabudovaného v nástroji (přímo v atomizéru). Pistole je napájena stejnosměrným napětím 12 V přes nízkonapěťový kabel a napětí uvnitř nástroje je nyní zvýšeno na přijatelnou úroveň pro provoz.

Výhody kaskádového obvodu jsou nepopiratelné: stabilní napětí, rovnoměrnost nabíjení, schopnost upravit napětí nástroje, přítomnost spínače po ruce. Nevýhodou je vyšší hmotnost a vyšší cena.

Elektrostatické nátěrové systémy se dělí na automatické a ruční. Oba tyto a další mohou být, jak je uvedeno výše, bezvzduchové, kombinované nebo pneumatické. Kromě toho jsou automatické také kotoučové vysokorychlostní a manuální-hrnky jsou nízkorychlostní. Promluvíme si o tom později.

V obvyklém případě dochází ke stříkání jako u tradičních stříkacích pistolí - airless, kombinované a pneumatické elektrostatické stříkačky pracují v počáteční fázi, ale poskytují hospodárnost barvy a vysoký koeficient přenosu - až 90% - díky působení elektrostatických sil .

U atomizérů a disků se ale vše děje trochu jinak: k atomizaci zde dochází vlivem odstředivých sil, když se disk nebo kalíšek otáčí na atomizéru. Rotace je vyvinuta působením stlačeného vzduchu na misku nebo kotouč a aplikována elektrostatickým působením. Tím je dosaženo přenosu až 98 % materiálu barvy a laku.

Ruční nízkorychlostní kelímkové postřikovače mají rychlost otáčení kelímku pouze 600 ot./min a přestože poskytují 98% přenos barvy, nejsou příliš široce používány ve velkých průmyslových závodech, protože jejich výkon je nízký, maximálně 200 mililitrů barvy na minuta .

V drobném průmyslu, zejména při lakování kovových mřížek, jsou však ruční elektrostatické postřikovače zaslouženě oblíbené pro svou hospodárnost a účinnost.

Automatické kotoučové vysokorychlostní stříkací pistole s foukáním stlačeného vzduchu po obvodu hořáku pro jeho zúžení, mají rychlost otáčení kotouče až 60 000 ot./min a mají výrazně vyšší produktivitu s vysokou účinností přenosu (až 90 % ). Takové elektrostatické rozprašovače jsou široce používány v průmyslu, například při lakování dílů karoserií automobilů, domácích spotřebičů, kovových konstrukcí, jako je nábytek atd.

Má elektrostatickou metodu lakování a vlastní výrazné odstíny. Za prvé, je to práce s vysokým napětím. Výhoda přenosu až 98 % materiálu je samozřejmě nesmírně důležitá, ale i zde existují tradiční omezení.

Materiál barvy a laku musí mít určitý minimální odpor, aby se mohl po průchodu blízko vysokonapěťové elektrody dostatečně nabít, jinak se kvalita barvy sníží, například přítomnost kovového prachu ve složení smaltu neklesne. mají nejvíce - dobrý vliv na kvalitu barev.

Materiály ředěné vodou jsou nebezpečné zkratem. Mezitím moderní vybavení nestojí, zlepšuje se a tato omezení již nejsou nepřekonatelnou překážkou malování.

Samostatně je třeba říci o vlastnostech lakovaných povrchů. Nevodivé materiály, jako je dřevo, plast nebo guma, nelze jednoduše natírat, je nutná další příprava: Nejprve se nanese vodivý základní nátěr nebo se materiál navlhčí, poté se elektrostaticky nanese barva.

Velmi důležitý je také tvar předmětu, který má být natřen.Vzhledem k tomu, že částice barvy, nabité a pohybující se podél siločáry, spěchají k produktu převážně ve směru jeho nejvíce nabitých oblastí, nebude možné malovat přes dutiny nebo kapsy, protože v nich nebude téměř žádné elektrické pole. bude fungovat efekt Faradayovy klece. Naopak nejlépe se vybarví ostré projekce, protože intenzita elektrického pole v jejich blízkosti bude největší.

Existuje však cesta ven. Kapsy a prohlubně mohou být natřeny, k tomu jednoduše vypnou vysoké napětí a natírají jako běžná pneumatická nebo airless stříkací pistole. Všechny tyto nuance je důležité vzít v úvahu.

Instalace pro elektrostatické lakování se skládají z následujících částí: stříkací pistole, vysokonapěťový zdroj, hadice pro různé účely (na vzduch i na barvu), napájecí kabel, zemnící kabel, čerpadlo, nádrž.

Instalace musí být před zahájením prací spolehlivě uzemněna. Jako zdroj vysokého napětí lze použít jak elektrickou síť, tak i jiný zdroj energie, zejména mobilní pneumatický generátor konstantního napětí pro autonomní provoz zařízení v nepřítomnosti konvenční sítě.

Stojí za zmínku, že technologie elektrostatického lakování se během desetiletí od doby, kdy Ransburg vynalezl svou první elektrostatickou stříkací pistoli, neustále zdokonalovala. Elektrostatické lakování i dnes zaslouženě nahrazuje nejekonomičtější technologii nanášení barev a laků, která dosahuje maximálního přenosu barvy na výrobek.

Zde je množství odpadu minimalizováno, takže jak v malovýrobě, tak ve velkých průmyslových podnicích, v továrnách je dnes elektrostatické lakování velmi oblíbené.