Elektrostatično barvanje - zasnova in princip delovanja
Elektrostatični razpršilec barve je med letoma 1941 in 1944 prvi patentiral ameriški znanstvenik in raziskovalec Harald Ransburg. Preden je patentiral svoj izum in potem, ko je patentiral njegove prve različice, je Ransburg obsežno eksperimentiral v laboratoriju in izpopolnil metodo elektrostatičnega nanašanja barve, ki jo je izumil.
Tako je leta 1951 izumitelj prejel patent US 2697411 za napravo za nanašanje barve z elektrostatičnim brizganjem, ki je postala prototip sodobnih orodij. V istih letih je Harald ustanovil podjetje Ransburg, ki se še danes ukvarja s proizvodnjo in izboljšavo opreme za elektrostatično barvanje.
V bistvu je metoda naslednja. Tekoči material za barvo in lak razpršimo kot običajno z razpršilcem, vendar z enim dodatnim pogojem. Pri prehodu skozi brizgalno pištolo se barva v stiku s posebno elektrodo v bližini šobe brizgalne pištole napolni do visoke negativne napetosti, katere raven doseže 100.000 voltov.
Po izhodu iz šobe negativno nabiti delci barve hitijo v smeri silnic polja elektrostatično polje na ozemljeni barvni izdelek. To pomeni, da je med brizgalno pištolo in izdelkom, ki ga želite barvati, uporabljena visoka napetost.
Razprševanje barve poteka s pomočjo stisnjenega zraka, tj. pnevmatsko metodo ali brezzračno brizganje, kjer se barva pod tlakom požene skozi odprtino šobe. To sta dva tradicionalna vzorca pršenja za nanašanje elektrostatične barve. Obstajajo tudi kombinirani sistemi.
Poleg tega se delci barve z enakim nabojem, ki letijo iz šobe, odbijajo drug drugega po zakonu elektrostatike in naravno tvorijo barvni gorilnik. Gorilnik delcev se s silami elektrostatične privlačnosti požene na ozemljeni del in delci, ki se gibljejo vzdolž črt jakosti elektrostatičnega polja, enakomerno prekrijejo del. Kot tak ni učinka meglice črnila, koeficient prenosa barve in laka na izdelku pa doseže 98 %.
Ta način nanašanja vam omogoča znatno varčevanje z barvo in lakom ter na splošno bistveno pospeši postopek barvanja. Pri barvanju večjih predmetov, kot so cevi, na običajen način, jih moramo med samim barvanjem večkrat obrniti, da barva leži enakomerno in na vse strani.
A pri elektrostatičnem nanosu je to že odveč, saj se naelektreni delci barve sami premikajo po linijah električnega polja, se ogibajo okoli izdelka z vseh strani, en prehod z brizgalno pištolo pa zadostuje, da dobimo potrebno kvaliteto. rezultat.
Elektrostatične pištole so drugačne, vendar imajo tudi nekaj skupnega s tradicionalnimi brizgalnimi pištolami. Prvič, princip kanalov, ki vodijo barvo, je enak. Razlika je v prisotnosti v nekaterih in v odsotnosti drugih elektrod za polnjenje materiala barve in laka, pa tudi v visoki napetosti, ki sistemu zagotavlja potrebno delovno napetost.
Telo elektrostatične brizgalne pištole, za razliko od običajne, ni izdelano iz jekla ali aluminija, temveč iz kompozitne plastike, ki vsebuje tako prevodne kot izolacijske dele, tako da je delavec maksimalno zaščiten pred nenamernim električnim udarom.
Visokonapetostni sistem elektrostatične pištole je lahko klasične ali kaskadne izvedbe. Klasična shema vključuje dovajanje visoke napetosti preko kabla od vira (visokonapetostnega transformatorja) do pištole, zaradi česar je orodje lahko in enostavno za uporabo, saj v ohišju ni elektronike.
Obvezna zaščita pred kratkim stikom. Tak sprej je cenejši in ga je lažje popraviti. Pomanjkljivost klasične sheme je nestabilna napetost elektrode, pomanjkanje stikala na nebulatorju.
Kaskadno vezje pomeni prisotnost napetostnega pretvornika, vgrajenega v orodje (neposredno v atomizerju). Pištola se napaja z 12 volti enosmernega toka preko nizkonapetostnega kabla, napetost znotraj orodja pa je zdaj dvignjena na sprejemljivo raven za delovanje.
Prednosti kaskadnega vezja so nesporne: stabilna napetost, enakomernost polnjenja, možnost prilagajanja napetosti orodja, prisotnost stikala pri roki. Slabosti so večja teža in višja cena.
Elektrostatični barvni sistemi se delijo na avtomatske in ročne. Tako ti kot drugi so lahko, kot je navedeno zgoraj, brezzračni, kombinirani ali pnevmatski. Poleg tega so avtomatske tudi disk visoke hitrosti, ročne skodelice pa nizke hitrosti. O tem bomo govorili kasneje.
V običajnem primeru brizganje poteka kot pri klasičnih brizgalnih pištolah - brezzračni, kombinirani in pnevmatski elektrostatični brizgalniki delujejo v začetni fazi, vendar zaradi delovanja elektrostatičnih sil zagotavljajo ekonomičnost barve in visok koeficient prenosa - do 90%. .
Toda z razpršilniki in diski se vse zgodi nekoliko drugače: tu pride do atomizacije zaradi centrifugalnih sil, ko se disk ali skodelica vrti na razpršilniku. Vrtenje se razvije z delovanjem stisnjenega zraka na skodelico ali disk in deluje z elektrostatičnim delovanjem. S tem dosežemo prenos do 98% barvnega in lakirnega materiala.
Ročni nizkohitrostni lončni razpršilniki imajo hitrost vrtenja lončkov samo 600 vrt/min in čeprav zagotavljajo 98-odstotni prenos barve, se v velikih industrijskih obratih ne uporabljajo zelo pogosto, ker je njihova proizvodnja majhna, največ 200 mililitrov barve na minuto
Vendar pa so v majhni industriji, zlasti pri barvanju kovinskih mrež, ročni elektrostatični razpršilniki zasluženo priljubljeni zaradi svoje ekonomičnosti in učinkovitosti.
Avtomatski diskasti visokohitrostni razpršilci barve, s stisnjenim zrakom, ki piha po obodu gorilnika, da ga zoži, imajo hitrost vrtenja diska do 60.000 vrt./min in imajo bistveno višjo produktivnost z visoko učinkovitostjo prenosa (do 90 %). Takšni elektrostatični razpršilci se pogosto uporabljajo v industriji, na primer pri barvanju karoserijskih delov avtomobilov, gospodinjskih aparatov, kovinskih konstrukcij, kot je pohištvo itd.
Ima elektrostatično metodo barvanja in svoje značilne odtenke. Prvič, to je visokonapetostno delo. Seveda je izjemno pomembna prednost prenosa do 98 % materiala, vendar so tu tudi tradicionalne omejitve.
Material barve in laka mora imeti določen minimalni upor, tako da se lahko dovolj napolni po prehodu blizu visokonapetostne elektrode, sicer se kakovost barve zmanjša, na primer prisotnost kovinskega prahu v sestavi emajla ne najbolj - dobro vplivajo na kakovost barve.
Materiali, razredčeni z vodo, so nevarni zaradi kratkega stika. Medtem pa sodobna oprema ne miruje, se izboljšuje in te omejitve niso več nepremostljive ovire za barvanje.
Ločeno je treba povedati o lastnostih barvanih površin. Neprevodnih materialov, kot so les, plastika ali guma, ni mogoče enostavno barvati, potrebna so dodatna predhodna dela.Najprej se nanese prevodni temeljni premaz ali se material navlaži, nato se barva nanese elektrostatično.
Zelo pomembna je tudi oblika predmeta, ki ga slikamo.Ker delci barve, naelektreni in gibajoči se vzdolž poljske črte, hitijo proti izdelku predvsem v smeri njegovih najbolj naelektrenih območij, praznin ali žepov ne bo mogoče prebarvati, ker v njih skoraj ne bo električnega polja. .učinek Faradayeve kletke bo deloval. Nasprotno, ostre projekcije bodo najbolje obarvane, saj bo električna poljska jakost blizu njih največja.
Vendar pa obstaja izhod. Žepe in vdolbine je mogoče barvati, za to preprosto izklopijo visoko napetost in barvajo kot običajna pnevmatska ali brezzračna brizgalna pištola. Vse te nianse je pomembno upoštevati.
Instalacijo za elektrostatično barvanje sestavljajo naslednji deli: brizgalna pištola, vir visoke napetosti, cevi za različne namene (za zrak in za barvo), napajalni kabel, ozemljitveni kabel, črpalka, rezervoar.
Inštalacija mora biti pred začetkom dela zanesljivo ozemljena. Kot vir visoke napetosti se lahko uporablja tako električno omrežje kot drug vir energije, zlasti mobilni pnevmatski generator konstantne napetosti za avtonomno delovanje napeljave v odsotnosti klasičnega omrežja.
Omeniti velja, da se je tehnologija elektrostatičnega barvanja skozi desetletja nenehno izboljševala, odkar je Ransburg izumil svojo prvo elektrostatično brizgalno pištolo. Elektrostatično barvanje še danes zasluženo zaseda mesto najbolj ekonomične tehnologije nanašanja barv in lakov, s katero dosežemo maksimalen prenos barve na izdelek.
Tukaj je količina odpadkov zmanjšana, zato je tako v majhni proizvodnji kot v velikih industrijskih podjetjih, v tovarnah, elektrostatično barvanje danes zelo priljubljeno.