Ηλεκτροστατική βαφή - σχεδιασμός και αρχή λειτουργίας
Ο ηλεκτροστατικός ψεκαστήρας βαφής κατοχυρώθηκε για πρώτη φορά μεταξύ 1941 και 1944 από τον Αμερικανό επιστήμονα και ερευνητή Harald Ransburg. Πριν κατοχυρώσει την εφεύρεσή του και αφού κατοχυρώσει τις πρώτες εκδόσεις της, ο Ransburg πειραματίστηκε εκτενώς στο εργαστήριο, τελειοποιώντας τη μέθοδο εφαρμογής ηλεκτροστατικής βαφής που είχε εφεύρει.
Έτσι, το 1951, ο εφευρέτης έλαβε το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας US 2697411 για μια συσκευή για την εφαρμογή βαφής με ηλεκτροστατικό ψεκασμό, η οποία έγινε το πρωτότυπο των σύγχρονων εργαλείων. Τα ίδια χρόνια, ο Harald ίδρυσε την εταιρεία Ransburg, η οποία εξακολουθεί να ασχολείται με την παραγωγή και τη βελτίωση εξοπλισμού ηλεκτροστατικής βαφής.
Βασικά, η μέθοδος είναι η εξής. Το υγρό υλικό για βαφή και βερνίκι ψεκάζεται ως συνήθως με ψεκαστήρα, αλλά με μία επιπλέον προϋπόθεση. Κατά τη διέλευση από το πιστόλι ψεκασμού, η βαφή φορτίζεται, σε επαφή με ένα ειδικό ηλεκτρόδιο κοντά στο ακροφύσιο του πιστολιού ψεκασμού, σε υψηλή αρνητική τάση, η στάθμη της οποίας φτάνει τα 100.000 βολτ.
Μετά την έξοδο από το ακροφύσιο, τα αρνητικά φορτισμένα σωματίδια χρώματος ορμούν προς την κατεύθυνση των γραμμών πεδίου ηλεκτροστατικό πεδίο στο προϊόν γειωμένης βαφής. Δηλαδή, εφαρμόζεται υψηλή τάση μεταξύ του πιστολιού ψεκασμού και του προϊόντος που θα βαφτεί.
Ο ψεκασμός του χρώματος πραγματοποιείται με τη βοήθεια πεπιεσμένου αέρα, δηλ. πνευματική μέθοδος ή ψεκασμός χωρίς αέρα, όπου η βαφή υπό πίεση διοχετεύεται ορμητικά μέσα από το άνοιγμα του ακροφυσίου. Αυτά είναι τα δύο παραδοσιακά σχέδια ψεκασμού για την εφαρμογή ηλεκτροστατικής βαφής. Υπάρχουν και συνδυασμένα συστήματα.
Επιπλέον, τα σωματίδια χρώματος ίσου φορτίου που πετούν έξω από το ακροφύσιο απωθούν το ένα το άλλο σύμφωνα με το νόμο της ηλεκτροστατικής, σχηματίζοντας φυσικά έναν πυρσό βαφής. Ο πυρσός των σωματιδίων σπρώχνεται από τις δυνάμεις της ηλεκτροστατικής έλξης στο γειωμένο μέρος και τα σωματίδια, κινούμενα κατά μήκος των γραμμών της έντασης του ηλεκτροστατικού πεδίου, καλύπτουν ομοιόμορφα το τμήμα. Ως εκ τούτου, δεν υπάρχει αποτέλεσμα ομίχλης μελάνης και ο συντελεστής μεταφοράς του υλικού βαφής και βερνικιού στο προϊόν φτάνει το 98%.
Αυτή η μέθοδος εφαρμογής σάς επιτρέπει να εξοικονομήσετε σημαντικά υλικό χρώματος και βερνικιού και, γενικά, επιταχύνει σημαντικά τη διαδικασία βαφής. Όταν βάφετε μεγάλα αντικείμενα, όπως σωλήνες, με τον συνηθισμένο τρόπο, πρέπει να τα γυρίζετε πολλές φορές κατά τη διάρκεια της βαφής, ώστε το χρώμα να απλώνεται ομοιόμορφα και από όλες τις πλευρές.
Αλλά με την ηλεκτροστατική εφαρμογή, αυτό είναι ήδη περιττό, καθώς τα φορτισμένα σωματίδια βαφής κινούνται μόνα τους κατά μήκος των γραμμών του ηλεκτρικού πεδίου, λυγίζουν γύρω από το προϊόν από όλες τις πλευρές και ένα πέρασμα με ένα πιστόλι ψεκασμού είναι αρκετό για να πάρει την απαραίτητη υψηλής ποιότητας αποτέλεσμα.
Τα ηλεκτροστατικά πιστόλια είναι διαφορετικά, αλλά έχουν και κάτι κοινό με τα παραδοσιακά πιστόλια ψεκασμού. Πρώτα απ 'όλα, η αρχή των καναλιών που διοχετεύουν τη βαφή είναι η ίδια. Η διαφορά έγκειται στην παρουσία σε κάποιους και στην απουσία άλλων ηλεκτροδίου για τη φόρτιση του υλικού βαφής και βερνικιού, καθώς και σε υψηλή τάση, που παρέχει στο σύστημα την απαραίτητη τάση λειτουργίας.
Το σώμα του ηλεκτροστατικού πιστολιού ψεκασμού, σε αντίθεση με το συνηθισμένο, δεν είναι κατασκευασμένο από χάλυβα ή αλουμίνιο, αλλά από σύνθετο πλαστικό που περιέχει τόσο αγώγιμα όσο και μονωτικά μέρη, ώστε ο εργαζόμενος να προστατεύεται στο μέγιστο από τυχαίο ηλεκτροπληξία.
Το σύστημα υψηλής τάσης ενός ηλεκτροστατικού πιστολιού μπορεί να είναι κλασικό ή καταρράκτη. Το κλασικό σχέδιο περιλαμβάνει την παροχή υψηλής τάσης μέσω ενός καλωδίου από μια πηγή (μετασχηματιστής υψηλής τάσης) στο πιστόλι.Αυτό κάνει το εργαλείο ελαφρύ και εύκολο στη χρήση, καθώς δεν υπάρχουν ηλεκτρονικά στο περίβλημα.
Υποχρεωτική προστασία βραχυκυκλώματος. Ένα τέτοιο σπρέι είναι φθηνότερο και πιο εύκολο να επισκευαστεί. Το μειονέκτημα του κλασικού σχήματος είναι η ασταθής τάση του ηλεκτροδίου, η έλλειψη διακόπτη στον νεφελοποιητή.
Το κύκλωμα καταρράκτη υποδηλώνει την παρουσία ενός μετατροπέα τάσης ενσωματωμένου στο εργαλείο (απευθείας στον ατμοποιητή). Το πιστόλι τροφοδοτείται από 12 βολτ συνεχούς ρεύματος μέσω ενός καλωδίου χαμηλής τάσης και η τάση στο εσωτερικό του εργαλείου αυξάνεται πλέον σε ένα αποδεκτό επίπεδο για λειτουργία.
Τα πλεονεκτήματα του κυκλώματος καταρράκτη είναι αναμφισβήτητα: σταθερή τάση, ομοιομορφία φόρτισης, δυνατότητα ρύθμισης της τάσης του εργαλείου, παρουσία διακόπτη στο χέρι. Τα μειονεκτήματα είναι το μεγαλύτερο βάρος και η υψηλότερη τιμή.
Τα συστήματα ηλεκτροστατικής βαφής χωρίζονται σε αυτόματα και χειροκίνητα. Τόσο αυτά όσο και άλλα μπορεί να είναι, όπως σημειώθηκε παραπάνω, χωρίς αέρα, συνδυασμένα ή πνευματικά. Επιπλέον, τα αυτόματα είναι επίσης δισκοκίνητα και τα χειροκίνητα κουπ είναι χαμηλών ταχυτήτων. Θα μιλήσουμε για αυτό αργότερα.
Στη συνήθη περίπτωση, ο ψεκασμός γίνεται όπως συμβαίνει με τα παραδοσιακά πιστόλια ψεκασμού - οι airless, οι συνδυασμένοι και οι πνευματικοί ηλεκτροστατικοί ψεκαστήρες λειτουργούν στο αρχικό στάδιο, αλλά παρέχουν οικονομία χρώματος και υψηλό συντελεστή μεταφοράς - έως και 90% - λόγω της δράσης ηλεκτροστατικών δυνάμεων .
Αλλά με τους ατμοποιητές και τους δίσκους, όλα συμβαίνουν λίγο διαφορετικά: ο ψεκασμός συμβαίνει εδώ λόγω φυγόκεντρων δυνάμεων όταν ο δίσκος ή το κύπελλο περιστρέφεται στον ατμοποιητή. Η περιστροφή αναπτύσσεται από τη δράση του πεπιεσμένου αέρα στο κύπελλο ή το δίσκο και εφαρμόζεται με ηλεκτροστατική δράση. Έτσι επιτυγχάνεται η μεταφορά έως και 98% του υλικού βαφής και βερνικιού.
Οι φορητοί ψεκαστήρες κυπέλλου χαμηλής ταχύτητας έχουν ταχύτητα περιστροφής κυπέλλου μόνο 600 σ.α.λ. και παρόλο που δίνουν 98% μεταφορά χρώματος, δεν χρησιμοποιούνται ευρέως σε μεγάλες βιομηχανικές εγκαταστάσεις επειδή η απόδοση τους είναι χαμηλή, το πολύ 200 χιλιοστόλιτρα χρώματος ανά λεπτό.
Ωστόσο, σε βιομηχανίες μικρής κλίμακας, ειδικά όταν βάφονται μεταλλικά πλέγματα, οι ηλεκτροστατικοί ψεκαστήρες χειρός είναι επάξια δημοφιλείς λόγω της οικονομίας και της αποτελεσματικότητάς τους.
Αυτόματοι ψεκαστήρες βαφής δίσκων υψηλής ταχύτητας, με πεπιεσμένο αέρα που φυσά γύρω από την περιφέρεια του φακού για να τον περιορίσει, έχουν ταχύτητα περιστροφής δίσκου έως και 60.000 rpm και έχουν σημαντικά υψηλότερη παραγωγικότητα με υψηλή απόδοση μεταφοράς (έως 90%). Τέτοιοι ηλεκτροστατικοί ψεκαστήρες χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία, για παράδειγμα, στη βαφή εξαρτημάτων αμαξώματος αυτοκινήτων, οικιακών συσκευών, μεταλλικών κατασκευών όπως έπιπλα κ.λπ.
Διαθέτει μέθοδο ηλεκτροστατικής βαφής και τις δικές του χαρακτηριστικές αποχρώσεις. Πρώτον, είναι μια δουλειά υψηλής τάσης. Φυσικά, το πλεονέκτημα της μεταφοράς έως και 98% του υλικού είναι εξαιρετικά σημαντικό, αλλά υπάρχουν και παραδοσιακοί περιορισμοί εδώ.
Το υλικό βαφής και βερνικιού πρέπει να έχει μια ορισμένη ελάχιστη αντίσταση ώστε να μπορεί να φορτιστεί επαρκώς αφού περάσει κοντά στο ηλεκτρόδιο υψηλής τάσης, διαφορετικά η ποιότητα του χρώματος θα μειωθεί, για παράδειγμα, η παρουσία μεταλλικής σκόνης στη σύνθεση του σμάλτου δεν έχουν τη μεγαλύτερη - καλή επίδραση στην ποιότητα του χρώματος.
Τα υλικά που έχουν αραιωθεί με νερό είναι επικίνδυνα λόγω βραχυκυκλώματος. Εν τω μεταξύ, ο σύγχρονος εξοπλισμός δεν μένει ακίνητος, βελτιώνεται και αυτοί οι περιορισμοί δεν αποτελούν πλέον ανυπέρβλητα εμπόδια στη ζωγραφική.
Ξεχωριστά, πρέπει να ειπωθεί για τις ιδιότητες των βαμμένων επιφανειών. Τα μη αγώγιμα υλικά, όπως το ξύλο, το πλαστικό ή το καουτσούκ, δεν μπορούν να βαφτούν απλά, απαιτούνται πρόσθετες προκαταρκτικές εργασίες, πρώτα εφαρμόζεται αγώγιμο αστάρι ή υγραίνεται το υλικό και στη συνέχεια εφαρμόζεται ηλεκτροστατική βαφή.
Το σχήμα του προς βαφή αντικειμένου είναι επίσης πολύ σημαντικό.Δεδομένου ότι τα σωματίδια του χρώματος, φορτισμένα και κινούμενα κατά μήκος της γραμμής πεδίου, ορμούν προς το προϊόν κυρίως προς την κατεύθυνση των πιο φορτισμένων περιοχών του, δεν θα είναι δυνατό να βάψετε πάνω από τα κενά ή τις τσέπες, επειδή δεν θα υπάρχει σχεδόν καθόλου ηλεκτρικό πεδίο σε αυτά Το φαινόμενο του κλωβού Faraday θα λειτουργήσει. Αντίθετα, οι αιχμηρές προεξοχές θα χρωματιστούν καλύτερα, αφού η ένταση ηλεκτρικού πεδίου κοντά τους θα είναι η μεγαλύτερη.
Ωστόσο, υπάρχει διέξοδος. Οι τσέπες και οι εσοχές μπορούν να βαφτούν, για αυτό απλώς απενεργοποιούν την υψηλή τάση και βάφουν σαν ένα συμβατικό πιστόλι ψεκασμού με αέρα ή χωρίς αέρα. Όλες αυτές οι αποχρώσεις είναι σημαντικό να ληφθούν υπόψη.
Οι εγκαταστάσεις ηλεκτροστατικής βαφής αποτελούνται από τα ακόλουθα μέρη: πιστόλι ψεκασμού, πηγή υψηλής τάσης, εύκαμπτοι σωλήνες για διάφορους σκοπούς (για αέρα και βαφή), καλώδιο τροφοδοσίας, καλώδιο γείωσης, αντλία, δεξαμενή.
Η εγκατάσταση πρέπει να είναι αξιόπιστη γειωμένη πριν από την έναρξη της εργασίας. Ως πηγή υψηλής τάσης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο ένα ηλεκτρικό δίκτυο όσο και μια άλλη πηγή ενέργειας, ειδικότερα μια κινητή πνευματική γεννήτρια σταθερής τάσης για αυτόνομη λειτουργία της εγκατάστασης απουσία συμβατικού δικτύου.
Αξίζει να σημειωθεί ότι η τεχνολογία ηλεκτροστατικής βαφής βελτιώνεται συνεχώς κατά τη διάρκεια των δεκαετιών από τότε που ο Ransburg εφηύρε το πρώτο του ηλεκτροστατικό πιστόλι ψεκασμού. Ακόμα και σήμερα, η ηλεκτροστατική βαφή επάξια παίρνει τη θέση της πιο οικονομικής τεχνολογίας για την εφαρμογή χρωμάτων και βερνικιών, η οποία επιτυγχάνει τη μέγιστη μεταφορά της βαφής στο προϊόν.
Εδώ ελαχιστοποιείται η ποσότητα των απορριμμάτων, επομένως τόσο σε παραγωγή μικρής κλίμακας όσο και σε μεγάλες βιομηχανικές επιχειρήσεις, σε εργοστάσια, η ηλεκτροστατική βαφή είναι πολύ δημοφιλής σήμερα.