Elektrostatik boyama - tasarım ve çalışma prensibi

Elektrostatik boya püskürtücü ilk olarak 1941 ile 1944 yılları arasında Amerikalı bilim adamı ve araştırmacı Harald Ransburg tarafından patentlendi. Buluşunun patentini almadan önce ve ilk versiyonlarının patentini aldıktan sonra, Ransburg laboratuvarda kapsamlı deneyler yaparak, icat ettiği elektrostatik boya uygulama yöntemini mükemmelleştirdi.

Böylece, 1951'de mucit, modern aletlerin prototipi haline gelen, elektrostatik püskürtme yoluyla boya uygulamak için bir cihaz için US 2697411 patentini aldı. Aynı yıllarda Harald, halen elektrostatik boyama ekipmanlarının üretimi ve geliştirilmesi ile uğraşan Ransburg şirketini kurdu.

Temel olarak, yöntem aşağıdaki gibidir. Boya ve vernik için sıvı malzeme her zamanki gibi bir püskürtücü ile püskürtülür, ancak bir koşul daha vardır. Püskürtme tabancasından geçerken boya, püskürtme tabancasının ağzına yakın özel bir elektrotla temas halinde, seviyesi 100.000 volta ulaşan yüksek bir negatif voltaja yüklenir.

Nozülden çıktıktan sonra, negatif yüklü boya parçacıkları alan çizgileri yönünde akar elektrostatik alan topraklanmış boya ürününe. Yani tabanca ile boyanacak ürün arasına yüksek voltaj uygulanır.

Boyanın püskürtülmesi basınçlı hava yardımı ile gerçekleştirilir, yani; basınçlı boyanın nozul açıklığından hızla aktığı pnömatik yöntem veya havasız püskürtme. Bunlar, elektrostatik boya uygulamak için kullanılan iki geleneksel sprey modelidir. Kombine sistemler de vardır.

Ayrıca nozülden dışarı fırlayan eşit yüklü boya parçacıkları elektrostatik yasasına göre birbirini iter ve doğal olarak bir boya meşalesi oluşturur. Parçacıkların meşalesi, elektrostatik çekim kuvvetleri tarafından topraklanmış parçaya fırlatılır ve elektrostatik alanın yoğunluk çizgileri boyunca hareket eden parçacıklar, parçayı düzgün bir şekilde kaplar. Bu sayede mürekkep buğusu etkisi oluşmaz, boya ve vernik malzemesinin ürün üzerindeki aktarım katsayısı %98'e ulaşır.

Bu uygulama yöntemi, boya ve vernik malzemesinden önemli ölçüde tasarruf etmenizi sağlar ve genel olarak boyama sürecini önemli ölçüde hızlandırır. Borular gibi büyük nesneleri her zamanki gibi boyarken, boyanın eşit şekilde ve her tarafta durması için boyama işlemi sırasında birkaç kez döndürülmeleri gerekir.

Ancak elektrostatik uygulamada, bu zaten gereksizdir, çünkü yüklü boya parçacıkları elektrik alanı çizgileri boyunca kendi başlarına hareket eder, ürünün etrafında her taraftan bükülür ve gerekli yüksek kaliteyi elde etmek için püskürtme tabancasıyla bir geçiş yeterlidir. sonuç.

Elektrostatik tabancalar farklıdır, ancak geleneksel püskürtme tabancalarıyla da ortak noktaları vardır. Öncelikle boyayı ileten kanalların çalışma prensibi aynıdır. Aradaki fark, boya ve vernik malzemesini yüklemek için bir elektrotun bazılarında ve bazılarında yokluğunda ve ayrıca sisteme gerekli çalışma voltajını sağlayan yüksek voltajın varlığında yatmaktadır.

Elektrostatik püskürtme tabancasının gövdesi, alışılagelmiş gövdeden farklı olarak çelik veya alüminyumdan değil, hem iletken hem de yalıtkan parçalar içeren kompozit bir plastikten yapılmıştır, böylece işçi kazara elektrik çarpmasına karşı maksimum düzeyde korunur.

Bir elektrostatik tabancanın yüksek voltaj sistemi, tasarım olarak klasik veya kademeli olabilir. Klasik şema, bir kaynaktan (yüksek voltaj trafosu) tabancaya bir kablo aracılığıyla yüksek voltaj sağlamayı içerir.Bu, muhafazada elektronik olmadığından aleti hafif ve kullanımı kolay hale getirir.

Zorunlu kısa devre koruması. Böyle bir sprey daha ucuzdur ve onarımı daha kolaydır. Klasik şemanın dezavantajı, elektrotun dengesiz voltajı, nebulizatörde bir anahtarın olmamasıdır.

Kademeli devre, alete yerleşik bir voltaj dönüştürücünün varlığını ima eder (doğrudan atomizörde). Tabanca, düşük voltajlı bir kablo aracılığıyla 12 volt DC ile çalıştırılır ve aletin içindeki voltaj artık çalışma için kabul edilebilir bir seviyeye yükseltilir.

Kademeli devrenin avantajları yadsınamaz: kararlı voltaj, şarjın tekdüzeliği, aletin voltajını ayarlama yeteneği, eldeki bir anahtarın varlığı. Dezavantajları daha fazla ağırlık ve daha yüksek fiyattır.

Elektrostatik boya sistemleri otomatik ve manuel olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Hem bunlar hem de diğerleri, yukarıda belirtildiği gibi, havasız, birleşik veya pnömatik olabilir. Ek olarak, otomatik olanlar da disk yüksek hızlıdır ve manuel kaplar düşük hızlıdır. Bunun hakkında daha sonra konuşacağız.

Olağan durumda, püskürtme, geleneksel püskürtme tabancalarında olduğu gibi gerçekleşir - havasız, kombinasyon ve pnömatik elektrostatik püskürtücüler başlangıç ​​aşamasında çalışır, ancak elektrostatik kuvvetlerin etkisi nedeniyle boya ekonomisi ve yüksek aktarım katsayısı - %90'a kadar - sağlarlar .

Ancak atomizörlerde ve disklerde her şey biraz farklı olur: burada atomizasyon, disk veya kap atomizer üzerinde döndüğünde merkezkaç kuvvetleri nedeniyle gerçekleşir. Dönüş, basınçlı havanın kap veya disk üzerindeki etkisiyle geliştirilir ve elektrostatik etkiyle uygulanır. Bu, boya ve vernik malzemesinin %98'e kadar transferini sağlar.

El tipi düşük devirli kap püskürtücüler sadece 600 devir/dakikalık bir kap dönüş hızına sahiptir ve %98 oranında boya transferi vermelerine rağmen çıktıları düşük olduğundan büyük endüstriyel tesislerde çok yaygın kullanılmazlar, başına maksimum 200 mililitre boya. dakika

Bununla birlikte, küçük ölçekli endüstrilerde, özellikle metal ızgaraları boyarken, el tipi elektrostatik püskürtücüler ekonomiklikleri ve verimlilikleri nedeniyle haklı olarak popülerdir.

Torcu daraltmak için çevresine basınçlı hava üfleyen otomatik diskli yüksek hızlı boya püskürtücüler, 60.000 rpm'ye kadar disk dönüş hızına sahiptir ve yüksek aktarım verimliliğiyle (%90'a kadar) önemli ölçüde daha yüksek üretkenliğe sahiptir. Bu tür elektrostatik püskürtücüler, endüstride, örneğin araba gövde parçalarının, ev aletlerinin, mobilya gibi metal yapıların boyanmasında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Elektrostatik boyama yöntemine ve kendine has renk tonlarına sahiptir. İlk olarak, bu yüksek voltajlı bir iş. Tabii ki, malzemenin %98'ine kadar aktarma avantajı son derece önemlidir, ancak burada geleneksel sınırlamalar da vardır.

Boya ve vernik malzemesi, yüksek voltaj elektrodunun yanından geçtikten sonra yeterince şarj olabilmesi için belirli bir minimum dirence sahip olmalıdır, aksi takdirde renk kalitesi düşer, örneğin emaye bileşiminde metal tozu bulunması renk kalitesi üzerinde en iyi etkiye sahiptir.

Su ile seyreltilmiş malzemeler kısa devre nedeniyle tehlikelidir. Bu arada, modern ekipman yerinde durmuyor, gelişiyor ve bu sınırlamalar artık resim yapmanın aşılmaz engelleri değil.

Boyalı yüzeylerin özellikleri hakkında ayrıca söylenmelidir. Ahşap, plastik veya kauçuk gibi iletken olmayan malzemeler basit bir şekilde boyanamaz, ek ön çalışma gerekir.Önce iletken bir astar uygulanır veya malzeme nemlendirilir, ardından elektrostatik olarak boya uygulanır.

Boyanacak nesnenin şekli de çok önemlidir.Alan çizgisi boyunca yüklü ve hareket eden boya parçacıkları, ürüne esas olarak en yüklü bölgelerine doğru koştuğundan, boşlukların veya ceplerin üzerini boyamak mümkün olmayacaktır, çünkü içlerinde neredeyse hiç elektrik alanı olmayacaktır. .Faraday kafesi etkisi çalışacaktır. Aksine, keskin projeksiyonlar en iyi şekilde renklendirilecektir, çünkü bunların yakınındaki elektrik alan kuvveti en büyük olacaktır.

Ancak, bir çıkış yolu var. Cepler ve girintiler boyanabilir, bunun için sadece yüksek voltajı kapatırlar ve geleneksel bir pnömatik veya havasız püskürtme tabancası gibi boyarlar. Tüm bu nüansları dikkate almak önemlidir.

Elektrostatik boyama tesisatı şu parçalardan oluşur: püskürtme tabancası, yüksek voltaj kaynağı, çeşitli amaçlar için hortumlar (hava ve boya için), güç kablosu, topraklama kablosu, pompa, tank.

Kurulum, çalışmaya başlamadan önce güvenilir bir şekilde topraklanmalıdır. Bir yüksek voltaj kaynağı olarak, hem bir elektrik şebekesi hem de başka bir enerji kaynağı, özellikle geleneksel bir şebekenin yokluğunda tesisin otonom çalışması için bir mobil pnömatik sabit voltaj jeneratörü kullanılabilir.

Ransburg'un ilk elektrostatik püskürtme tabancasını icat etmesinden bu yana elektrostatik boyama teknolojisinin on yıllar içinde sürekli olarak geliştiğini belirtmekte fayda var. Bugün bile elektrostatik boyama, boyanın ürüne maksimum düzeyde aktarılmasını sağlayan boya ve vernik uygulamalarındaki en ekonomik teknolojinin yerini haklı olarak almaktadır.

Burada fire miktarı minimuma indirilmiş olduğundan hem küçük ölçekli üretimlerde hem de büyük sanayi işletmelerinde, fabrikalarda elektrostatik boyama günümüzde oldukça revaçtadır.