Применение технологии в России
Технология электростатической покраски характеризуется множеством достоинств. Однако в российских условиях применение электростатического распыления пока не нашло массового применения. Основная причина в отсутствии достаточного количества квалифицированных специалистов. Само по себе оборудование отличается сложным устройством, им надо уметь пользоваться, в противном случае вместо электростатического напыления краска будет распыляться обычным образом, что не даст планируемого эффекта.
Еще одна сложность — поиск ЛКМ с нужным уровнем электропроводности. Если показатель будет отличаться от заданного, его можно поменять, но в любом случае без исходной информации не обойтись. При этом выяснить уровень электропроводности зачастую невозможно ни у продавцов, ни у производителей. В результате единственный выход — покупка ЛКМ западного производства, которые существенно дороже отечественных образцов.
Следующий важный фактор — обеспечение качественного заземления. В большинстве случаев это условие должным образом не выполняется. При отсутствии же заземления маляр будет красить не только поверхность, но и самого себя.
Электростатическая окраска, безусловно, имеет большие перспективы применения. В продаже имеется необходимое оборудование, а технология является хорошо изученной. Однако для большего распространения нанесению краски электростатическим способом нужно специально обучаться, а затем проверять знания на практике.
Краскопульт «Star 3001»
В качестве примера разберем краскораспылитель «Star 3001». В данном аппарате применяется каскадный способ образования высокого напряжения. Изготавливаются как механические, так и автоматические модификации оборудования. Обе модели могут работать как с безвоздушным распылением, так и с воздушной смесью.
Для водорастворимых ЛКМ и для красок на базе растворителя также существуют отдельные модификации. Каждая модель, в зависимости от ее предназначения, может значительно отличаться по используемым в ней материалам, а также иметь свои конструктивные особенности.
Таким образом, ассортимент оборудования широк, поэтому перед покупкой нужно определиться с тем, как будет использоваться электростатический пистолет. Аппарат «Star 3001» предназначен для работы с ЛКМ на водной основе. Это означает защищенность устройства от короткого замыкания, поскольку конструкция произведена из специального материала. А вот для работы с органическим растворителем «Star 3001» не подходит, поэтому нужно поискать модификацию, корпус которой инертен по отношению к растворителям.
Проблема с контуром Фарадея в распылителе данной модели решается отключением электропитания. При отсутствии питания ЛКМ распыляется только под воздействием давления. Клавиша управления напряжением располагается прямо на корпусе краскопульта, что очень удобно. Кроме того, давление можно контролировать своими руками — достаточно нажать на курок. Пистолет также оснащен памятью, благодаря чему поддерживается до трех вариантов электростатического поля на каждый вид краски.
Немаловажный параметр любого применяемого лакокрасочного материала — электрическая сопротивляемость. Вместе с аппаратом «Star 3001» поставляется зонд, который тестирует ЛКМ на сопротивляемость, тем самым обеспечивая наилучший показатель для электростатического поля.
Несмотря на техническую оснащенность, такой краскораспылитель отличается простотой обслуживания. Корпус легко разбирается, после чего все механизмы доступны визуальному наблюдению. В случае поломки замене подлежат любые детали пистолета. Это обстоятельство позволяет упростить ремонтные работы, а также удешевить их.
Следует отметить малый вес устройства — всего 900 граммов. Благодаря легковесности, работать с аппаратом физически не тяжело, а за счет эргономичной рукоятки еще и удобно.
Для промышленного применения разработана модификация «LARIUS 2 Paint Systems». В такой системе применяется двойная диафрагма, за счет которой краска нагнетается под малым давлением.
Виды пистолетов для порошковой покраски
Порошковое окрашивание может производиться двумя способами: путем погружения и распылением красителя. Первый вариант – весьма сложный технологический процесс, поэтому применяется только в производственных условиях для покраски крупногабаритных объектов (профнастил, металлические конструкции и каркасы).
Метод распыления осуществляется с помощью пистолета, такой способ доступен для выполнения покраски в домашних условиях. Принципы функционирования пистолетов позволяют разделять их на несколько разновидностей.
Электростатический
Электростатический пистолет для покраски позволяет обрабатывать поверхности вне зависимости от того, какой формой они обладают. Способствует появлению сверхтонких покрытий, обычно их толщина достигает всего 30-250 микронов. Это экономичный вариант, который не будет трудозатратным, когда занимаются обслуживанием. Потому такой пистолет – лидер на современном рынке. При необходимости не уйдёт много времени даже на то, чтобы заменить краску.
Трибостатический
Трибостатический пистолет отличается отсутствием генератора частиц в обычном понимании этого слова. Образование заряда осуществляется за счёт того, что частицы лакокрасочного материала трутся друг о друга. Сложность набора достаточной величины заряда краской – главная трудность, с которой сталкиваются владельцы трибостатического типа устройств при проведении окрашивания. Требуется проводить чёткую регулировку первичной краски.
Флюидизированный
Данная разновидность распылителей предназначена для того, чтобы наносить краску послойно. Потому легко набрать достаточную толщину. Обычно она находится на уровне 250 микронов. Благодаря применению технологии мастеру проще следить за тем, какой остаётся толщина напыления в каждый конкретный момент времени, пользуясь распылителем.
Подготовительные работы, эксплуатация покрытия и распылителя в данном случае обходятся действительно дёшево, не требуют дополнительных трат. Но у данного варианта есть и недостатки, среди которых:
- требование к наличию простой формы у обрабатываемой поверхности, на которой организуют процесс распыления порошка;
- необходимость в любом случае предварительно греть деталь своими руками, а затем высушивать её;
- повышенный расход краски при обработке поверхности;
- подобная технология также требует применения металла, который устойчив к воздействию высоких температур.
На видео: лучший распылитель для порошковой покраски на дому.
Это интересно: Из чего и как можно сделать кисточку для покраски?
Электростатическое напыление
Технология порошковой окраски электростатическим напылением.
Рис. 1 – Технология зарядки коронным разрядом
Его популярность обусловлена следующими факторами: высокая эффективность зарядки почти всех порошковых красок, высокая производительность при порошковом окрашивании больших поверхностей, относительно низкая чувствительность к влажности окружающего воздуха, подходит для нанесения различных порошковых покрытий со специальными эффектами (металлики, шагрени, мауары и т.д.).
Наряду с достоинствами электростатическое напыление имеет ряд недостатков, которые обусловлены сильным электрическим полем между пистолетом распылителем и деталью, которое может затруднить нанесение порошкового покрытия в углах и в местах глубоких выемок. Кроме того, неправильный выбор электростатических параметров распылителя и расстояния от распылителя до детали может вызвать обратную ионизацию и ухудшить качество полимерного порошкового покрытия.
Оборудование для порошковой окраски – электростатический пистолет распылитель есть типовом комплексе порошковой окраски Альфа Колор.
Рис. 2 – Эффект клетки Фарадея
Эффект клетки Фарадея – результат воздействия электростатических и аэродинамических сил.
На рисунке показано, что при нанесении порошкового покрытия на участки, в которых действует эффект клетки Фарадея, электрическое поле, создаваемое распылителем, имеет максимальную напряженность по краям выемки. Силовые линии всегда идут к самой близкой заземленной точке и скорее концентрируется по краям выемки и выступающим участками, а не проникают дальше внутрь.
Эффект клетки Фарадея наблюдается в тех случаях, когда наносят порошковую краску на металлоизделия сложной конфигурации, куда внешнее электрическое поле не проникает, поэтому нанесение ровного покрытия на детали затруднено и в некоторых случаях даже невозможно.
Рис. 3 – Обратная ионизация
Обратная ионизация вызывается излишним током свободных ионов от зарядных электродов распылителя. Когда свободные ионы попадают на покрытую порошковой краской поверхность детали, они прибавляют свой заряд к заряду, накопившемуся в слое порошка. Но поверхности детали накапливается слишком большой заряд. В некоторых точках величина заряда превышается настолько, что в толще порошка проскакивают микро искры, образующие кратеры на поверхности, что приводит к ухудшению качества покрытия и нарушению его функциональных свойств. Также обратная ионизация способствует образованию апельсиновой корки, снижению эффективности работы распылителей и ограничению толщины получаемых покрытий.
Для уменьшения эффекта клетки Фарадея и обратной ионизации было разработано специальное оборудование, которое уменьшает количество ионов в ионизированном воздухе, когда заряженные частицы порошка притягиваются поверхностью. Свободные отрицательные ионы отводятся в сторону благодаря заземлению самого распылителя, что значительно снижает проявление вышеупомянутых негативных эффектов. Увеличив расстояние между распылителем и поверхностью детали, можно уменьшить ток пистолета распылителя и замедлить процесс обратной ионизации.
Оборудование для сухого окрашивания
В порошковом окрашивании нанесение краски не является заключительным этапом. Чтобы полимер закрепился на поверхности, его нагревают в печах. Линия порошкового окрашивания состоит из:
- камеры для нанесения порошка. В этой герметичной камере наносится красящее вещество на металл;
- электростатического распылителя для нанесения порошка. Благодаря статическому электричеству, создаваемому источником высокого напряжения, краска равномерно наносится на конструкции любой формы;
- камеры полимеризации. Она обеспечивает постоянную температуру и оснащена системой вентиляции. В ней происходит процесс полимеризации краски и ее равномерное распределение по изделию;
- компрессора. Он предназначен для создания определенного давления в камере окрашивания;
- устройства для транспортировки металлоизделий. Тяжелые и большие окрашенные изделия должны аккуратно перевозиться, чтобы порошок с них не осыпался. Это обеспечивают специальные тележки, передвигающиеся по монорельсу.
Способы нанесения порошковой краски
Технология окрашивания при помощи сухого материала позволяет применять несколько вариантов распыления порошка.
- Нанесение краски направленным потоком воздуха. Изделие нагревается и при помощи краскопульта частицы порошка распределяются по поверхности. Качественное покрытие получается только после наиболее точного определения температуры нагревания металла. Недостатком этого метода является необходимость дополнительной термической обработки после полимеризации.
- Электростатическое напыление. Этот метод окрашивания наиболее распространен. Прилипание частичек обеспечивается электростатическим напряжением. После полимеризации изделие остывает в естественных условиях. Не прилипший порошок можно повторно использовать, для его сбора предусмотрены специальные камеры. Лучше всего этот метод подходит для изделий простой формы и небольшого размера.
- Применение пламени. Для этого метода окрашивания используются пистолеты с встроенной пропановой горелкой. Частицы порошка расплавляются, проходя через пламя, и попадают на поверхность изделия в полужидком состоянии. Поверхность изделия не подвергается нагреванию. Слой краски получается более тонким и прочным. Этот метод преимущественно используется для окрашивания крупных предметов.
Электростатика порошкового окрашивания
Порошковое покрытие
Порошковое окрашивание – это метод нанесения электрически заряженной порошковой краски на заземленное металлическое изделие, например, алюминиевый профиль. Порошок электростатически притягивается к изделию и оседает тонким слоем на его поверхности. Затем изделие вместе с нанесенным слоем порошка помещают в печь, где этот порошок «запекается» в прочное и долговечное покрытие.
Зарядка порошка
В большинстве систем электростатического окрашивания зарядка частиц порошка производится с помощью коронного разряда (рисунок 1). Взвешенный порошок подается сжатым воздухом на выход из напылительного пистолета. Здесь находится так называемый зарядный электрод, который находится под высоким (до 100 киловольт) электрическим напряжением, обычно отрицательным. На острие этого электрода создается область с большим количеством отрицательных свободных ионов – коронный разряд или «корона». Частицы порошка проходят через эту область, захватывают эти свободные отрицательные ионы и получают за счет этого отрицательный заряд. Силы электрического поля и поток сжатого воздуха толкают эти заряженные частицы порошка в направлении заземленного изделия.
Рисунок 1 – Принцип электростатического напыления порошка методом “корона”
Осаждение порошка на изделие
Большинство материалов, применяемых для порошковых покрытий, являются сильными диэлектриками. Когда такая заряженная частица порошка подходит к металлической поверхности, например, алюминиевого профиля, она индуцирует в металле заряд такой же величины, но противоположной полярности (рисунок 2) .
Рисунок 2 – Зеркальный заряд
Это происходит потому, что под действием отрицательного заряда частиц порошка электроны проводимости внутри металлического изделия отталкиваются от его поверхности и уходят по электрической цепи заземления в землю. Вблизи поверхности изделия образуется область с избыточным положительным зарядом, равным по величине отрицательному заряду частиц порошка.
Зеркальный заряд и заземление
Этот положительный заряд называют «зеркальным зарядом». Эти два заряда равной величины и противоположной полярности располагаются один напротив другого по обе стороны металлической, например, алюминиевой, поверхности. Они притягивают друг друга и удерживают частицу порошка на металлической поверхности .
Для быстрого образования зеркального заряда свободные электроны должны быстро и свободно “выталкиваться” из изделия в землю
Именно поэтому хорошее заземление так важно для электростатического порошкового окрашивания
Особенность конструкции
Конструкция меняется в зависимости от типа используемого оборудования, так как трибостатические пистолеты в целом имеют меньше составных элементов. Это рабочая рукоятка, бачок или воронка, гайка, внутренний стержень трибостатического ствола и корпус этого ствола. Сам пистолет подключается к компрессору. Электростатические пистолеты несколько более сложны в своей конструкции, так как там присутствует корпус с панелью управления, бачок с краской, преобразователь с блоком питания, разрядник, электрод с соплом, кабеля.
Важно. Для электростатических пистолетов совершенно неважно, какой именно тип порошковой краски будет использоваться. Это может быть полиуретановый или полиэфирный порошок
Эффективность покраски будет одинаковой
Это может быть полиуретановый или полиэфирный порошок. Эффективность покраски будет одинаковой.
Устройство и виды электростатических краскораспылителей
Если сравнивать электростатические краскораспылители с традиционными, то общими чертами можно считать принцип работы материало — и воздухопроводящих каналов, а главными отличиями — наличие электрода, заряжающего ЛКМ, и высоковольтной системы, обеспечивающей наличие электрического потенциала на этом электроде. В дополнение к описанным выше принципиальным отличиям в конструкции краскораспылителей следует также отметить, что корпус традиционных краскораспылителей, как правило, изготавливается из стали или алюминия, в то время как в случае электростатических краскораспылителей корпус обычно выполняется из комбинации изолирующих и токопроводящих пластиков, для того чтобы максимально защитить маляра от поражения электрическим током.
Различают два типа высоковольтных систем электростатических краскораспылителей: классическую и каскадную. Рассмотрим их подробнее.
В случае классических (внешних) высоковольтных систем высокое напряжение постоянного тока подается непосредственно на краскораспылитель от трансформатора (источника высокого напряжения) при помощи высоковольтного кабеля. К достоинствам краскораспылителей, в которых используется классическая высоковольтная технология, относятся простота конструкции и отсутствие электронных элементов в корпусе краскораспылителя; сравнительно малый вес краскораспылителя; встроенная защита от короткого замыкания; меньшая стоимость краскораспылителя и хорошая ремонтопригодность, а к недостаткам — нестабильность высокого напряжения на электроде; отсутствие независимого выключателя электрического питания на краскораспылителе.
Способы получения
Новейшие технологии порошковой покраски металла позволяют благодаря своим инновационным методикам использовать несколько способов нанесения полимерных порошковых составов на поверхность металлических изделий:
- электростатическое напыление порошковой краски на металлоконструкции и на различные отдельные изделия из металла;
- напыление краски направленным потоком воздуха;
- комбинированный способ напыления, сочетающий электростатический приём и направленный поток воздуха;
- напыление с помощью открытого пламеня.
Электрическое напыление
При этом способе полимерно-порошковая покраска получается с отличным качеством, а сами окрашенные изделия пользуются высоким спросом. При электростатическом напылении используется специальный распылитель, электростатический пистолет, который заряжает частицы полимера положительно. Сначала тщательно обезжиренные изделия помещается в покрасочную камеру, затем порошок полимера с помощью пневматического пульверизатора наносят на их поверхность. Температура в камере порошковой покраски, где выполняется покрытие, достигает 200 градусов. Надёжное прилипание частиц краски к поверхности металла происходит за счёт электростатического взаимодействия. Та часть порошка, которая не попала на горячий металл изделия, оседает на стенках камеры, осыпается вниз. Она затем периодически собирается специальным приёмником, расположенным под днищем камеры. Собранный порошок снова используется в покраске.
Нанесение направленным потоком воздуха
Сначала металлоконструкция в печи для порошковой покраски подвергается нагреву до требуемой температуры, затем потоком воздуха из пистолета для порошковой покраски происходит нанесение на неё полимерного состава. Частицы порошка, попадая на разогретый металл, плавятся и надёжно прилипают к нему. При этом образуется очень тонкая, но прочная защитная плёнка. Для того, чтобы прочность покрытия была максимальна, необходимо точно подобрать рабочую температуру металлических изделий. Влияет на процесс и площадь поверхности деталей, и сила электрического взаимодействия данного металла с частицами полимера. В заключении окрашенному изделию требуется дополнительная термическая обработка, которая надёжно закрепляет слой полимера на поверхности деталей.
Электростатическое напыление воздушным потоком
Этот способ покраски порошковой краской представляет собой симбиоз предыдущих способов нанесения покрытия. Частицы красящего полимера равномерно покрывают поверхность металлического изделия, так как сначала они получают электрических заряд в пистолете, а затем увлекаются направленным потоком воздуха к стенкам конструкции. Прокрываемые поверхности изделий электрически нейтральны за счёт прикреплённого заземления. Так обычно покрывают небольшие изделия с несложной поверхностной конфигурацией.
Пламенный способ окрашивания
Для этого способа изготавливают специальный полимерный порошок, который высоко термопластичен. В покрасочный аппарат вмонтирована газовая горелка, благодаря чему частицы полимера направляются к окрашиваемой поверхности уже не просто в потоке воздуха, а в раскалённых продуктах сгорания пропана.
При достижении поверхности металлических изделий эти частицы уже находятся в полу расплавленном состоянии, за счёт чего и образуется прочное покрытие. При этом методе исключается нагрев самой детали, что существенно экономит трудозатраты и расход электроэнергии. Этим методом выполняется напыление на массивные или уже установленные на место конструкционные элементы.
Во всех перечисленных случаях получения покрытий требуется точное соблюдение технологии порошковой покраски, так как при нарушении её основных требований можно получить легко отслаиваемые покрытия, недолговечные и неравномерные по толщине.
Применение технологии в России
Технология электростатической покраски характеризуется множеством достоинств. Однако в российских условиях применение электростатического распыления пока не нашло массового применения. Основная причина в отсутствии достаточного количества квалифицированных специалистов. Само по себе оборудование отличается сложным устройством, им надо уметь пользоваться, в противном случае вместо электростатического напыления краска будет распыляться обычным образом, что не даст планируемого эффекта.
Еще одна сложность — поиск ЛКМ с нужным уровнем электропроводности. Если показатель будет отличаться от заданного, его можно поменять, но в любом случае без исходной информации не обойтись. При этом выяснить уровень электропроводности зачастую невозможно ни у продавцов, ни у производителей. В результате единственный выход — покупка ЛКМ западного производства, которые существенно дороже отечественных образцов.
Следующий важный фактор — обеспечение качественного заземления. В большинстве случаев это условие должным образом не выполняется. При отсутствии же заземления маляр будет красить не только поверхность, но и самого себя.
Электростатическая окраска, безусловно, имеет большие перспективы применения. В продаже имеется необходимое оборудование, а технология является хорошо изученной. Однако для большего распространения нанесению краски электростатическим способом нужно специально обучаться, а затем проверять знания на практике.
Смотрите видео электростатической покраски мебели из дерева
| Видео.1. Электростатическая покраска мебели из дерева |
Окрашиваемое изделие размещается на металлическом столе, к которому присоединён заземляющий кабель. Для того, чтобы попадающие на окрашиваемый объект заряды могли стекать через заземление, древесина или же нанесённый ЛКМ должны иметь определенную электрическую проводимость. Для проводимости древесины её влажность должна быть не менее 14%.
Рекомендуемое удельное
|
Из-за того, что одинаково заряженные частицы отталкиваются друг от друга, в капельках возникает внутреннее расталкивание, имеющее следствием их дальнейшее разделение. Это измельчение не зависит от давления в системе, поэтому материал может быть хорошо распылён и при низком давлении. Однако, это накладывает ограничения на применение метода для нанесения материалов с высокой вязкостью.
Заряженные частицы ЛКМ летят, направляемые электрическими силами, к заземлённому изделию, в том числе на тыльную его сторону. Это позволяет окружить изделие потоком материала и окрасить даже тыльную часть, тем самым ещё больше сокращая потери ЛКМ.
В случае стульев, например, на тыльную часть, попадает обычно до 30% материала, нанесённого на лицевую часть. Таким образом происходит направленный перенос ЛКМ от пистолета до поверхности детали, значительно сокращающий потери материала в случае решётчатых изделий, и повышающий тем самым производительность.
Пример системы распыления в электростатическом поле
Для примера, обычная система распыления в
электростатическом поле включает в себя насос подачи ЛКМ, краскораспылитель с двумя шлангами и блок питания.
Блок питания преобразует переменный ток 220 В в постоянный ток низкого напряжения (12 В), при этом предусмотрена регулировка выходного напряжения и система защиты, блокирующая высокое напряжение при приближении краскопульта к заземлённым поверхностям.
 |
|---|
|
Рис. 2. Электростатическая система нанесения краски от фирмы Kremlin |
Маневренный, легкий кабель обеспечивает подачу низкого напряжения 12 В на миниатюрный высоковольтный генератор, встроенный в пистолет. Этот генератор создаст высокое напряжение на заострённом электроде, расположенном в области распылительной головки пистолета.
Регулировка на блоке управления дает возможность изменять высокое напряжение на электроде пистолета в пределах 20 000 — 85 000 В.
