Elektrostatisch schilderen - ontwerp en werkingsprincipe

De elektrostatische verfspuit werd voor het eerst gepatenteerd tussen 1941 en 1944 door de Amerikaanse wetenschapper en onderzoeker Harald Ransburg. Voordat hij zijn uitvinding patenteerde en nadat hij de eerste versies ervan patenteerde, experimenteerde Ransburg uitgebreid in het laboratorium en perfectioneerde hij de elektrostatische verfaanbrengmethode die hij had uitgevonden.

Dus ontving de uitvinder in 1951 patent US 2697411 voor een apparaat voor het aanbrengen van verf door elektrostatisch spuiten, dat het prototype werd van moderne gereedschappen. In dezelfde jaren richtte Harald het bedrijf Ransburg op, dat zich nog steeds bezighoudt met de productie en verbetering van elektrostatische verfapparatuur.

In principe is de werkwijze als volgt. Het vloeibare materiaal voor verf en lak wordt zoals gebruikelijk met een spuitbus gespoten, maar met één extra voorwaarde. Bij het passeren van het spuitpistool wordt de verf, in contact met een speciale elektrode nabij het mondstuk van het spuitpistool, opgeladen tot een hoge negatieve spanning, waarvan het niveau 100.000 volt bereikt.

Na het verlaten van de spuitmond stromen de negatief geladen verfdeeltjes in de richting van de veldlijnen elektrostatisch veld aan het geaarde verfproduct. Dat wil zeggen dat er een hoogspanning wordt aangelegd tussen het spuitpistool en het te schilderen product.

Het spuiten van de verf wordt uitgevoerd met behulp van perslucht, d.w.z. pneumatische methode of airless spuiten, waarbij verf onder druk door de opening van de spuitmond wordt geblazen. Dit zijn de twee traditionele spuitpatronen voor het aanbrengen van elektrostatische verf. Er zijn ook gecombineerde systemen.

Bovendien stoten de verfdeeltjes van gelijke lading die uit het mondstuk vliegen elkaar af volgens de wet van elektrostatica, waardoor ze op natuurlijke wijze een verfbrander vormen. De fakkel van deeltjes wordt door de krachten van elektrostatische aantrekking naar het geaarde deel gehaast, en de deeltjes, die langs de lijnen van de intensiteit van het elektrostatische veld bewegen, bedekken het onderdeel gelijkmatig. Als zodanig is er geen inktmisteffect en bereikt de overdrachtscoëfficiënt van het verf- en lakmateriaal op het product 98%.

Met deze methode van aanbrengen kunt u verf- en lakmateriaal aanzienlijk besparen en in het algemeen het verfproces aanzienlijk versnellen. Bij het op de gebruikelijke manier schilderen van grote voorwerpen, zoals pijpen, moeten deze tijdens het schilderen meerdere keren worden gedraaid, zodat de verf gelijkmatig en aan alle kanten ligt.

Maar bij elektrostatisch aanbrengen is dit al overbodig, aangezien de geladen verfdeeltjes vanzelf langs de lijnen van het elektrische veld bewegen, van alle kanten om het product heen buigen en één doorgang met een spuitpistool voldoende is om de nodige hoogwaardige resultaat.

Elektrostatische pistolen zijn anders, maar hebben ook iets gemeen met traditionele spuitpistolen. Allereerst is het principe van de kanalen die de verf geleiden hetzelfde. Het verschil ligt in de aanwezigheid in sommige en de afwezigheid van andere van een elektrode voor het opladen van het verf- en lakmateriaal, evenals van hoogspanning, die het systeem van de nodige werkspanning voorziet.

Het lichaam van het elektrostatische spuitpistool is, in tegenstelling tot het gebruikelijke, niet gemaakt van staal of aluminium, maar van een composiet plastic dat zowel geleidende als isolerende delen bevat, zodat de werknemer maximaal beschermd is tegen accidentele elektrische schokken.

Het hoogspanningssysteem van een elektrostatisch pistool kan klassiek of cascade van ontwerp zijn. Het klassieke schema bestaat uit het leveren van hoogspanning via een kabel van een bron (hoogspanningstransformator) naar het pistool.Dit maakt het gereedschap licht en gebruiksvriendelijk, aangezien er geen elektronica in de behuizing zit.

Verplichte kortsluitbeveiliging. Zo'n spray is goedkoper en makkelijker te repareren. Het nadeel van het klassieke schema is de onstabiele spanning van de elektrode, het ontbreken van een schakelaar op de vernevelaar.

Het cascadecircuit impliceert de aanwezigheid van een spanningsomvormer ingebouwd in het gereedschap (direct in de verstuiver). Het pistool wordt gevoed door 12 volt gelijkstroom via een laagspanningskabel en de spanning in het gereedschap is nu verhoogd tot een acceptabel niveau voor gebruik.

De voordelen van het cascadecircuit zijn onmiskenbaar: stabiele spanning, uniformiteit van opladen, de mogelijkheid om de spanning van het gereedschap aan te passen, de aanwezigheid van een schakelaar bij de hand. De nadelen zijn een groter gewicht en een hogere prijs.

Elektrostatische verfsystemen zijn onderverdeeld in automatisch en handmatig. Zowel deze als andere kunnen, zoals hierboven vermeld, airless, gecombineerd of pneumatisch zijn. Bovendien zijn de automatische bekers ook schijf met hoge snelheid en zijn de handmatige bekers met lage snelheid. Daar praten we later over.

In het gebruikelijke geval vindt het spuiten plaats zoals bij traditionele spuitpistolen - airless, gecombineerde en pneumatische elektrostatische spuittoestellen werken in de beginfase, maar ze zorgen voor verfbesparing en een hoge overdrachtscoëfficiënt - tot 90% - dankzij de werking van elektrostatische krachten .

Maar met verstuivers en schijven gebeurt alles een beetje anders: verstuiving vindt hier plaats door middelpuntvliedende krachten wanneer de schijf of beker op de verstuiver draait. De rotatie wordt ontwikkeld door de werking van samengeperste lucht op de beker of schijf en toegepast door elektrostatische werking. Hierdoor wordt de overdracht van maximaal 98% van het verf- en lakmateriaal bereikt.

Handbediende bekersproeiers met lage snelheid hebben een rotatiesnelheid van de beker van slechts 600 tpm en hoewel ze 98% verfoverdracht geven, worden ze niet erg veel gebruikt in grote industriële fabrieken omdat hun output laag is, maximaal 200 milliliter verf per minuut.

In kleinschalige industrieën, vooral bij het verven van metalen roosters, zijn handbediende elektrostatische sproeiers echter terecht populair vanwege hun zuinigheid en efficiëntie.

Automatische verfspuitmachines met hoge snelheid, met perslucht die rond de omtrek van de toorts blaast om deze smaller te maken, hebben een schijfrotatiesnelheid tot 60.000 tpm en hebben een aanzienlijk hogere productiviteit met een hoge overdrachtsefficiëntie (tot 90%). Dergelijke elektrostatische sproeiers worden veel gebruikt in de industrie, bijvoorbeeld bij het schilderen van carrosseriedelen, huishoudelijke apparaten, metalen constructies zoals meubels, enz.

Het heeft een elektrostatische verfmethode en zijn eigen kenmerkende tinten. Ten eerste is het een hoogspanningsbaan. Natuurlijk is het voordeel van het overbrengen van tot 98% van het materiaal uiterst belangrijk, maar er zijn ook traditionele beperkingen.

Het verf- en lakmateriaal moet een bepaalde minimale weerstand hebben, zodat het voldoende kan worden opgeladen nadat het in de buurt van de hoogspanningselektrode is gekomen, anders zal de kleurkwaliteit afnemen, bijvoorbeeld de aanwezigheid van metaalstof in de samenstelling van het glazuur niet hebben het meeste - goede effect op de kleurkwaliteit.

Met water verdunde stoffen zijn gevaarlijk door kortsluiting. Ondertussen staat moderne apparatuur niet stil, maar verbetert, en deze beperkingen zijn geen onoverkomelijke obstakels meer voor het schilderen.

Afzonderlijk moet worden gezegd over de eigenschappen van de geverfde oppervlakken. Niet-geleidende materialen, zoals hout, kunststof of rubber, kunnen niet zomaar worden geverfd, er is extra voorwerk nodig: eerst wordt een geleidende primer aangebracht of het materiaal wordt bevochtigd, vervolgens wordt de verf elektrostatisch aangebracht.

Ook de vorm van het te schilderen object is erg belangrijk.Aangezien de verfdeeltjes, geladen en bewegend langs de veldlijn, voornamelijk in de richting van de meest geladen gebieden naar het product snellen, is het niet mogelijk om over de holtes of zakken te schilderen, omdat er bijna geen elektrisch veld in zal zijn het kooi-effect van Faraday zal werken. Integendeel, scherpe projecties zullen het beste worden gekleurd, omdat de elektrische veldsterkte nabij hen het grootst zal zijn.

Er is echter een uitweg. Zakken en uitsparingen kunnen worden geverfd, hiervoor schakelen ze eenvoudig de hoogspanning uit en schilderen ze zoals een conventioneel pneumatisch of airless spuitpistool. Al deze nuances zijn belangrijk om rekening mee te houden.

Installaties voor elektrostatisch schilderen bestaan ​​uit de volgende onderdelen: spuitpistool, hoogspanningsbron, slangen voor diverse doeleinden (voor lucht en voor verf), stroomkabel, aardingskabel, pomp, tank.

De installatie moet betrouwbaar geaard zijn voordat met de werkzaamheden wordt begonnen. Als bron van hoogspanning kan zowel een elektrisch netwerk als een andere energiebron worden gebruikt, in het bijzonder een mobiele pneumatische constante spanningsgenerator voor het autonoom laten werken van de installatie bij afwezigheid van een conventioneel netwerk.

Het is vermeldenswaard dat de elektrostatische verftechnologie in de afgelopen decennia voortdurend is verbeterd sinds Ransburg zijn eerste elektrostatische spuitpistool uitvond. Nog steeds neemt elektrostatisch schilderen terecht de plaats in van de meest economische technologie voor het aanbrengen van verven en vernissen, waardoor een maximale overdracht van de verf op het product wordt bereikt.

Hier wordt de hoeveelheid afval geminimaliseerd, dus zowel in kleinschalige productie als in grote industriële ondernemingen, in fabrieken, is elektrostatisch schilderen tegenwoordig erg populair.