Verniciatura elettrostatica: design e principio di funzionamento

Lo spruzzatore di vernice elettrostatica fu brevettato per la prima volta tra il 1941 e il 1944 dallo scienziato e ricercatore americano Harald Ransburg. Prima di brevettare la sua invenzione e dopo averne brevettato le prime versioni, Ransburg sperimentò ampiamente in laboratorio, perfezionando il metodo di applicazione della vernice elettrostatica che aveva inventato.

Così, nel 1951, l'inventore ricevette il brevetto US 2697411 per un dispositivo per l'applicazione della vernice mediante spruzzatura elettrostatica, che divenne il prototipo degli strumenti moderni. Negli stessi anni, Harald fondò la società Ransburg, che è ancora impegnata nella produzione e nel miglioramento di attrezzature per la verniciatura elettrostatica.

Fondamentalmente, il metodo è il seguente. Il materiale liquido per pittura e vernice viene spruzzato come di consueto con uno spruzzatore, ma con una condizione aggiuntiva. Quando passa attraverso la pistola a spruzzo, la vernice viene caricata, a contatto con un apposito elettrodo vicino all'ugello della pistola a spruzzo, ad un'alta tensione negativa, il cui livello raggiunge i 100.000 volt.

Dopo essere uscite dall'ugello, le particelle di vernice caricate negativamente corrono in direzione delle linee di campo campo elettrostatico al prodotto verniciante messo a terra. Cioè, viene applicata un'alta tensione tra la pistola a spruzzo e il prodotto da verniciare.

La spruzzatura della vernice viene effettuata con l'ausilio di aria compressa, ad es. metodo pneumatico o spruzzatura airless, in cui la vernice pressurizzata viene fatta passare attraverso l'apertura dell'ugello. Questi sono i due modelli di spruzzo tradizionali per l'applicazione della vernice elettrostatica. Esistono anche sistemi combinati.

Inoltre, le particelle di vernice di uguale carica che fuoriescono dall'ugello si respingono secondo la legge dell'elettrostatica, formando naturalmente un cannello di vernice. La torcia delle particelle viene lanciata dalle forze di attrazione elettrostatica verso la parte messa a terra e le particelle, muovendosi lungo le linee dell'intensità del campo elettrostatico, ricoprono uniformemente la parte. In quanto tale, non vi è alcun effetto di nebbia d'inchiostro e il coefficiente di trasferimento del materiale di vernice e vernice sul prodotto raggiunge il 98%.

Questo metodo di applicazione consente di risparmiare notevolmente vernice e materiale per vernici e, in generale, accelera notevolmente il processo di verniciatura. Quando si dipingono oggetti di grandi dimensioni, come i tubi, nel solito modo, devono essere girati più volte durante il processo di verniciatura in modo che la vernice sia uniforme e su tutti i lati.

Ma con l'applicazione elettrostatica, questo è già superfluo, poiché le particelle di vernice caricate si muovono da sole lungo le linee del campo elettrico, si piegano attorno al prodotto da tutti i lati e basta una passata con una pistola a spruzzo per ottenere l'alta qualità necessaria risultato.

Le pistole elettrostatiche sono diverse, ma hanno anche qualcosa in comune con le pistole a spruzzo tradizionali. Prima di tutto, il principio dei canali che conducono la vernice è lo stesso. La differenza sta nella presenza in alcuni e nell'assenza in altri di un elettrodo per la carica della vernice e del materiale verniciante, nonché di alta tensione, che fornisce al sistema la necessaria tensione di lavoro.

Il corpo della pistola a spruzzo elettrostatica, a differenza di quello usuale, non è realizzato in acciaio o alluminio, ma in plastica composita contenente sia parti conduttive che isolanti, in modo da proteggere al massimo l'operatore da scosse elettriche accidentali.

Il sistema ad alta tensione di una pistola elettrostatica può essere di tipo classico oa cascata. Lo schema classico prevede la fornitura di alta tensione attraverso un cavo da una sorgente (trasformatore ad alta tensione) alla pistola, il che rende lo strumento leggero e facile da usare, poiché non ci sono componenti elettronici nell'alloggiamento.

Protezione obbligatoria da cortocircuito. Tale spray è più economico e più facile da riparare. Lo svantaggio dello schema classico è la tensione instabile dell'elettrodo, la mancanza di un interruttore sul nebulizzatore.

Il circuito in cascata implica la presenza di un convertitore di tensione integrato nello strumento (direttamente nell'atomizzatore). La pistola è alimentata da 12 volt CC tramite un cavo a bassa tensione e la tensione all'interno dell'utensile è ora aumentata a un livello accettabile per il funzionamento.

I vantaggi del circuito in cascata sono innegabili: tensione stabile, uniformità di carica, possibilità di regolare la tensione dello strumento, presenza di un interruttore a portata di mano. Gli svantaggi sono un peso maggiore e un prezzo più elevato.

I sistemi di verniciatura elettrostatica si dividono in automatici e manuali. Sia questi che altri possono essere, come notato sopra, airless, combinati o pneumatici. Inoltre, anche quelle automatiche sono a disco ad alta velocità e quelle manuali a bassa velocità. Ne parleremo dopo.

Nel caso normale, la spruzzatura avviene come con le pistole a spruzzo tradizionali - gli spruzzatori elettrostatici airless, combinati e pneumatici funzionano nella fase iniziale, ma forniscono economia di vernice e un elevato coefficiente di trasferimento - fino al 90% - dovuto all'azione delle forze elettrostatiche .

Ma con atomizzatori e dischi, tutto accade in modo leggermente diverso: l'atomizzazione avviene qui a causa delle forze centrifughe quando il disco o la tazza ruotano sull'atomizzatore. La rotazione è sviluppata dall'azione dell'aria compressa sulla tazza o sul disco e applicata dall'azione elettrostatica. Ciò consente di trasferire fino al 98% del materiale di vernice e vernice.

Gli spruzzatori portatili a tazza a basso numero di giri hanno una velocità di rotazione della tazza di soli 600 giri/min e, sebbene diano il 98% di trasferimento della vernice, non sono molto diffusi nei grandi impianti industriali perché la loro resa è bassa, massimo 200 millilitri di vernice per minuto.

Tuttavia, nelle industrie su piccola scala, specialmente quando si verniciano griglie metalliche, gli spruzzatori elettrostatici portatili sono meritatamente popolari per la loro economia ed efficienza.

Gli spruzzatori di vernice automatici a disco ad alta velocità, con aria compressa che soffia intorno alla periferia della torcia per restringerla, hanno una velocità di rotazione del disco fino a 60.000 giri/min e hanno una produttività significativamente maggiore con un'elevata efficienza di trasferimento (fino al 90%). Tali spruzzatori elettrostatici sono ampiamente utilizzati nell'industria, ad esempio nella verniciatura di parti di carrozzeria, elettrodomestici, strutture metalliche come mobili, ecc.

Ha un metodo di pittura elettrostatica e le sue sfumature distintive. Primo, è un lavoro ad alta tensione. Naturalmente, il vantaggio di trasferire fino al 98% del materiale è estremamente importante, ma qui ci sono anche limitazioni tradizionali.

Il materiale di vernice e vernice deve avere una certa resistenza minima in modo che possa essere sufficientemente caricato dopo essere passato vicino all'elettrodo ad alta tensione, altrimenti la qualità del colore diminuirà, ad esempio, la presenza di polvere metallica nella composizione dello smalto non avere l'effetto migliore sulla qualità del colore.

I materiali diluiti con acqua sono pericolosi per cortocircuito. Nel frattempo, le attrezzature moderne non si fermano, migliorano e queste limitazioni non sono più ostacoli insormontabili alla verniciatura.

Separatamente, va detto delle proprietà delle superfici verniciate. I materiali non conduttivi, come legno, plastica o gomma, non possono essere verniciati semplicemente, è necessario ulteriore lavoro preliminare... Prima viene applicato un primer conduttivo o il materiale viene inumidito, quindi la vernice viene applicata elettrostaticamente.

Anche la forma dell'oggetto da dipingere è molto importante.Poiché le particelle di vernice, cariche e in movimento lungo la linea di campo, si precipitano verso il prodotto principalmente nella direzione delle sue aree più cariche, non sarà possibile dipingere sopra i vuoti o le sacche, perché in esse non ci sarà quasi campo elettrico l'effetto gabbia di Faraday funzionerà. Al contrario, le proiezioni nitide saranno colorate meglio, poiché l'intensità del campo elettrico vicino ad esse sarà massima.

Tuttavia, c'è una via d'uscita. Le tasche e gli incavi possono essere verniciati, per questo semplicemente spengono l'alta tensione e dipingono come una normale pistola a spruzzo pneumatica o airless. Tutte queste sfumature sono importanti da tenere in considerazione.

Gli impianti per la verniciatura elettrostatica sono costituiti dalle seguenti parti: pistola a spruzzo, sorgente di alta tensione, tubi per usi vari (per aria e per vernice), cavo di alimentazione, cavo di messa a terra, pompa, serbatoio.

L'installazione deve essere messa a terra in modo affidabile prima di iniziare i lavori. Come sorgente di alta tensione può essere utilizzata sia una rete elettrica che un'altra sorgente di energia, in particolare un generatore pneumatico mobile di tensione costante per il funzionamento autonomo dell'impianto in assenza di una rete convenzionale.

Vale la pena notare che la tecnologia di verniciatura elettrostatica è migliorata continuamente nel corso dei decenni da quando Ransburg ha inventato la sua prima pistola a spruzzo elettrostatica. Ancora oggi la verniciatura elettrostatica prende meritatamente il posto della tecnologia più economica per l'applicazione di pitture e vernici, che ottiene il massimo trasferimento della vernice al prodotto.

Qui la quantità di rifiuti è ridotta al minimo, quindi sia nella produzione su piccola scala che nelle grandi imprese industriali, nelle fabbriche, la verniciatura elettrostatica è molto popolare oggi.