Tehnologii Si Echipamente de Acoperire Electrostatica

TEHNOLOGII ȘI ECHIPAMENTE DE ACOPERIRE ELECTROSTATICĂ

CUPRINS

TEHNOLOGII ȘI ECHIPAMENTE DE ACOPERIRE ELECTROSTATICĂ

CAPITOLUL I

TEHNOLOGII DE ACOPERIRE ÎN CÂMP ELECTROSTATIC

1. IMPORTANȚA ȘI AVANTAJELE ACOPERIRII ÎN CÂMP ELECTROSTATIC

Acoperirea în câmp electrostatic reprezintă o nouă tehnologie de vopsire, apărută relativ recent, ca urmare a nevoii stringente de îmbunătățire a acestui proces de vopsire în termeni de calitate, durabilitate și eficienta.

În scurt timp, vopsirea electrostatică a câștigat din ce în ce mai mult teren în fața vopsitoriei clasice, lichide. în vreme ce principiul clasic al vopsirii era guvernat de un timp mai îndelungat al procesului începând cu pregătirea suprafeței, executarea propriu-zisa a vopsirii, timpi îndelungați de uscare a piesei, deci o eficienta mai scăzuta, vopsitoria electrostatică permite o mai bună eficientizare a procesului de vopsire.

Pe lângă avantajul major, cel al optimizării timpului de lucru, tehnologia de vopsire cu pulberi deține numeroase puncte forte, precum:

Asigurarea unei calități superioare a piesei vopsite privind atât latura comercială, aspectul respectivului profil cât și latura mecanica, acest tip de vopsire oferind o mai bună rezistență la impact și la coroziune;

Paleta de culori (aproximativ 264 nuanțe) putem alege dintr-o multitudine de nuanțe coloristice iar acestea la rândul lor pot fi de mai multe tipuri: mate, semi-mate, lucioase, texturate, structurate sau nestructurate (netede), astfel încât este aproape imposibil să nu obținem rezultatul dorit de client;

Eficiența foarte bună la utilizarea vopselei, de aproximativ 99%;

Nu apar defecte de suprafață datorate factorilor mecanici, nu există scurgeri de vopsea, ca în cazul vopsitoriei clasice;

Stratul de vopsea depus pe piesa este uniform și de o calitate net superioară celui depus pe elementele vopsite lichid;

Nu în ultimul rând, protejarea mediului înconjurător, element devenit foarte important odată cu tehnologizarea, industrializarea excesivă apărută în ultimele decenii. Tehnologia de vopsire în câmp electrostatic nu utilizează solvenți, diluanți, uleiuri sau diverși nitrodiluanți care afectează mediul înconjurător;

Viteza procedeului. Se remarca prin productivitate ridicata comparativ cu sistemele clasice de vopsire (chiar in condiții manuale). In cazul sistemelor automatizate, viteza poate fi ridicata printr-o succesiune de operații suplimentare: mișcări combinate la înaintarea piesei pe conveier, pretratarea pieselor etc.;

Calitatea acoperirilor. Nivelul de calitate este același dacă se mențin parametrii procesului la valorile stabilite: viscozitatea la vopsele sau pudre, presiunea de lucru, tratamentul materialelor, distanta de obiect, timpii si vitezele de lucru;

Economia de manopera. Majoritatea utilizatorilor menționează ca utilizarea acoperirilor electrostatice conduce la economii de personal de 30-50%;

Versatilitatea procedeului. Grosimea acoperirii poate fi variata in anumite limite acționând asupra tipului de pulbere si debitului de vopsea. De asemenea, cu anumite precauțiuni, pot fi schimbate culorile;

Independenta de om. Mijloacele pe care le folosește omul in cadrul procesului tehnologic evită erori depinzând de operator;

Economii de vopsea, de pudra. Datorita dirijării particulelor în câmp, puține sunt acelea care nu se depun pe obiectul de acoperit;

Randamentul de utilizare este de 60-70% la acoperirile umede si peste 90 % la cele bazate pe pudre. Materialul ce nu ajunge pe obiectul de acoperit este recuperat si reintrodus, după anumite prelucrări, în rezervoarele de vopsea;

Controlul simplu al calității acoperirilor. Caracteristica de refuz electrostatic la depășirea unei anumite acumulări de pulbere permite un control ușor al grosimii;

Realizarea vopsirii unor piese de construcție specială. Materialele care prin alte procedee se vopsesc cu mari consumuri materiale pot fi simplu vopsite electrostatic, datorita distribuției dirijate a câmpului spre piese cu configurații speciale, piese, tuburi, profile complicate plate, neacoperite prin alte procedee, vopsirea făcându-se chiar si in interstiții sau părțile din spate ale acestora.

2. DOMENII DE UTILIZARE

Procedeul de vopsire în câmp electrostatic, datorită principiilor sale de funcționare, este influențat de forma obiectelor care se vopsesc (plane, curbe sau cu adâncituri) și de conductibilitatea acestora, pentru a permite scurgerea la pământ a sarcinilor ce ajung pe suprafața lor prin particulele de pulbere care sunt încărcate cu sarcini electrice.

Cu unele modificări ale duzelor de pulverizare și adaptări specifice se pot vopsi atât suprafețe interioare cât și exterioare.

În prezent, peste 45% dintre suprafețele ce urmează a fi protejate sunt acoperite cu vopsele pudră în câmp electrostatic.

Procedeul se poate aplica cu succes la:

tâmplărie de aluminiu;

mobilier metalic de gradină;

utilaje și aparate de uz casnic și gospodăresc;

subansamble și piese diverse din construcția de automobile, construcția navală, pompe, armături, suporți, conducte;

dulapuri și panouri electrice de comandă și control, repere și subansamble din domeniul electrotehnic.

3. TEHNOLOGIA DE DEPUNERE ELECTROSTATICĂ A VOPSELEI

Procedeele de depunere pe cale electrostatică a unor particule de vopsea (in stare lichida sau solida) au la baza principiul prin care o particula, încărcată în câmpul electric creat de un dispozitiv de pulverizare (disc sau pistol), se deplasează spre suprafață ce urmează a fi acoperită, dispusă la potențialul pământului.

Daca, inițial, sistemele de acoperire electrostatică cu vopsele lichide aveau o largă răspândire, în ultimele doua decenii, ponderea echipamentelor ce utilizează ca vopsea particule solide capătă cea mai larga utilizare.

În figura 1. este prezentat schematic principiul ce sta la baza depunerilor de vopsele izolante pe suprafețe metalice.

Fig. 1. Principiul unei depuneri electrostatice

Într-un pistol de formă specială, sunt prevăzute 3 circuite independente care asigura următoarele funcții: 1 – alimentarea cu vopsea; 2 – alimentarea cu înaltă tensiune; 3 – alimentarea cu aer comprimat. Alimentarea cu înaltă tensiune 2 asigura atât încărcarea vopselei introduse în pistol prin conducta 1, cât și câmpul electric între vârful pistolului și piesa de acoperit 4, după liniile de forța stabilite între cei doi electrozi, particulele încărcate dirijându-se spre piesa de acoperit. Conducta 3 permite alimentarea cu aer comprimat utilizat pentru deplasarea particulelor spre piesa de acoperit.

O sursa de înaltă tensiune furnizează tensiunea de c.c. de 30 – 150 kV, aleasa în funcție de construcția echipamentului și tipul de vopsea utilizat. Curenții de lucru sunt mici, de ordinul sutelor de microamperi sau zecilor de miliamperi.

Figura 2 reprezintă clar diferența care se semnalează în cazul unei vopsiri clasice și al uneia electrostatice, observându-se distribuția mai bună a traiectoriei particulelor si, o data cu aceasta, posibilitatea unei vopsiri pe suprafețe mai mari, de forma complicata, acoperind și zone greu accesibile (spatele unor suprafețe), cu consumuri minime de vopsele lichide sau solide.

Fig. 2. Comparație între traiectoriile particulelor de vopsea pulverizate prin procedeul clasic (1) și prin procedeul electrostatic (2).

O instalație industrială de vopsire electrostatică este compusă în principal din:

sursa de înaltă tensiune;

rezervorul de vopsea sau pudra;

panoul de comanda, măsură și control;

sursele de aer comprimat;

cablurile de înaltă tensiune și conductele de aer și transport pulberi;

cabinele de recuperare vopsea;

cuptorul de coacere.

Pentru cazul instalațiilor automatizate, se mai prevăd bai de degresare, cuptoare tunel, roboti de vopsire, conveiere de transport s.a.

4. CLASIFICAREA TEHNOLOGIILOR DE ACOPERIRE ELECTROSTATICĂ

Din punct de vedere al vopselei folosite, acoperirea electrostatică se poate clasifica astfel:

acoperire electrostatică realizate pe cale umedă (cu vopsea lichidă);

acoperire electrostatică realizate pe cale uscată (cu pulberi).

5. TEHNOLOGII DE ACOPERIRE ELECTROSTATICĂ REALIZATE PE CALE UMEDĂ

Sistemul de pulverizare trebuie să asigure îndeplinirea a 3 cerințe de bază:

să creeze un câmp electric în jurul obiectului ce trebuie acoperit cu vopsea;

să încarce electric particulele de vopsea;

să pulverizeze vopseaua sub forma de particule fine și să le plaseze în câmpul electric pentru a urma liniile de câmp ce se închid pe suprafață de vopsit.

Procedeul își găsește încă largi utilizări în industria automobilului (jenți, radiatoare și rezervoare), în industria corpurilor de iluminat și a mobilierului metalic, a bunurilor de larg consum (frigidere, mașini de spălat, hote, biciclete etc.).

5.1. Sisteme de pulverizare

Discuri cu rotație rapidă. Pot fi verticale sau orizontale, ca în fig. 3. Aplicarea tensiunii înalte conduce la o puternica pulverizare a vopselei introduse prin sistemul de admisie 3 și la o deplasare a acesteia pe la muchiile discului cu rotație rapidă, 1.

Piesele de vopsit sunt dispuse într-o incinta situata în jurul discului care poate fi inclinat sau deplasat pe verticala, în funcție de suprafață ce trebuie acoperita cu vopsea.

Pistoale de vopsire. Deși realizate în multe variante constructive, în ultima instanță, ele se reduc la același principiu de funcționare.

La apăsarea trăgaciului, electrodul de înaltă tensiune este pus în legătura cu vopseaua, căreia ii comunica o sarcina electrica. Jetul de aer împinge vopseaua spre capul pistolului, unde ea este pulverizata în direcția piesei de acoperit.

Fig. 3. Sisteme de pulverizare a vopselelor:

a) sistem cu disc, axa discului fiind în plan orizontal; b) idem, în plan vertical; 1) disc; 2) alimentare cu tensiune înaltă; 3) admisia lacului sau a vopselei; 4) piese de acoperit; 5) zona acoperită

5.2. Emailarea electrostatică

Este tot un procedeu de acoperire electrostatică pe cale umeda, vopseaua, în acest caz fiind un email sticlos în suspensie apoasa sau organica.

Funcționând la presiune joasă, se realizează mari economii de email și glazură, aer comprimat, ceea ce recomanda sistemul pentru emailarea suprafețelor de otel, de fonta și de aluminiu, pentru emailarea ceramicii sanitare și porțelanului, a obiectelor de artă.

Părțile componente ale instalației sunt similare celor prezentate anterior, cu deosebirea ca realizarea lor este mai aparte, datorita materialului de depus, care este abraziv atât față de pistol, cât și de rezervor și unitatea de pompare a glazurii.

5.3. Factori ce influențează calitatea unei acoperiri electrostatice realizate pe cale umeda:

Viscozitatea influențează finețea acoperirii și calitatea acesteia. în funcție de natura corpului de acoperit.

Rezistivitatea joacă un rol important în acoperirea suprafețelor. La valori de 1012 – 1016 ohmi/cm, sunt de așteptat respingeri și deci apare necesitatea unor corecții.

Aderența este asigurată de forțele de natură electrica dintre particulele încărcate și suprafața metalică; după dispariția sarcinilor, vopseaua este menținuta pe suprafețe de forțele moleculare. Aderenta este influențată și de gradul de pregătire a suprafeței, de presiunea de contact a jetului, de condițiile electrice de aplicare (o tensiune redusă nu imprima particulelor fine viteza și forța necesare pentru a realiza o bună adeziune).

Alimentarea cu vopsea se face de la un rezervor sub presiune sau cu circulație de vopsea. Daca lichidul este abraziv (email spre exemplu), se utilizează pompe speciale.

Parametrii surselor de înaltă tensiune. Tensiunile uzuale sunt de 40-90kV pentru instalații mobile și de 60-150 kV pentru cele mari automatizate; curenții sunt de ordinul a 10-75 µA.

6. ACOPERIRI ELECTROSTATICE REALIZATE PE CALE USCATĂ (CU PULBERI)

6.1. Avantajele și dezavantajele procedeului de vopsire cu pulberi

Principalele avantaje ale vopsirii electrostatice cu pulberi sunt:

realizarea unor economii de materiale prin faptul că pulberile se pot recupera și refolosi, pierderile fin faptul că pulberile se pot recupera și refolosi, pierderile fiind de max. 5%;

îmbunătățirea condițiilor igienico-sanitare la locul de muncă, eliminarea solvenților și deci a pericolului de poluare și de incendii;

reducerea cheltuielilor pentru ventilarea locurilor de muncă;

se obțin pelicule cu grosimi de strat de cel puțin 50 µm la o singură trecere;

nu apar scurgeri pe suprafețe sau la muchii;

nu necesită o specializare deosebită a personalului;

spații mai reduse, întreținerea și curățenia atelierului de vopsire mult simplificată;

nu se degajă noxe în timpul procesului de vopsire și de polimerizare;

pelicula formată prin polimerizare, este un film continuu, față de pelicula obținută prin vopsire clasică, la care apar microporozități prin eliminarea solventului, deci durata de viață a unei pelicule cu pudră este mult mai mare.

Printre dezavantaje se poate menționa faptul că nu se pot obține pelicule de acuratețea celor obținute prin vopsirea lichidă, aspectul de coajă de portocală fiind des întâlnit. De aceea pentru suprafețe mari de panouri sau dulapuri de comandă se recomandă utilizarea vopselelor cu aspect structurat care estompează defectele de fabricație. Pudrele nu prezintă un grad de toxicitate pentru organismul uman, totuși se recomandă utilizarea unor măști ușoare de protecție și spălarea cu apa caldă a mâinilor și ochilor după terminarea lucrului.

Instalațiile de uscare devin astăzi preponderente în rândul instalațiilor de acoperire, întrucât sunt simplu de manipulat, eficiente și oferă calități ridicate ale acoperirilor. Reducerea solvenților până la 10%, obținerea unor straturi subțiri și uniforme, faptul ca nu poluează sunt alți factori importanți de luat în considerare.

De asemenea, instalațiile permit schimbarea culorilor (3-4 culori) cu o curățire adecvata a instalației, ceea ce pentru fabricanți este un lucru deosebit de tentant (industria bunurilor de larg consum, mobilier metalic etc.). Se remarca pe plan mondial o creștere a cantităților de pulbere utilizate industrial, ajungând astăzi ca peste 15% din totalul protecțiilor industriale să fie realizate prin acoperiri electrostatice, cu creșteri semnificative și ale altor procedee de acoperire nepoluante, precum vopsire electroforetica, uscare cu fascicul de electroni a lacurilor și vopselelor, a acoperirilor pe baza de cauciuc. La nivelul anului 1980, consumul de pulberi depășea 210.000 t/an.

6.2. Aspecte teoretice ale vopsirii în câmp electrostatic cu substanțe sub forma de pulberi

Vopsirea în câmp electrostatic se bazează pe trei principii și anume:

efectul câmpului electric asupra unei sarcini electrice;

respingerea sarcinilor electrice de același fel;

efectul presiunii electrostatice.

Dacă într-un câmp electric E, produs de o tensiune înaltă U, este pulverizată vopsea lichidă sau pudră, particulele se încarcă cu sarcini electrice Q de o anumită polaritate, iar particulele sunt atrase de piesa ce urmează a fi acoperită, aceasta fiind de polaritate opusă (este legată la pământ). Liniile de forță ale câmpului determină direcția de deplasare a particulelor de material de acoperire.

Sarcina maximă a particulelor de material de acoperire, încărcate prin ionizare datorită efectului Corona este dată de relația:

Qmax=(3*Ɛ/2+ Ɛ) * E*R2

în care Q este sarcina cu care se poate încărca o particulă, R este raza particulei, E este intensitatea câmpului electric în punctul dat.

Se constată că sarcina electrică este direct proporțională cu pătratul razei particulei, de aceea pentru a se obține valori cât mai mici pentru sarcina cu care se încarcă particula trebuie alese pulberi cu granulația cât mai fină, granulație de 3050 µm peste 80%din cantitate.

Forța F care se exercită asupra unei particule din câmpul electrostatic este dată de expresia:

F=Q*E sau F=K*E2*R2=U/D

unde U este tensiunea înaltă și D este distanța între electrozi.

În cazul pulverizării în câmp electrostatic, efectul câmpului electric se poate manifesta asupra aerului, pe care îl ionizează și care la rândul lui încarcă particulele de material de acoperire care sunt pulverizate prin procedeul de pulverizare mecanic, acestea deplasându-se atât sub influența câmpului electric cât și sub efectul pneumatic al aerului de pulverizare. Pentru ca efectul electrostatic să fie cât mai eficient trebuie ca aerul pentru pulverizare să aibă energie foarte mică, deci presiunea de lucru să fie cât mai mică .Printr-o separare corespunzătoare a aerului de fluidizare de cel de transport se poate utiliza pentru transportul pudrei o presiune de max. 2 atm.

Generatoarele pentru înaltă tensiune folosite la vopsire sunt concepute astfel ca tensiunea de lucru să aibă polaritate negativă, ionii negativi fiind benefici pentru organism.

6.3. Principiul tehnologiei

Principiul nu este mult deosebit de cel descris la depunerea electrostatică pe cale umeda, existând doar unele particularități.

Pulberea depozitata intr-un rezervor este antrenata spre pistolul de depunere la care se aplica și tensiunea înaltă furnizata de o sursa cu tensiune variabila de curent redus. Sub aceasta tensiune, particulele se încarcă și se deplasează în câmpul electric creat între pistol și piesa de acoperit pusa la pământ, unde se depun. În fig. 4, este prezentată schematizat o varianta de pistol. Ceea ce este de remarcat ca un avantaj esențial al procedeului este faptul ca particula încărcată, deplasându-se în lungul liniei de câmp, se va depune și pe fața opusă (deși pistolul este îndreptat doar spre partea din față a suprafeței), pe interstiții greu accesibile, tubulaturi, spatele unor frunze tratate cu insecticide etc.

Fig. 4. Pistol pentru depuneri de pulberi prin procedeu electrostatic:
a) pistolul propriu-zis; b) circuitul de aer și pulbere; c) circuitul de înaltă tensiune;
d) duza de încărcare; e) piesa de acoperit.

Întrucât, în cazul unei umidități ridicate, pulberile au tendința de a face punți și aglomerări, se creează o anumita turbulenta și trebuie acordata o mare atenție scurgerii pulberii din rezervor spre pistol.

Rezistivitatea pulberilor are un rol deosebit în modul în care particula rămâne atașata suprafeței metalice. Sub valori de 1010 Ω cm, particulele se descarcă foarte rapid și adeziunea la suprafață este redusa, în timp ce, la valori superioare lui 1016 Ω cm, se produc forte de repulsie între primele particule depuse – care-si păstrează mai mult timp sarcina datorita rezistivității înalte – și celelalte straturi care se depun. Prin aceasta, se limitează însăși grosimea peliculei de acoperire, alte straturi nemaiputându-se depune și retine de către suprafață.

Trebuie menționat că, și în situația unei încărcări slabe a particulelor, adeziunea de suprafață de acoperit se realizează datorita unor forte de natură mecanică. Oricum, se recomanda ca după depunerea de pudra și introducerea suprafețelor acoperite în cuptoarele de încălzire și formare a peliculei, să nu se atingă și să nu se altereze depunerea.

Particulele de pudra care nu se dirijează în câmp sunt recuperate în instalații speciale (cabine).

Cele mai bune pulberi se considera acelea care au rezistivitatea ridicată și densitatea redusa. După Kut, particulele sferice de diametru 20-120 µm dau rezultate optime în ceea ce privește adeziunea de suprafață. Forma neregulata a unor particule favorizează o pierdere a încărcării.

6.4. Particularități tehnologice ale vopsirii în câmp electrostatic cu pulberi

După cum s-a menționat anterior, particulele de pulberi sunt dirijate spre piesa de acoperit de către rezultanta forțelor care acționează asupra lor, liniile de câmp, formate între acele de ionizare și piesă, efectul cinematic produs de aerul de pulverizare și efectul gravitațional.

Datorită câmpului electric format, se electrizează întreg spațiul din jurul obiectului de acoperit, sarcinile electrice acționând ca o mulțime de electrozi aflați sub înaltă tensiune care ajung și în spații aparent inaccesibile, adică în zone ascunse pentru liniile de forță principale.

Acest fenomen explică posibilitatea vopsirii și a anumitor părți dificile și a adânciturilor pieselor. Fenomenul este limitat, adânciturile nu se pot vopsi cu succes.

Pentru aceste zone se recomandă apropierea duzei de pulverizare de zona respectivă și orientarea jetului astfel ca acesta să pătrundă sub efectul pneumatic în fantă, iar datorită sarcinilor electrice particulele vor fi atrase de suprafață. Deoarece muchiile și vârfurile proeminente ale pieselor dau naștere la concentrări ale intensității câmpului electric, reducând astfel valoarea tensiunii ce poate fi aplicată între electrozi, pentru a se putea asigura vopsirea corespunzătoare se recomandă rotirea pieselor, expunând astfel toate fețele pieselor spre duza pulverizatorului.

Din cele prezentate, se poate trage concluzia că vopsirea electrostatică este eficientă la o gamă largă de produse dacă la proiectarea pieselor se ține seama de principiile prezentate, astfel ca adânciturile mari să fie pe cât posibil eliminate, și dacă se studiază unghiul de dispersie al pudrei, conul de pulverizare astfel ca să nu existe zone ecranate.

Condiția esențială pentru vopsirea electrostatică este ca piesele de vopsit să aibă conductibilitate electrică, pentru ca sarcinile electrice ce ajung pe suprafața lor să se scurgă la pământ prin sistemul de agățare. Chiar o parte dintre materialele care sunt considerate izolante (cimentul, ipsosul, sticla, lemnul la o anumită umiditate) se pot vopsi cu pudră în câmp electrostatic.

O cantitate de particule sunt atrase de suprafața piesei prin efectul electrostatic, altele scapă de această atracție constituind așa-numita “pulbere căzută”. Într-o instalație cu o bună funcționare unde piesa este bine conectată la pământ și sursa produce o energie suficientă, iar granulația pudrei este de max. 50 µm, pulberea căzută este de 5-10% din masa totală de pudră pulverizată.

Recuperarea pudrei este asigurată cu ajutorul unui sistem de ventilație și filtrare a aerului absorbit de ventilator, pulberi rămânând în interiorul cabinei.

Rezistența de izolație măsurată între piesa de vopsit și sistemul susținere trebuie să fie de max. 2 MΩ.

Tensiunea care trebuie aplicată are valori de 60-80 Kv și prin utilizarea unor duze prevăzute cu ace de ionizare se obține o bună încărcare cu sarcini electrice a particulelor. În cazul vopsirii electrostatice grosimea stratului obținut poate fi de 50-60 um.

O grosime mai mare de strat nu se poate obține decât numai prin încălzirea piesei la o temperatură de peste 1300C astfel ca straturile de pudră ce se depun succesiv să adere datorită căldurii. Dacă piesa este rece și se insistă cu depunerea, atunci stratul devine din ce în ce mai electroizolant și particulele încep să fie respinse de sarcina electrică rămasă pe suprafață, deci apare un autocontrol al depunerii.

6.5. Dimensiunea particulelor de pulbere și capacitatea lor de a se încărca

Dimensiunea particulelor joaca un rol important în obținerea unor straturi fine de depuneri, pulberile cu granulație mică creând dificultăți la depunere, eventuale aglomerări și o recuperare mai greoaie; cele cu granulație mare dau straturi mai groase, ceva mai rigide decât primele. Grosimea optima medie a particulelor este:

după opinia specialiștilor – de ordinul a 30-60 µm, iar straturile depuse au grosimi de 50-75 µm pentru acoperiri anticorosive și cu rezistență chimica și până la 250 µm pentru protecția conductelor lucrând în exterior;

legarea la pământ a piesei de vopsit permite obținerea unor straturi uniforme; în caz contrar, fenomenul de respingere este foarte pronunțat, iar depunerea este neuniforma.

6.6. Capacitatea pulberilor de a se încărca

Această capacitate influențează mult realizarea unor acoperiri de înaltă calitate, cu atât mai bune cu cât la trecerea prin norul ionizant, pulberea captează o sarcina mai mare.

Daca particula va fi foarte conductoare, ea se va încărca corect, dar va ceda foarte repede sarcina, ceea ce va face ca filmul de vopsea să fie subțire, cu aderenta redusa a pulberii până la etapa de coacere.

O pulbere formata din particule mai puțin conductoare va conduce, din contra, la realizarea unor acoperiri mai groase, aderente.

Arătând cazurile extreme, în cazul unui proces tehnologic de acoperire bazat pe acest principiu, sugeram efectuarea unor încercări care să optimizeze regimul de lucru cu pulberea utilizata și suprafață de acoperit.

6.7. Formarea peliculelor

Aceasta se datorează încărcării particulelor de pudra de către pistolul de vopsire, care prin construcția sa, asigura, pe de o parte, încărcarea electrica și pe de alta parte, stabilirea câmpului electric între pistol și piesa de acoperit, particulele încărcate dirijându-se după aceste linii de câmp, care se închid pe piesa de acoperit pusa la potențialul pământului.

Evident, după depunerea particulelor de pudră pe suprafața, acestea fiind reținute datorita sarcinilor lor și forțelor ce le păstrează aderența, va urma o coacere care face ca rășina, prin încălzire, să se transforme intr-un film omogen, care acoperă suprafața.

Forma particulelor joaca un anumit rol, cele cu forma specifica păstrând mai ușor sarcina decât cele având forme neregulate.

Explicând încărcarea particulelor fie prin fenomene de influenta, fie de ionizare, trebuie semnalat un fenomen specific întâlnit la acoperirea electrostatica, și anume fenomenul de respingere, interesant pentru ca, având loc, el împiedică creșterea grosimii stratului peste o anumita valoare.

În fig. 5, sunt prezentate posibilitățile de încărcare a particulei prin influenta, a și prin ionizare b, precum și forțele ce se dezvolta, de unde și explicația fenomenului de respingere.

a) b)

Fig. 5. Formarea straturilor de depuneri prin polarizare (a) și ionizare (b).

Asupra unei particule care se îndreaptă spre suprafață pe care trebuie să se depună, acționează o forță datorita greutății G și o forță de natura coulombiană F. Dacă prin 1, 2, 3 se înțeleg 3 straturi care se depun pe suprafața, se observa ca, după un număr de straturi, forța de natura coulombiană se micșorează, în principal, datorită schimbării distantei dintre particula și suprafață. Atunci când devine de același ordin de mărime cu cea datorata greutății, ea nu mai adera pe suprafața, desprinzându-se când (G > F). Acesta este fenomenul de „respingere“, după o anumita grosime, alte straturi nemaiputându-se depune și păstra contactul cu celelalte.

Se stabilește chiar ca, pentru o pulbere data, exista o dependenta între grosimea maxima a stratului depus și tensiunea aplicata pentru pulverizare.

6.8. Tehnologii de acoperire pe cale uscată

6.8.1. Acoperiri electrostatice pe cale uscată în pat fluidizat termic

În fig. 6, este prezentata una dintre construcțiile utilizate și în numeroase fabrici din România.

Fig. 6. Principiul acoperirii unei piese cu pulberi epoxidice după tehnologia în pat fluidizat termic

1) incinta de lucru; 2) camera inferioară a băii; 3) dispozitiv de suflare a aerului; 4) membrana de separare a camerelor; 5) camera superioară; 6) piesa metalică de acoperit

O incinta 1 este separata de membrana poroasa, 4, în doua camere: superioara 5 și inferioara 2. Aplicarea unui curent de aer comprimat, de azot sau de gaz inert prin dispozitivul de insuflare 3 în camera inferioara 2 face ca particulele de pudra fin divizate sa treacă sub forma unui fluid prin porii membranei (realizata din metal sinterizat, ceramica, plastic), care sunt corelați cu cei ai pulberii utilizate (in general 25 – 50 µm), formând, în camera superioara, un pat fluidizat.

Piesele metalice, 6, ce urmează a se acoperi, se preîncălzesc la o temperatura superioara temperaturii de topire a pulberii și se cufunda în patul fluidizat termic din camera superioara 5. Pulberea se topește acoperind partea cufundata, după care se sinterizează.

Cantitatea de pulbere depusa este, în funcție de gradul de preîncălzire, capacitatea termica a piesei și caracteristicile de curgere a pulberii. Pentru acoperiri, pana la 1500µm, în acest procedeu pot fi utilizate pulberi de PVC polietilena, epoxi. Cu pulberi epoxidice, se obțin straturi de grosimi de 200µm cu preîncălziri ale pieselor la 140 – 250oC în aplicarea la ancoșele motoarelor electrice sau la carcase, EP Săcele și IME Pitești utilizează cu rezultate bune această tehnică. Trebuie precizat, de asemenea, ca grosimea dorita se obține reglând temperatura la care sunt încălzite piesele pe care urmează să se depună pulberea și timpul cât sunt ținute în incintă.

6.8.2. Acoperiri electrostatice pe cale uscată în pat fluidizat electrostatic

În fig. 7, se prezintă un echipament de acoperire în pat fluidizat electrostatic.

Fig. 7. Principiul acoperirii unei piese cu pulberi epoxidice după tehnologia în pat fluidizat electrostatic: 1) incinta de lucru; 2) camera inferioară a băii; 3) dispozitiv de suflare a aerului; 4) membrana de separare a camerelor; 5) camera superioară; 6) piesa metalică de acoperit; 7) rețea de înaltă tensiune pentru încărcarea pulberii epoxidice (matrice).

Se observă că, față de soluția prezentata anterior, apare un element de principiu schimbat, și anume introducerea unei rețele de înaltă tensiune, dispusa în membrana sau în apropierea ei. Rolul sau este de a încărca electric particulele de pulbere trecute prin membrana și care astfel se pot dirija spre piesa metalica pusa la pământ, nemaifiind nevoie ca aceasta să fie încălzită și cufundata în patul fluidizat. Tensiunea rețelei este de ordinul a 90 kV, iar polimerizarea pulberilor se face în cuptoare cu temperaturi adecvate pulberilor utilizate.

CAPITOLUL II

ECHIPAMENTE, INSTALAȚII, SISTEME ȘI MATERIALE PENTRU ACOPERIRI ÎN CÂMP ELECTROSTATIC

1. ECHIPAMENTE INSTALAȚII ȘI SISTEME DE ACOPERIRE ELECTROSTATICĂ

Se cunosc, în prezent, doua familii mari de echipamente care realizează acoperiri electrostatice:

echipamente de acoperire pe cale umedă (fig. 8), la care materialul izolant de depus este o vopsea lichida;

echipamente de acoperire pe cale uscată, (fig. 9), la care materialul izolant este o pulbere izolanta din diverse compoziții.

Principial, instalațiile nu se deosebesc prea mult ca structura, ci mai mult din punct de vedere al regimurilor de lucru. Ca tendința, ultimii ani marchează o deplasare spre utilizarea echipamentelor bazate pe depunere electrostatica uscata, tehnologie care evita o serie de dificultăți evidențiate de primul procedeu (toxicitate, substanțe volatile, înfundări cu vopsele ale pistoalelor, recuperări mai slabe ale materialului). Cum, în industrie, se întâlnesc încă echipamente de ambele tipuri, în cele ce urmează, voi prezenta, succint, ambele variante.

Fig. 8. Vopsire electrostatică lichidă Fig. 9. Vopsire electrostatică cu pulberi

2. INSTALAȚII AUTOMATIZATE DE VOPSIRE ÎN CÂMP ELECTROSTATIC PE CALE UMEDĂ

Calitatea și productivitatea au impus dezvoltarea unor instalații automatizate de vopsire. Un exemplu de astfel de instalație, utilizata în industria bunurilor de larg consum, este dat în fig. 10.

In punctul de pornire, piesele se încarcă cu ajutorul unor dispozitive de agățare pe un conveier ce se deplasează – în cazul prezentat – cu o viteza de 12m/min, având o lungime de circa 94 m. Piesele se dispun în baia de degresare cu aburi 1, după care se grunduiesc cu 2 – 3 straturi de 20 – 30 µm, în funcție de piesa de vopsit, în incinta 2 în care este introdusa o baterie de pistoale de vopsit cu o dispoziție specifică piesei de acoperit. Pentru o vopsire ireproșabilă, piesele dispuse pe o banda, se pot în același timp și roti. în zona de evaporare 3, piesele au posibilitatea unei ușoare uscări și evaporări a solventului în aer deschis, după care intra în cabinele de acoperire cu lac 4, în care sunt introduse pistoale de vopsire dispuse după geometria piesei. Urmează încă o zona de evaporare 5, zona în care se cedează o parte importanta a solventului, apoi un cuptor de uscare, 6, în care lacul se usucă la 80oC. La ieșire, piesa gata vopsita, este plimbata pe banda 7 pentru răcire, la sosire descărcându-se, urmând ca o alta piesa să fie pusa pe conveier. Comanda instalației, operațiile de dozare, timpii de execuție se realizează de la panoul de comanda 8.

Fig. 10. instalație automatizată de vopsire:

1) instalație de degresare; 2) baterie de pistoale pentru grunduire; 3) zona de evaporare; 4) pistoale de vopsire propriu-zisa; 5) zona de evaporare; 6) cuptor de uscare; 7) conveier; 8) panou de comandă

2.1. Sisteme de vopsire electrostatică cu lichide

Sistemul de pulverizare Nordson Kinetix (fig. 11) este conceput pentru a oferi performante superioare în aplicațiile de vopsire.

Superioritatea sistemului Kinetix este reflectata prin eficienta superioara la transfer, capacitate sporita cu minimum de costuri și confort sporit pentru operator pentru reducerea pierderilor și creșterea calității.

Reglajul automat – AFC

AFC – Automatic Feedback Control, control automat al încărcării electrostatice, reprezintă metoda optima de vopsire a pieselor indiferent de forma geometrica sau de complexitatea lor. AFC permite utilizatorului optimizarea eficientei transferului de sarcina în timpul vopsirii cu lichid și totodată creșterea calității vopsirii și posibilitatea penetrării "cuștilor Faraday". Daca curentul selectat pentru eficienta transferului optimal al sarcinii nu permite penetrarea "cuștilor Faraday" în modul dorit, atunci acest nivel de curent poate fi redus pentru o acoperire mai bună cu lichid a tuturor suprafețelor.

Fig. 11. Sistemul de pulverizare Nordson Kinetix

3. INSTALAȚII ȘI ECHIPAMENTE PENTRU VOPSIREA CU PULBERI ÎN CÂMP ELECTROSTATIC

Instalațiile pentru obținerea de pelicule vopsite cu pudră în câmp electrostatic pot fi clasificate în următoarele categorii:

instalații pentru depunerea pudrei și reticularea peliculei de pudră;

echipamente pentru manipularea interoperațională a pieselor.

3.1. Instalații pentru depunerea pudrei și reticularea peliculei de pudră

În categoria acestor utilaje sunt menționate următoarele:

cabina de pudrare cu anexele aferente; echipamentul de pudrare, sistemul de absorbție și recuperare pudră, circuitul pneumatic;

cuptorul pentru reticularea pudrei.

3.2. Cabina de pudrare în câmp electrostatic

Cabina de pudrare în câmp electrostatic are rolul de a asigura din punct de vedere economic și în condiții de siguranță în exploatare procesul de depunere în câmp electrostatic al pudrei, realizându-se în interiorul ei și circuitul de recuperare a excesului de pudră.

Cabina de pudrare are în compunere următoarele subansamble:

cabina propriu-zisă;

sursa de înaltă tensiune;

pistolul de pudrare;

rezervorul pentru stocare și fluidizare pudră;

instalația pneumatică pentru transportul și fluidizarea pudrei

ventilatorul pentru absorbție pudră;

filtre recuperatoare cu sistem de scuturare.

a) În funcție de mărimea reperelor se dimensionează cabina de pudrare, sistemul de absorbție și recuperare. Cabina de pudrare este o construcție metalică, în care se realizează operația de pudrare. Obligatoriu carcasa cabinei se conectează la centura de împământare și este prevăzută cu posibilitatea de agățare a pieselor. În interiorul cabinei de pudrare sunt montate filtre recuperatoare dimensionate în funcție de mărimea cabinei și a debitului ventilatorului.

Pentru dimensionarea ventilatorului și a suprafeței de filtrare se are în vedere următoarele date; viteza aerului într-o secțiune verticală a cabinei va fi 0,3 – 0,4 m/s, iar viteza aerului prin filtre va fi de 0,1 m/s. Ventilația trebuie să asigure absorbția excesului de pudră astfel ca în incinta cabinei să nu existe pudră în suspensie într-o concentrație mai mare de 30-40 g/m3. Această valoare este limitată de condiția impusă ca amestecul să nu devină exploziv dacă apare o energie de aprindere mai mare de 5 mJ. Practic, aceste două condiții nu sunt niciodată atinse deoarece ventilația asigură evacuarea pudrei, iar sursa de înaltă tensiune are o protecție care limitează energia de aprindere.

Pe cabina de pudrare este montată o priză pentru alimentarea sursei de înaltă tensiune care este interconectată cu alimentarea ventilatorului pentru absorbție astfel ca, numai la pornirea acestuia, priza să fie sub tensiune; nu se poate pudra dacă nu este ventilația pornită.

b) Sursa de înaltă tensiune are rolul de a asigura tensiunea înaltă de lucru de polaritate negativă pentru ionizarea aerului și încărcarea particulelor cu sarcini electrice. Sursa debitează o tensiune de 65 – 70 KV și un curent de 50 – 70 mA. Practic, înalta tensiune este realizată de un multiplicator de tensiune în cascadă realizat din condensatori și diode, căruia i se aplică o tensiune la intrare de 10 KV produsă de un oscilator și un transformator de înaltă tensiune.

Curentul la scurtcircuit debitat de sursă este limitat de o rezistență de sarcina amplasată în interiorul multiplicatorului astfel ca în cazul unui scurtcircuit accidental între vârful pistolului și piesa de vopsit să nu apară o scânteie cu energie de aprindere mai mare de 5 mJ pentru ca amestecul aer-pudră să devină exploziv.

În cutia de protecție a sursei de înaltă tensiune se află montate, un transformator 220/24V pentru alimentarea releului de comandă care închide și deschide funcționarea oscilatorului și a celor două electrovalve pentru aerul de fluidizare și transport pudră, multiplicatorul de înaltă tensiune, partea electronică a oscilatorului și transformatorul de înaltă tensiune.

Pe panoul din față al cutiei sunt amplasate, un întrerupător general, o lampă de semnalizare, mufa de comandă pentru cuplarea pistolului de vopsire, mufa pentru cuplarea cablului de înaltă tensiune și o lampă de semnalizare pentru prezența înaltei tensiuni.

Pe panoul din spatele cutiei sunt amplasate două mufe pentru alimentarea electrovalvelor, șurubul pentru conectarea la centura de împământare și intrarea cablului de alimentare.

c) Pistolul de pudrare asigură direcționarea jetului de pudră spre piesa ce urmează a fi vopsită, printr-o duză în care sunt amplasate acele de ionizare conectate printr-un cablu de înaltă tensiune foarte flexibil, la mufa multiplicatorului de tensiune. În mânerul pistolului este montat un microîntrerupător care prin apăsare închide circuitul de comandă al releului, asigurând funcționarea instalației. Duza pistolului este conectată printr-un furtun flexibil cu diametrul interior de 10mm la un sorb de tip Venturii, care absoarbe pulberea aflată în stare fluidizată din rezervorul de pudră. Duza este circulară având 6 găuri cu diametrul de 4 mm pentru evacuarea pudrei transportată pneumatic. În centrul duzei este un deflector conic, care se poate deplasa pe o tijă electoizolantă, pentru definirea formei jetului de pudră. Pentru piese subțiri, filiforme sau cu adâncituri, deflectorul se depărtează de duză, astfel ca jetul să fie cât mai adunat, iar pentru piese plane deflectorul se apropie de duza pentru un jet circular. Între mânerul pistolului și duză se află un tub de protecție din material plastic cu lungime de 200 mm. Mânerul pistolului este conectat prin cablul de comandă la centura de împământare pentru ca operatorul să nu se încarce cu sarcini electrostatice.

d) Rezervorul pentru stocare și fluidizare pudră are rolul de a menține pulberea ferită de umezeală și de a asigura fluidizarea acesteia în timpul lucrului. Rezervorul este din material plastic (polietilenă) este prevăzut cu capac, iar în interior este montată o cutie care permite trecerea aerului printr-o suprafață care fluidizează pulberi în momentul alimentării electrovalvei. Cutia de fluidizare este demontabilă și se poate extrage pe la partea inferioară a rezervorului, ceea ce per-mite o bună curățire la schimbarea culorii. Pe capacul rezervorului este montată pompa Venturii pentru absorbția pudrei din rezervor. Corpul pompei este realizat din poliamidă și are două ștuțuri coaxiale, unul pentru aerul de transport care, prin deplasarea lui cu o anumită viteză creează și depresiunea ce asigură absorbția pudrei, iar celălalt ștuț este ejectorul care preia amestecul aer pudră și îl dirijează spre furtunul de transport pudră. Pulberea este absorbită din zona inferioară a rezervorului unde este bine fluidizată, printr-o țeavă cu diametrul de 12 mm la interior.

Foarte importante sunt dimensiunile orificiilor pentru aerul de transport și amestecul aer pudră care trebuie să fie de 1,8 mm cel pentru aer și 6 mm cel pentru pudră acesta având și o zonă conică la intrare. Axele celor două orificii trebuie să fie perfect colineare pentru ca randamentul pompei să fie maxim. Pompa funcționează bine la presiunea aerului cuprinsă între 2-3 atm. La o presiune prea mare, jetul de pudră este foarte abundent și viteza cu care se deplasează particulele poate influența negativ depunerea electrostatică. La presiuni mai mici de două atm și dacă furtunul de legătură pentru pudră este peste 2,5 m pot apărea aglomerări de pudră pe interiorul acestuia și înfundarea lui.

e) Instalația pneumatică pentru transportul și fluidizarea pudrei are în compunere două electrovalve racordate la un distribuitor de aer, robinete de reglaj pentru debitul de aer, ștuțuri și furtun de legătură. Aerul comprimat din rețea reglat la o presiune de 2 – 3 atm intră în distribuitorul de aer prin intermediul unui furtun de presiune cu diametrul interior de 10 mm. Cele două electrovalve sunt conectate la panoul spate al sursei de înaltă tensiune prin câte o mufă de contact.

La ieșirea din fiecare electrovalvă este montat un robinet de reglaj pentru debitul de aer, iar de la fiecare robinet pleacă câte un furtun, unul spre pompa Venturii și unul spre cutia de fluidizare. Pentru efectuarea reglajelor de lucru, se realizează următoarele operații: se închid inițial ambele robinete, după care se alimentează sursa de înaltă tensiune și se acționează microîntrerupătorul din mânerul pistolului. Cele două electrovalve fiind acționate se deschide robinetul pentru aerul de fluidizare, astfel încât pulberea să fie barbotată ușor și apoi se deschide și robinetul pentru aerul de transport, astfel ca jetul să prezinte consistență.

f) Ventilatorul pentru absorbție pudră se află montat la partea superioară a cabinei de pudrare și asigură absorbția aerului din cabină. Se creează astfel un curent de aer care va antrena surplusul de pudră spre sistemul de filtrare. Debitul ventilatorului trebuie bine corelat cu mărimea cabinei astfel ca pulberile antrenate să fie colectată în cabină, însă o mică cantitate să ajungă pe filtrele colectoare. Ventilatorul trebuie să fie silențios fiindcă este montat pe cabină prin intermediul unor tampoane de cauciuc. Aerul refulat de ventilator este trecut printr-un sistem de filtrare și re-introdus în hala de lucru, astfel să nu se elimine în afara clădirii căldura din hală, în anotimpul rece. Ventilatorul trebuie să asigure un curent de aer la fereastra cabinei de 0,4-0,5 m/s.

Pentru o cabină având secțiunea de intrare de 1,4*1,7m debitul ventilatorului trebuie să fie de 4800 m3/h.

g) Filtrele recuperatoare cu sistem de scuturare au rolul de a filtra aerul aspirat de ventilator astfel ca pulberile recuperate să rămână în interiorul cabinei. Suprafața de filtrare se calculează în funcție de debitul ventilatorului astfel ca viteza aerului prin suprafața de filtrare să fie de max. 0,1 m/s. Din cauză că o parte din pulberi recuperată va adera pe filtre, acestea trebuie scuturate periodic pentru ca recuperarea să fie eficientă. Scuturarea se realizează cu aer comprimat introdus cu viteză în filtre prin deschiderea unor supape de evacuare rapidă amplasate deasupra fiecărui filtru. În general, se utilizează filtre realizate din hârtie de filtru, care sunt de formă cilindrică având diametrul de 350mm și înălțimea de 650 mm. Pentru ca scuturarea să fie eficientă, pe traseul pneumatic se prevede un rezervor tampon de aer comprimat care asigură debitul instantaneu pentru câte o scuturare. Se pot folosi și filtre realizate din pânză de filtru.

3.3. Cuptorul pentru reticularea pudrei

Cuptorul pentru reticularea pudrei, este o incintă închisă, care trebuie să asigure o temperatură cuprinsă între 180 și 220 0C, temperatura necesară pentru procesul de polimerizare și reticulare a peliculei de pudră. Incinta este izolată din punct de vedere termic, și poate fi încălzită electric sau cu aer cald utilizându-se un schimbător de caldură și arzător pentru gaz metan. În interior, se asigură o ușoară mișcare a aerului pentru îmbunătățirea schimbului de căldură între suprafața piesei și aerul cald din incintă. Timpul de staționare în temperatură este între 15 și 5 min în funcție de valoarea termică Timpul se scurtează cu creșterea temperaturii, sau pentru aceeași temperatură poate crește dacă piesa are o grosime peste 4-5 mm. Pentru o eficiență sporită cuptorul de polimerizare are uși de acces la ambele capete, astfel că piesele cu pelicula formată se vor scoate pe o parte, iar cele pudrate se introduc pe cealaltă parte. Puterea instalată se estimează la aproximativ 5KW/m3de volum interior. În funcție de cantitatea de piese ce urmează a fi vopsite cuptoarele pot fi staționare, în care piesele se introduc cu ajutorul unor rame suport, manual sau de tip traversant în flux continuu, la care piesele se deplasează pe conveior, lungimea cuptorului și viteza de deplasare a conveiorului fiind corelate astfel ca timpul pentru polimerizare să fie cel prescris în fișa tehnică a pudrei. Se admite o variație de temperatură în cuptor de plus minus 50C față de temperatura de referință.

Prin utilizarea acestei tehnologii de vopsire, poluarea mediului este practic, redusă la zero, reziduurile de pulbere rezultate în urma curățirii instalațiilor în cazul schimbării culorilor se pot utiliza și ca grunduri intermediare aplicate pe suprafețe nepretențioase ca aspect.

4. ECHIPAMENTE MANUALE PENTRU ACOPERIRE ELECTROSTATICA

4.1. Instalația de vopsire electrostatică manuala cu pulberi tip OptiFlex®2 – 1F (fig. 12)

Fig. 12. Instalația de vopsire electrostatică manuală cu pulberi tip OptiFlex®2 – 1F

Echipament de vopsire OptiFlex®2 înglobează cea mai avansata tehnologie a vopsirii manuale cu pulbere. Asigură o pulverizare ușoara, vopsirea la o calitate și eficienta excelenta în cele mai dificile condiții ambientale, oriunde în lume. Cele trei programe de vopsire incorporate asigura parametrii optimi de vopsire.

Pulberea este fluidizata în interiorul rezervorului de pulbere cu ajutorul unui curent de aer ce trece printr-o placa poroasa din material plastic. Fluidizarea este comandata de către unitatea de control si/sau de la pistolul de vopsire. În acest fel pulberea dobândește caracteristici asemănătoare cu cele ale unui fluid și este aspirata de injector cu ajutorul aerului de transport. Amestecul pulbere/aer ajunge la pistolul de pulverizare prin furtunul de pulbere. în pistol pulberea se încarcă electrostatic și este depusa apoi pe piesa.

Pentru o mânuire ușoara rezervorul de pulbere este prevăzut cu mânere.

Posibilitatea de rotire la 360° a unității de comanda oferă o flexibilitate de adaptare în orice loc de munca.

Unitatea de pulverizare OptiFlex 2 1-F se compune din:

Unitate de comanda și control OptiFlex 2 CG09

Pistol de pulverizare OptiFlex 2 GM03

Injectorul OptiFlow IG06

Cadru fix

Rezervor de fluidizare PH50 (50 litrii)

Nota:Pistolul de pulverizare este livrat cu duza cu jet plan NF20 și NF21

Prin funcția ”Precise Charge Control mode (PCC™)" (fig. 13) se asigură controlul extrem de precis al curentului chiar și sub 10mA. Astfel este evitată supraîncărcarea chiar și a pulberilor pretențioase, cum ar fi cele metalice sau cu efecte speciale și îmbunătățește acoperirea zonelor închise ale pieselor cu geometrie complexă.

Fig. 13 Panou de control Precise Charge Control mode

Pistol de pulverizare OptiFlex®2 GM03 (fig. 14)

Pistolul manual de vopsire OptiFlex 2 este echilibrat, ușor și ergonomic. În timpul proiectării un accent deosebit a fost acordat tocmai acestor criterii, astfel încât să permită o poziție confortabila a vopsitorului pentru obținerea unei acoperiri foarte bune și eficiente. Cascada integrata asigura încărcarea eficienta a oricărei pulberi.

Duza cu jet plan din nouă generație asigură o distribuție uniformă a pulberii în norul de pulbere și o acoperire foarte bună a pieselor cu geometrie complicata.

Telecomanda integrata și racordul rapid de la furtunul de pulbere conductiv deasemena contribuie la obținerea unei vopsiri de calitate și eficiente.

Fig. 14 Pistol de pulverizare OptiFlex®2 GM03

Unitate de comanda și control OptiFlex 2 CG09 (fig. 15)

Precizia deosebita în controlul curentului și tensiunii asigura o eficienta maxima și uniformitatea vopsirii.

Interfața ușor de folosit oferă posibilitatea folosirii celor 3 programe presetate de vopsire. Pentru flexibilitate maxima se pot memora alte 20 de programe adiționale. Pentru vopselele metalice sau cu efect special OptiFlex®2 asigura un control foarte precis și reglaj al curentului mai mic de 10 µA

Fig. 15 Unitate de comanda și control OptiFlex 2 CG09

Injectorul OptiFlow IG06 și modulul PowerClean (fig. 16)

La proiectarea pompei de pulbere să utilizat cea mai eficace viziune, pentru obținerea unui nor de pulbere consistent, cu un consum de aer și pulbere optimizat. Modul de curățare PowerClean™ este o alta nouă tehnologie incorporata ce asigura curtarea traseului de pulbere de la injector la pistolul de pulverizare. Utilizarea unei presiuni mari a aerului comprimat (30Nm³/h) îmbunătățește performantele echipamentului la pulverizarea vopselelor dificile și face ca schimbul de culoare să fie deosebit de ușor.

Fig. 16 Injectorul OptiFlow IG06 și modulul PowerClean

Date tehnice:

4.2. Linii manuale de vopsire electrostatică cu pulberi (fig. 17)

Linii de vopsire manuala cu pulberi în câmp electrostatic sunt formate din:

1. Transportor mecanic suspendat al pieselor;

2. Instalație de tratate chimică a suprafețelor prin imersie;

3. Cuptor manual de polimerizare a vopselelor pulbere;

4. Cabina manuală de vopsire cu pulberi în câmp electrostatic

5. Unitate manuală de vopsit cu pulberi în câmp electrostatic Nordson Sure Coat echipata cu:
    • Sistem automat de reglaj al încărcării electrostatice;
    • Reglaj automat al tensiunii de electrod la apropierea pistolului de piesa;
    • Mod electrostatic presetat pentru revopsirea cu pulberi a pieselor;
    • Mod electrostatic presetat pentru corecție cu vopsea pulbere;
    • Mod electrostatic presetat pentru vopsirea cu vopsele pulbere metalice.

Liniile manuale de vopsire se configurează în funcție de tipul piesei, piesei și dimensiunile maxime ale piesei și a amplasamentului.

Fig. 17 Schema unei linii manuale de vopsire electrostatică cu pulberi

4.3. Cabine manuale de vopsire (fig. 18)

Cabina manuala de vopsire cu pulberi în câmp electrostatic Nordson seria NCB oferă cele mai sigure condiții de lucru la vopsirea manuală.

Performantele acestei generații de echipamente sunt confirmate de cei peste 100 de utilizatori ai acestui tip de cabina din România.

Unitate manuala de vopsit cu pulberi în câmp electrostatic Nordson Sure Coat® echipata cu:

• Sistem automat de reglaj al încărcării electrostatice;

• Reglaj automat al tensiunii de electrod la apropierea pistolului de piesa;

• Mod electrostatic presetat pentru revopsirea cu pulberi a pieselor;

• Mod electrostatic presetat pentru corecție cu vopsea pulbere;

• Mod electrostatic presetat pentru vopsirea cu vopsele pulbere metalice;

Liniile manuale de vopsire se configurează în funcție de tipul piesei și dimensiunile maxime ale piesei și a amplasamentului.

Fig. 18 Cabină manuală de vopsire

5. ECHIPAMENTE AUTOMATE ȘI SEMIAUTOMATE

5.1. Linii automate de vopsire electrostatică cu pulberi (fig. 20, 21)

Deși însăși depunerea electrostatica a pulberilor pe cale manuala oferă avantaje tehnico-economice superioare altor procedee convenționale, cele mai spectaculoase rezultate se obțin în cazul unor linii automate, în special acolo unde se dezvolta serii mari de produse.

În fig. 19, se prezintă schematic o linie destinata depunerii pe cale electrostatica a unor pulberi.

Fig. 19. Linie automata pentru depunerea pe cale electrostatica a unor pulberi:

a) încărcarea pieselor; b) baia de degresare; c) dozarea pulberii; d) bloc de alimentare; e) pistol de pulverizare; f) cabina; g) filtru; h) roata cu cupe; i) moara de mărunțit; k) recipient de depunere a pulberii; m) obturator de aer la intrarea în cuptor; n) cuptor tunel; q) piesele acoperite la sfârșitul procesului.

Încărcarea pieselor se face manual sau automat în punctul a, după care urmează o degresare în baia notata cu b. Intrate în cabina de pulverizare f, ele sunt supuse unui jet de pulbere trimis de pistolul e. Generatorul de tensiune înaltă care alimentează pistolul este montat în blocul de alimentare d și c și are tensiunea nominala de 30-90kV. Dozarea pulberii se face în compartimentul c.

În scopul regenerării (dar și al îndepărtării pericolului de explozie), pulberea amestecata cu aerul intr-o anumita concentrație putând produce explozii, cantitatea de pulbere ce se aspira din cabina f, în care se desfășoară procesul de acoperire, este condusa în filtrul g, unde se recuperează pana la 99% pulbere din aerul evacuat. Filtrul trebuie spălat și scuturat din timp în timp. Pulberea sedimentata aici se scoate cu un transportor elicoidal și este dusa cu o roata cu cupe h, spre moara de mărunțire i, de unde, după mărimea și construcția instalației, este transportată în recipientul de depunere a pulberii k, unde se amestecă cu pulberea proaspăta pentru a stabili granulația corespunzătoare. Banda transportoare e conduce piesele pudrate electrostatic spre cuptorul tunel n, prevăzut la intrare cu obturatorul de aer m. Rolul cuptorului este acela de a încălzi straturile depuse și a le menține o perioada de timp la temperatura stabilita de procesul tehnologic (si pulberea utilizata), la 130-220oC. Temperatura stabilita nu trebuie sa aibă variații mai mari de ±5oC.

Lungimea cuptorului depinde de timpul de încălzire a piesei tratate, timpul de întărire a pulberii, viteza de suflare a aerului de încălzire în cuptor, viteza de transport al pieselor.

Timpul de întărire a pulberii este, în general, de ordinul a 3-40 minute, în funcție de pulbere și temperatura cuptorului. Timpul total de menținere în cuptor se deduce din timpul de încălzire pentru piesa și de întărire a pulberii. Cantitatea de aer proaspăt introdusă prin obturatorul cuptorului asigură că produșii ce apar în procesul de încălzire a pulberii sa nu creeze amestecuri explozive.

Câteva recomandări se impun după aceasta prezentare:

lungimea cuptorului (elementul cu dimensiunile cele mai mari al unei linii tehnologice) este determinata de timpii de topire a pulberii și de solidificare a sa; de aici deriva și viteza de deplasare a liniei;

linia nu poate executa decât o vopsire cu o singura culoare. Amestecul de pulberi cu pigmenți diferiți va conduce la acoperiri în care vor apărea dungi. Linia poate fi folosită pentru vopsiri cu culori diferite (dar una singura la un moment dat), cu spălări corespunzătoare ale instalațiilor;

in procesul de solidificare a acoperirii pot apărea – în amestec cu aerul – compuși explozivi, motiv pentru care se impune un control periodic;

deși recuperarea se face în proporție de 99 %, nu trebuie interes că pulberea se reintroduce în totalitate, așa cum rezulta ea, în procesul de acoperire. De obicei, se fac amestecuri în care pulberea veche, introdusa în cea noua, sa nu depășească 20 – 25%.

Liniile conveiorizate de vopsire cu pulberi în câmp electrostatic sunt echipamente complet echipate, cu o productivitate ridicata, viteza de deplasare a conveiorului fiind cuprinsa între 1,5 m/min și 5 m/min.

Principalele caracteristici:

1. Diagrame colorate, cu icoane ușor de interpretat;

2. Se utilizează perdele sau celule foto pentru declanșarea și poziționarea în interior sau exterior a pistoalelor;

3. Până la 255 de rețete de vopsire, configurabile de către utilizator – cu funcție de copiere și lipire pentru ușurința în utilizare;

4. Funcția de "Reglare procentaj" permite compensarea modificărilor operate în mediul de vopsire;

5. Penetrarea interiorului produsului sau conturarea în jurul acestuia pentru obținerea unei distante optime de la pistol la piesa – concomitent cu efectuarea unui control exigent al grosimii stratului de vopsea;

6. Tehnologie patentata de selectare a încărcării și controlul automat al reacției inverse;

7. Reglarea globala sau individuală a pistoalelor.

Fig. 20. Linie automată de vopsire electrostatică cu pulberi

Fig. 21. Linie automată de vopsire electrostatică cu pulberi

5.2. Linii semiautomate de vopsire electrostatică cu pulberi (fig. 22)

Linie conveiorizată, semiautomata de vopsire cu pulberi în câmp electrostatic cu următoarea componență:

1. Transportor mecanic suspendat al pieselor – conveior;

2. Tunel automat de tratare chimica a suprafețelor prin degresare fosfatare;

3. Uscător conveiorizat cu încălzire pe gaz;

4. Cabina dubla de vopsire cu pulberi în câmp electrostatic

5. Unitate manuala de vopsit cu pulberi în câmp electrostatic Nordson Sure Coat® echipata cu:

• Sistem automat de reglaj al încărcării electrostatice;

• Reglaj automat al tensiunii de electrod la apropierea pistolului de piesa;

• Mod electrostatic presetat pentru revopsirea cu pulberi a pieselor;

• Mod electrostatic presetat pentru corecție cu vopsea pulbere;

• Mod electrostatic presetat pentru vopsirea cu vopsele pulbere metalice;

• Cuptor conveiorizat de polimerizare a vopselelor pulbere cu încălzire pe gaz.

Liniile industriale de vopsire se configurează în funcție de cerințe, de tipul și dimensiunile maxime ale piesei și a amplasamentului.

Fig. 22. Linii semiautomate de vopsire electrostatică cu pulberi

5.3. Cabine automate de vopsire (fig. 22, 23, 24)

Cabinele automate Nordson ColorMax® 3 sunt o soluție de ultimă generație pentru vopsirea automata cu pulberi în câmp electrostatic.

Fig. 22. Cabină automată de vopsire

Cele mai importante beneficii ale utilizării acestui echipament:

• Schimb rapid de culoare la vopsirea automata cu pulberi;

• Timp de schimbare a culorii între doua serii de vopsire 20-30 de minute;

• Utilizarea la viteze mari de deplasare a conveiorului de până la 5 m/min;

• Construcție compactă din oțel inox sau PVC;

• Curățarea automata a bazei interioare a cabinei;

• Utilizarea celor mai noi tehnologii Nordson de management al vopselei pulbere;

• Cabina de vopsire dedicata utilizării pompelor de pulbere Nordson HDLV® non Venturii;

• Scăderea costurilor de operare și întreținere.

Fig. Fig. 23. Cabină automată de vopsire

Fig. Fig. 24. Cabină automată de vopsire

6. CUPTOARE DE POLIMERIZARE VOPSELE CU INCALZIRE PE GAZ (fig. 25)

După pulverizarea piesei, polimerizarea vopselei pulbere aplicate electrostatic se poate realiza prin încălzirea acesteia intr-un cuptor de polimerizare cu încălzire pe gaz.

Specific acestui tip de echipament este utilizarea unui arzător pentru încălzirea cuptorului. Arzătorul poate să lucreze atât cu gaz metan sau GPL cât și cu motorina.

Comanda arzătorului se face automat de către tabloul de automatizare prin intermediul unui controller digital de temperatura.

Piesa agățată de căruciorul transportator va fi încălzita după regimul termic corespunzător pulberii utilizate și va fi menținută la temperatura de polimerizare până la terminarea ciclului de fabricație.

În comparație cu cuptorul de polimerizare electric, încălzirea cu gaz este mai economica oferind o productivitate superioara.

Timpul de polimerizare și temperatura de polimerizare se setează pentru fiecare tip de pulbere în parte și odată setate sunt controlate de termoregulatorul și timerul cuptorului.

Fig. 25. Cuptor de polimerizare a vopselelor cu încălzire pe gaz

7. MATERIALE UTILIZATE PENTRU ACOPERIRILE PE CALE USCATĂ ÎN CÂMP ELECTROSTATIC

7.1. Materiale utilizate pentru realizarea protecțiilor prin vopsire electrostatică

Materialele utilizate în vopsirea electrostatică sunt pudrele epoxidice și poliesterice care sunt materiale termorigide, și asigură o protecție cu rezistența sporită la acțiunea agenților externi.

Tot prin acest procedeu se pot aplica pe suprafața materialelor metalice și pulberi termoplaste, cum ar fi polietilena sau poliamida, condiția fiind ca acestea să aibă o granulație de 30-50 µm.

Rășinile epoxidice se utilizează numai pentru repere care sunt protejate de acțiunea razelor solare, deoarece se vor mătui în timp și își vor schimba culoarea sub acțiunea radiațiilor ultraviolete.

Rășinile poliesterice și epoxipoliesterice se pot utiliza cu rezultate foarte bune pentru repere care sunt și sub acțiunea radiațiilor ultraviolete.

Vopselele sub forma de pudră conțin pe lângă materialul de bază și diverși pigmenți, umpluturi, întăritori și agenți de luciu și reticulare.

Fiecare tip de vopsea este caracterizat de un cod numeric pentru culoare și de un cod din litere pentru natura rășinii și aspectul peliculei formate după polimerizare.

Toate materialele sub formă de pulberi nu conțin substanțe nocive pentru mediu și sănătatea operatorilor.

În ziua de azi, materialele utilizate în vopsirea electrostatică cu vopsele lichide sunt întrebuințate mai puțin

.

7.2. Materiale utilizate pentru acoperiri electrostatice pe cale lichidă

Vopsele monocomponente fabricate din rășini sintetice speciale pe baza de polimer alchidic modificat acril – vinilic și poliuretanic, cu conținut de pigmenți și solvenți. Conține și pigmenți cu efect inhibitor.

Domeniu de utilizare: în primul rând sunt destinate pentru acoperirea suprafețelor din oțel. Suprafața produsului este rezistentă la lumină, apă, ulei, săruri și este rezistent a la acțiunea soluțiilor acestora. Sistemul este rezistent la intemperii. Se poate utiliza cu succes pentru vopsirea structurilor din oțel și oțel turnat.

Emailuri bicomponente, reticulabile pe cale chimica, de culori diferite. Componentul A tip METALLUX conține o rășină sintetică acrilică reactivă, iar componentul B este un poliizocianat alifatic.

7.3. Materiale utilizate pentru acoperiri electrostatice pe cale uscată

Exista o varietate mare de pulberi, impuse probabil de aplicațiile specifice, care se pot grupa în doua categorii principale: pulberi termoplastice și pulberi termoreactive.

a) Pulberi termoplastice. În stare inițială sunt particule foarte fine de polimer cu masa moleculara ridicata, cu proprietăți asemănătoare cu acelea ale peliculei finale. La temperaturi ridicate, ele se topesc și curg, formând un film care îmbrăca suportul și care, prin răcire, revine la forma solida; prezintă dezavantajul ca au nevoie de temperaturi ridicate pentru topire, au aderenta slaba și necesita aplicarea unui strat primar, ceea ce creează unele dificultăți tehnologice.

Pulberi pe baza de PVC. Necesita întrebuințarea unui strat primar. Se pot realiza intr-o gama larga de culori, au preț de revenire acceptabil, rezista bine la umiditate, la ceata salina, la acizi și la baze diluate, benzina și hidrocarburi alifatice fără a li se afecta caracteristicile dielectrice. Sunt sensibile la hidrocarburi aromatice, la esteri și cetone, pot suporta continuu temperaturi de 70-90oC și de scurta durata, pana la 150oC.

Pulberi poliamidice. Inițial, au fost utilizate pentru tehnologiile de acoperire în pat fluidizat, au rezistenta mare la abraziune au coeficient de frecare scăzut, au lubrifiere deosebită, au rezistenta la solvenți industriali, la baze, la acizi organici și minerali și la grăsimi. Sunt puțin higroscopice și netoxice. Suporta temperaturi de pana la 80oC; au gama larga de culori – inclusiv metalizate – și temperaturi de 230oC-320oC (scurta durata), gama larga care permite și adaptarea ușoara a grosimilor de depus. Una din aplicațiile cele mai spectaculoase o reprezintă proiectoarele din aluminiu utilizate sub apa, cu rezistenta atât la mediul salin, cat și la microorganisme și alge. Din aceasta familie de pulberi s-au realizat variante similare tipului Poliamide 11, ce pot fi depuse electrostatic fără strat primar.

Pulberi pe baza de materiale celulozice. Se realizează intr-o gama larga de culori, fiind destinate unor acoperiri decorative. Necesita strat primar de depunere, permit realizarea unor acoperiri strălucitoare; au temperaturi de topire de 180-320oC, au duritate și rezistenta la abraziune mari. Se pot realiza la dimensiuni de 60-760µm, satisfăcând necesitățile industriei alimentare pentru ambalaje și acoperiri.

Pulberi pe baza de polietilena. Ieftine, au rezistenta buna la agenți chimici, au caracteristici electrice bune, au rezistenta slaba la abraziune și au temperaturi de topire de 150-250oC. Nu se recomanda pentru aplicații în cadrul cărora trebuie sa suporte temperaturi mai mari de 60oC. Acoperă bine colturi ascuțite și cordoane de sudura. Se utilizează cu bune rezultate pentru acoperirea coșurilor metalice din sarma. Pentru o adeziune mai buna a polietilenei pe suport se grefează radiochimic o cantitate mica de acid acrilic pe polietilena.

Pulberi pe baza de polipropilena. Prezintă o higroscopicitate slaba, dar au o buna rezistență la solvenți organici, la ceata salina. Aplicarea lor trebuie sa se facă pe straturi în prealabil fosfatate. Nu rezista satisfăcător la radiații ultraviolete, pierzându-si aderenta.

b. Pulberile termoreactive. Sunt pulberi care în timpul procesului de acoperire suferă transformări chimice ireversibile, în sensul ca, sub acțiunea căldurii, se topesc și formează un film, după care urmează o reacție chimica și obținerea proprietăților optime ale stratului de acoperire. Se pretează excelent la depuneri pe cale electrostatica. Prezintă aderenta deosebita, nu necesita strat primar, au o tehnologie de fabricație mai simplă, rezistenta superioara la medii agresive, temperaturi de lucru mai moderate.

Pulberi pe baza de rășini epoxidice. Pana la aceasta data, ele figurează ca cele mai bune materiale pentru realizarea unor acoperiri subțiri cu proprietăți electrice și mecanice excelente. Aderă bine la suprafața, dând o acoperire buna a muchiilor și colțurilor ascuțite. Curg la temperaturi mai scăzute decât pulberile termoplaste. Satisfac condiții severe de protecție, păstrându-si proprietățile chiar la grosimi reduse de strat. Pot pierde strălucirea lor în situația în care sunt expuse la acțiunea radiațiilor ultraviolete. Rezista bine la solvenți, la combustibili, la uleiuri, la substanțe chimice. Temperatura de topire a acestora este intre
150 și 260oC. Se utilizează pentru protecția structurilor metalice și cablurilor în medii agresive, pentru protecțiile interioare și exterioare ale conductelor, pompelor și valvelor, pentru izolația rotoarelor și statoarelor mașinilor electrice, a armaturilor, a condensatoarelor, a rezistentelor și a componentelor electronice, în tehnica aerospațială. (canalele modulului Apollo, spre exemplu, au fost acoperite, după accidentul din anul 1971, cu pulberi epoxidice).

Pulberi pe baza de poliesteri. Pot fi și termoplaste. Au largi utilizări în domeniile unde se dorește atingerea unor performanțe ridicate, pentru izolația statoarelor și rotoarelor de mașini electrice, pentru acoperiri decorative. Temperatura de topire este de cca. 230oC, au o buna rezistență la mediul exterior, la solvenți organici, la mediu salin.

Pulberi pe baza de acrili. Strălucirea și stabilitatea lor le recomandă ca pulberi cu largi utilizări, în special în industria automobilului, la radiatoare de încălzire, la cazane de gaz. Temperatura de topire este mai ridicata decât a pulberilor epoxidice (250oC).

Pulberi pe baza de fluorocarbonati. Pulberea de politetrafluoretilena (PTFE) nu poate fi aplicata decât prin jet de plasma, datorita temperaturii sale mari de topire. Se recomanda pentru aplicații la care este necesara o rezistenta mare la coroziune și la temperaturi înalte. Se dezvolta cercetări privind realizarea unor amestecuri cu rășini epoxi și acrilice, ceea ce datorită calității lor, ar lărgi sfera aplicațiilor.

BIBLIOGRAFIE

1. http://www.scrigroup.com/tehnologie/electronica-electricitate/TEHNOLOGII-BAZATE-PE-APLICATII65629.php

2. http://www.enduroinox.ro/enduro-color/vopsirea-in-camp-electrostatic

3. http://clasa10energetic.wikispaces.com/file/view/PETRICA%20BOGDAN-VOPSIRE%20CAMP%20ELECTROSTATIC.pdf/94096990/PETRICA%20BOGDAN-VOPSIRE%20CAMP%20ELECTROSTATIC.pdf

4. http://www.timelectrocolor.ro/optiflex2f.pdf

5. http://www.briofresh.ro/

BIBLIOGRAFIE

1. http://www.scrigroup.com/tehnologie/electronica-electricitate/TEHNOLOGII-BAZATE-PE-APLICATII65629.php

2. http://www.enduroinox.ro/enduro-color/vopsirea-in-camp-electrostatic

3. http://clasa10energetic.wikispaces.com/file/view/PETRICA%20BOGDAN-VOPSIRE%20CAMP%20ELECTROSTATIC.pdf/94096990/PETRICA%20BOGDAN-VOPSIRE%20CAMP%20ELECTROSTATIC.pdf

4. http://www.timelectrocolor.ro/optiflex2f.pdf

5. http://www.briofresh.ro/