Τεχνική Ηλεκτροστατικού Ψεκασμού

Η πούδρα, συνήθως τοποθετείται σε έναν κάδο, δίπλα στην καμπίνα βαφής. Στη συνέχεια, διέρχεται μέσα από το ηλεκτροστατικό πιστόλι ψεκασμού, το οποίο φορτίζει τα εξερχόμενα σωματίδια, αναγκάζοντας τα να επικάθονται πάνω στο γειωμένο προς βαφή αντικείμενο. Ο πολυμερισμός της πούδρας πραγματοποιείται σε φούρνο. Όση πούδρα δεν επικάθησε στο αντικείμενο, ανακυκλώνεται και επαναχρησιμοποιείται.

Τροφοδοσία Πούδρας

Υπάρχουν τρεις μέθοδοι για την κυκλοφορία της πούδρας από το κάδο μέχρι τα πιστόλια ψεκασμού. Όλες οι μέθοδοι χρησιμοποιούν αέρα σαν μέσο μεταφοράς της πούδρας.

Η βασική αρχή είναι να ελέγχεται η παροχή της πούδρας με τέτοιο τρόπο έτσι ώστε να ρέει στο πιστόλι με σταθερό ρυθμό, χωρίς διακοπές και διαταραχές. Ελέγχοντας τον όγκο της πούδρας και του αέρα ξεχωριστά, συνήθως εξασφαλίζουμε την παροχή της σωστής αναλογίας τους. Το σύστημα παροχής πρέπει να είναι έτσι σχεδιασμένο ώστε, ακόμα κι αν βρίσκεται σε μεγάλη απόσταση από τα πιστόλια, να μπορεί να διατηρεί τη πίεση και τη ταχύτητα του αέρα σταθερή.

Οι περισσότεροι κάδοι έχουν παρόμοιο σχεδιασμό. Έχουν κωνικό σχήμα στη βάση τους. Η διάμετρος της εξόδου της πούδρας, διαφέρει σε μέγεθος, ανάλογα τη μέθοδο που χρησιμοποιείται για τη μεταφορά της πούδρας.

Μέθοδοι Τροφοδοσίας Πούδρας

Στο κοχλιωτό σύστημα τροφοδοσίας, η πούδρα τροφοδοτείται κοχλιωτά από το κάδο σε μία ροή αέρα, όπου και μεταφέρεται στο πιστόλι. Αυτή η μέθοδος παροχής μπορεί να ρυθμιστεί με μεγάλη ακρίβεια ώστε να παρέχει σταθερή ροή που μπορεί εύκολα να αναπαραχθεί. Αυτή η  μέθοδος δεν παρουσιάζει ‘φτυσίματα’ κατά την αρχική λειτουργία των πιστολιών, όταν αυτά έχουν μείνει αδρανή για κάποιο χρονικό διάστημα.

Κατά την τροφοδοσία πούδρας μέσω φαινομένου αντλίας venturi, η δημιουργία του λαμβάνει χώρα, όπως και στα υπόλοιπα συστήματα παροχής, όταν πατηθεί η σκανδάλη του πιστολιού. Επίσης, μια επιπρόσθετη βαλβίδα αέρα δονεί τον κάδο έτσι ώστε να εξαλείφεται η πιθανότητα συσσώρευσης της πούδρας στο κέντρο του κάδου και να προκαλεί ανεπαρκή παροχή ή μπούκωμα της παροχής. Μία εναλλακτική λύση είναι η χρήση περιστρεφόμενου αναδευτήρα.

Στην τρίτη μέθοδο, η πούδρα τοποθετείται σε έναν κάδο επίπεδης βάσης όπου και ρευστοποιείται. Στη συνέχεια, τροφοδοτείται στα πιστόλια ψεκασμού, χρησιμοποιώντας κενό αέρα το οποίο δημιουργείται μια αντλία venturi.

Τροφοδοσία Υψηλής Τάσης

Το τροφοδοτικό υψηλής τάσης, συνήθως σχεδιασμένο να παρέχει τάσεις μεταξύ 30 και 100 kV, τοποθετείται γενικά σε κοντινή απόσταση στο κάδο ανάδευσης και τον εξοπλισμό ψεκασμού. Η χειρολαβή του πιστολιού πρέπει να έχει συνολική επιφάνεια, τουλάχιστον 20cm2 και να είναι κατασκευασμένη από μέταλλο ή άλλο υλικό υψηλής αγωγιμότητας και να συνδέεται με τη γείωση. Το καλώδιο υψηλής τάσης πρέπει να περιέχει πλέγμα γείωσης προστατευμένο από μονωτικό κάλυμμα. Στις περισσότερες περιπτώσεις, το καλώδιο ρεύματος και οι παροχές πούδρας και αέρα εσωκλείονται όλα μέσα στο ίδιο προστατευτικό κουτί. 

Μερικά τροφοδοτικά είναι σχεδιασμένα να παρέχουν αρνητικές και/ή θετικές εξόδους. Όλα τα τροφοδοτικά πρέπει να ενσωματώνουν δικλείδες ασφαλείας για αποφυγή προβλημάτων λόγω υψηλής τάσης. Σε περίπτωση που δημιουργηθεί κάποιο βραχυκύκλωμα, το τροφοδοτικό θα πρέπει να παύσει να λειτουργεί ακαριαία και επιπρόσθετα θα πρέπει να υπάρχει κάποια οπτική ή ακουστική ένδειξη, η οποία θα δεικνύει πρόβλημα.

Πιστόλια Ψεκασμού

Μια μεγάλη σειρά από πιστόλια βαφής, αυτόματα ή χειροκίνητα, παρέχονται από τους κατασκευαστές πιστολιών. Η εσωτερική παροχή πούδρας μέσα στο πιστόλι θα πρέπει να είναι όσο πιο ευθύγραμμη και ομαλή γίνεται. Οποιεσδήποτε ανωμαλίες η καμπυλότητες μέσα στη παροχή, θα είχαν σαν αποτέλεσμα την επικάθιση πούδρας στα τοιχώματα και την διακοπή της παροχής, η οποία συνεπάγεται ‘φτύσιμο’ της πούδρας από το πιστόλι.

Το σχήμα του νέφους ψεκασμού μπορεί να τροποποιηθεί με τη χρήση ακροφύσιων ώστε να έχουμε κωνικό, κυκλικό σχήμα ή ευρείας γωνίας ψεκασμό. Το πάχος και η διάμετρος του νέφους ψεκασμού, μπορεί να προσαρμοστεί κατάλληλα στο προς βαφή αντικείμενο.

Πλεονεκτήματα

  1. Μπορούν να βαφτούν αντικείμενα περίπλοκων σχημάτων.
  2. Μπορεί να επιτευχθεί πάχος βαφής 35 με 125um με ένα πέρασμα.
  3. Δυνατότητα εγκατάστασης αυτοματοποιημένης διεργασίας για υψηλή παραγωγικότητα.
  4. Δυνατότητα αλλαγής χρωμάτων.
  5. Δεν απαιτείται προθέρμανση των προς βαφή αντικειμένων.
  6. Δυνατότητα βαφής πολύ λεπτών υποστρωμάτων (μεταλλικά φύλλα).

 Μειονεκτήματα

  1. Το κόστος της εγκατάστασης είναι ακριβότερο σε σχέση με την βαφή με εμβάπτιση.
  2. Ο ρυθμός βαφής είναι μικρότερος συγκριτικά με την υγρή βαφή.

 Μια τυπική εγκατάσταση ηλεκτροστατικής βαφής αποτελείται από:

  • Τον κάδο ανάδευσης της πούδρας.
  • Παροχή συμπιεσμένου, ελεγχόμενης υγρασίας, αέρα ο οποίος θα μεταφέρει την πούδρα από το κάδο στα πιστόλια.
  • Ένα τροφοδοτικό υψηλής τάσης (τυπικά 30-100 kV).
  • Τα πιστόλια ψεκασμού πούδρας τα οποία μπορεί να είναι:
  • χειροκίνητα
  • αυτόματα, (στατικά ή κινούμενα).
  • Μια ειδικά σχεδιασμένη καμπίνα βαφής που να επιτρέπει την διοχέτευση της περίσσειας πούδρας με τη χρήση αέρα, προς το σύστημα ανακύκλωσης.
  • Το σύστημα ανακύκλωσης που μπορεί να αποτελείται από:
  • Κυκλώνα
  • Σακιά φίλτρων
  • Συνδιασμό των δύο.
  • Μια περιστροφική βαλβίδα και ένα κόσκινο, για την απομάκρυνση ξένων σωματιδίων από την ανακυκλωμένη πούδρα, προτού αυτή επιστρέψει στο κάδο ανάδευσης.
  • Γειωμένη αλυσίδα μεταφοράς
  • Ένα φούρνο πολυμερισμού με συνήθεις θερμοκρασίες λειτουργίας περίπου 160 – 200oC.

Υπάρχει διαθέσιμη, μια ποικιλία ακροφύσιων, τα οποία μπορεί να είναι κωνικά, είτε κυρτά, είτε κοίλα και με μια ή περισσότερες σχισμές εξόδου. Τα ακροφύσια μπορούν επίσης να εφοδιαστούν με ειδικό κάλυμμα (αεραγωγό) αέρα για να ελέγχεται και να κατευθύνεται η πούδρα πάνω στα αντικείμενα.

Τα περισσότερα πιστόλια είναι σχεδιασμένα να προσφέρουν υψηλούς ρυθμούς παροχής πούδρας. Παρόλα αυτά, όσο μεγαλύτερη είναι η παροχή πούδρας, τόσο μειώνεται το ποσοστό της πούδρας που επικάθεται στο προς βαφή αντικείμενο και αυξάνεται το ποσοστό πούδρας που καταλήγει στην ανακύκλωση.

Στα πιστόλια ηλεκτροστατικού ψεκασμού, συνήθως μπορούμε να ρυθμίσουμε την παροχή της πούδρας, ανάλογα με τις συνθήκες. Το κατώτερο όριο παροχής της πούδρας συνήθως είναι μεταξύ 100 – 200 g/min (περίπου 6-12 kg/hr) και μπορεί να φτάσει μέχρι και 500 – 600 g/min (περίπου 30 – 36 kg/hr). Έστω ότι έχουμε ροή 14 kg/hr, με ενδεικτικό ποσοστό χρησιμοποιούμενης πούδρας 60% και εκτιμώμενο πάχος βαφής 50 μm. Σε αυτήν την περίπτωση τότε, μπορούμε να βάψουμε 1,74 cm2/min.

Σε μια αυτοματοποιημένη εγκατάσταση, τα πιστόλια μπορεί να είναι:

  • Στατικά τοποθετημένα αλλά με δυνατότητα ρύθμισης για το καθένα ξεχωριστά έτσι ώστε να κατευθύνεται κατάλληλα η πούδρα προς το γειωμένο αντικείμενο.
  • Τοποθετημένα σε μηχανικούς βραχίονες, οι οποίοι μπορεί να βρίσκονται στη μια ή και στις δύο μεριές της καμπίνας. Κάθε βραχίονας μπορεί να εξοπλιστεί και με πάνω από ένα πιστόλι.
  • Σε συνεχόμενη (αρμονική) κίνηση γύρω από μια συγκεκριμένη τροχιά

Η χειροκίνητη μέθοδος βαφής συνίσταται όταν:

  • Τα αντικείμενα προς βαφή έχουν περίπλοκο σχήμα
  • Τα αντικείμενα προς βαφή αποτελούνται από κλειστές περιοχές, π.χ. εσοχές
  • Τα αντικείμενα βαφής δεν έχουν κατάλληλη αναλογία μήκους / βάθους
  • Η συνολική επιφάνεια βαφής είναι τόσο μικρή ώστε, ένας χειριστής μπορεί να ανταπεξέλθει μόνος του

Η αυτοματοποιημένη μέθοδος βαφής προτείνεται όταν:

  • Τα αντικείμενα προς βαφή αποτελούνται από σχετικά απλές και επίπεδες επιφάνειες
  • Το συνολικό μέγεθος της επιφάνειας προς βαφή, για μία συγκεκριμένη χρονική περίοδο, είναι ιδιαίτερα μεγάλο.

Σε μερικές αυτοματοποιημένες εγκαταστάσεις ηλεκτροστατικής βαφής, τα πιστόλια τοποθετούνται με τέτοιο τρόπο ώστε να κινούνται πάνω σε μια προσχεδιασμένη πορεία βελτιστοποιημένη για το εκάστοτε αντικείμενο, ξεκινώντας και σταματώντας τη λειτουργία τους, όπως αυτή απαιτείται. Η ταχύτητας της κίνησης των πιστολιών, πρέπει να είναι όσο πιο αργή γίνεται, τυπικά μεταξύ 20 – 35 m/min, και συμβατή σε σχέση με τις υπόλοιπες συνθήκες της εγκατάστασης. Συνίσταται, σε μια αυτοματοποιημένη εγκατάσταση βαφής, να υπάρχει διαθέσιμο και ένα χειροκίνητο πιστόλι. Με το χειροκίνητο πιστόλι μπορούμε να βάψουμε τις δύσκολες περιοχές πριν τη χρήση των αυτόματων πιστολιών. Επίσης συνίσταται η ενσωμάτωση του μεγαλύτερου δυνατού αριθμού πιστολιών στην εγκατάσταση έτσι ώστε να μπορούν να λειτουργούν συνολικά με μειωμένες παροχές. Έτσι μπορεί να βελτιωθεί η απόδοση μεταφοράς της πούδρας και μας παρέχει ευελιξία για μεγαλύτερο εύρος ρυθμίσεων των πιστολιών καθώς και αντικειμένων που μπορούν να βαφτούν.

.