Опубликовано: Сентябрь 14, 2012
Нанесение лакокрасочных материалов в электростатическом поле высокого напряжения
Этот способ отделки является одной из разновидностей нанесения лакокрасочных материалов методом распыления. Он весьма широко распространен при отделке металлических изделий. В последнее время отделка изделий в электростатическом поле начала внедряться на предприятиях мебельной и деревообрабатывающей промышленности. Физическая сущность такой отделки заключается в следующем. Воздух, даже не подвергавшийся действию сильного электростатического поля, всегда в известной мере ионизирован в результате различного рода излучения (радиоактивного, космического и т. д.). При создании электростатического поля путем подвода напряжения к двум электродам, один из которых имеет отрицательный заряд, а другой положительный, находящиеся в воздухе ионы начнут двигаться в зависимости от своего знака к одному из электродов. В слабых электростатических полях подвижность ионов невелика. С увеличением разности потенциалов электродов усиливается и электростатическое поле, что приводит к возрастанию скорости движения ионов.
При столкновении ионов, обладающих большим запасом кинетической энергии, с нейтральными молекулами воздуха образуются новые ионы и электроны. Каждый электрон, двигаясь от катода (отрицательно заряженного электрода) к аноду (положительно заряженному электроду), образует на своем пути нарастающую массу заряженных частиц. Получившие большую энергию положительные ионы бомбардируют катод, выбивают из него новые электроны, поддерживая тем самым большую силу тока между электродами. Многочисленные столкновения ионов с молекулами воздуха приводят в конечном счете к общему движению потока отрицательных ионов по силовым линиям электростатического поля к заземленному осадительному электроду. Такой разряд носит название самостоятельного разряда в газах. При неравномерном распределении электростатического поля, получаемого в случае, если один из электродов имеет острые края, самостоятельный разряд ограничивается областью повышенной напряженности, т. е. у электрода с заостренными краями в этом случае возникает явление, называемое коронным разрядом, выражающееся в своеобразном голубоватом свечении в виде короны на острой кромке электрода. Свечение вызывается рекомбинацией, т. е. столкновением разнозаряженных ионов, ведущим к образованию нейтральных молекул. За пределами коронного разряда неравномерного электростатического поля будет поток ионов с отрицательным знаком.
При подаче лакокрасочного материала в зонѵ котонного ряда в виде мелких частиц (в распыленном состоянии) последний, абсорбируя на своей поверхности ионы, получает заряд и движение в направлении электрода. При нанесении лакокрасочных материалов в электростатическом поле отрицательный электрический заряд подводят к распылителю (катоду), а положительный - к отделываемому изделию (аноду), обладающему способностью проводить электрический ток. Электропроводность древесины чрезвычайно мала. Поэтому отделка изделий из древесины в электростатическом поле крайне затруднена. Для преодоления этой трудности применяются специальные токопроводящие грунтовки, которыми перед отделкой в электростатическом ноле покрывают всю поверхность древесины. Разработана рецептура токопроводящих грунтовок нескольких марок. Наилучшим образом себя зарекомендовала грунтовка, представляющая раствор алкомона (5 вес. ч.) в уайт-спирите.
При повышении напряженности электростатического поля скорость движения и полнота осаждения распыленных частиц увеличивается, что повышает качество отделки и снижает потери лакокрасочного материала. Однако при чрезмерной напряженности между электродами может произойти искровой разряд, что представляет большую опасность, так как при недостаточной вентиляции распылительных кабин смесь воздуха и летучих элементов может вызвать взрыв.
При снижении напряженности за пределы оптимальной величины будет иметь место снижение скорости перемещения распыленных частиц и, как следствие, увеличение потерь лакокрасочных материалов, а также ухудшение качества отделки. Оптимальная величина напряженности электрического поля определяется опытным путем. Диэлектрическая проницаемость наносимого лакокрасочного материала, как это видно из формулы (19), не оказывает существенного влияния на величину заряда капли. Даже при максимально возможном значении диэлектрической проницаемости, равном бесконечности (в действительности же в пределах 2-7), увеличение заряда распыленных частиц будет несоизмеримо меньшим, чем при незначительном увеличении напряженности поля. Радиус капли лакокрасочного материала имеет особенно важное значение для электростатической отделки. В зависимости от вида распыляющего устройства капли лакокрасочного материала могут иметь радиус от нескольких микрон до миллиметра. Величина заряда капли пропорциональна квадрату ее радиуса (г2), в то время как вес капли, являющийся функцией ее объема, имеет кубическую зависимость от радиуса (г3). С увеличением радиуса капли вес ее будет возрастать гораздо быстрее, чем заряд. Большим каплям в силу земного притяжения труднее придать направленное движение к отделываемому изделию. В этом случае будут иметь место повышенные потери лакокрасочного материала. Следовательно, его надо распылять как можно мельче. Рассматриваемый метод нанесения лакокрасочных материалов является прогрессивным. Он позволяет снизить потери лакокрасочных материалов, в зависимости от группы сложности отделываемых изделий, до 2-5%, легко автоматизировать отделку и улучшить санитарно-гигиенические условия труда ввиду отсутствия тумана. Недостатками этого метода являются: необходимость введения дополнительных, сравнительно дорогих операций - нанесения и сушки токопроводящих грунтовок, на специальном оборудовании (облив и окунание);
ограниченная номенклатура применяемых лакокрасочных материалов (МЧ-52 и др.), менее опасных в пожарном отношении и обладающих способностью диспергироваться в электростатическом ионе;
ограниченная область применения (для отделки изделий решетчатой формы - оконных створок, дверных и оконных коробок, стульев, каркасов кресел и т. п.);
необходимость повышенной чистоты поверхности обработки (VIII класс но ГОСТ 7016-54). В ПРОТИВНОМ случае покрытия оказываются недостаточно высокого качества.
77
На мебельных и деревообрабатывающих предприятиях нашей страны находится в эксплуатации целый ряд установок для отделки в электростатическом поле. Конструктивно они выполнены по-разному, однако принципиальные схемы их идентичны (рис. 35).  В качестве источника питания установок применяется высоковольтно-выпрямительное устройство В-140-5 (ТУ А-ОДД-530- -027-56), выпускаемое заводам «Мосренттен». В комплект этого устройства входят: высоковольтный трансформатор 1, трансформатор 2 накала кенотрона, кенотрон 3, ограничительное сопротивление 4, автоматический разрядник 5, изолятор 6, шинопро- вод 7, стойка 8 авторазрядника и проходной изолятор 9.
Высоковольтно-выпрямительное устройство В-140-5 работает по однополупериодной схеме выпрямления тока с заземлением положительного полюса. Оно питается от сети однофазного тока напряжением 220 в. Ток от сети проходит через регулировочный трансформатор 1, позволяющий регулировать его в пределах 0 - 140 кв, кенотрон 3, лампы которого питаются трансформатором 2, ограничительное сопротивление 4, служащее для ограничения аилы тока при искровом разряде или коротком замыкании, шинопровод 7, на котором смонтирован автоматический разрядник 5, снимающий остаточный ток, через проходной изолятор 9 и поступает на распылитель 10 для отделки изделий. Лакокрасочный материал к распылителю подается насосом - имеют вращательное движение, в результате чего лакокрасочный материал при выходе в атмосферу дробится на мельчайшие частицы. Последние, как уже указывалось выше, получают отрицательный заряд, в силу чего притягиваются к положительно заряженному электроду - окрашиваемому изделию 13, перемещающемуся мимо распылителя с помощью цепного конвейера 14. Изделие подвешивается на подвеске 15 конвейера. Лакокрасочный материал из распылителя подается автоматически в момент прохождения изделия в зоне распыления. Общий вид установки для отделки изделий в электростатическом поле представлен на рис. 36. Важное значение при отделке изделий в электростатическом поле имеет конструкция форсунок для распыления лакокрасочных материалов и устройства для их дозированной подачи. Для нанесения лакокрасочных материалов применяются форсунки, работа которых основана на двух способах распыления - электромеханическом и электростатическом. Электромеханические распылители, обычно изготовляемые в виде чаш, грибков и дисков, являются универсальными. Они предназначены для нанесения лакокрасочных материалов на изделия решетчатой формы и плоские. Схемы таких распылителей (форсунок) представлены на рис. 37, а, б, в. Они монтируются на специальных подставках из электроизоляционного материала. Их основной элемент 1 - чаша, грибок или диск - имеет вращательное движение от электро- или пневмопривода специальной конструкции, обеспечивающей бесступенчатое изменение числа оборотов, необходимое для выбора оптимальных режимов распыления лакокрасочных материалов в зависимости от вида и группы последних, сложности отделываемых изделий. 
В середину распылительного элемента подается по трубке 2 лакокрасочный материал. Под действием центробежных сил он дробится и разбрасывается кромками чаши, трибка или диска. К форсункам подводится высокое напряжение отрицательного знака. В силу этого распыленные частицы получают одноименный заряд и движутся к другому осадительному электроду 3 - окрашиваемому изделию. Для образования коронного разряда кромки таких распылителей делают заостренными. Дисковые распылители не обеспечивают направленного движения частиц лакокрасочного материала (они равномерно их разбрасывают по касательной диска). Поэтому в местах, где струя не направлена на окрашиваемое изделие, устанавливают металлический экран 4, заряженный одноименно с распылителем. Экран отталкивает отрицательно заряженные частицы лакокрасочного материала в сторону положительно заряженного электрода и таким образом предотвращает их потери. Чашечные и грибковые распылители изготовляют из латуни диаметрам по коронирующей кромке 50; 100 и 150 мм. Дисковые распылители применяются реже чашечных и грибковых. Они изготавливаются из алюминия диаметром 350-500 мм. У таких распылителей направление силовых линий электростатического поля совпадает с направлением окружной скорости вращения, поэтому материал лучше распыляется. Значительная длина коронирующей кромки распылителя позволяет подавать больше лакокрасочного материала, чем из первых двух распылителей, что положительно сказывается на производительности. Факел дискового распылителя имеет обвальную форму в горизонтальной плоскости, поэтому для отделки изделий по высоте распылителю сообщают вертикальное осциллирующее движение. Количество и место установки чашечных и грибковых распылителей в камере определяются размерами и группой сложности изделий. Во время нанесения лакокрасочных материалов этими распылителями изделие в отделочной кабине движется прямолинейно. При использовании дисковых распылителей изделие в кабине движется по конвейеру В виде двух петель, в центре которых установлены распылители. Проходя по первой петле, изделие отделывается с одной стороны, а проходя затем по следующей за ней,- с другой. Электростатические распылители (рис. 37, г) получили на предприятиях (нашей страны меньшее распространение, чем электромеханические. Принцип их работы основан на следующем: Из заправочной емкости лакокрасочный материал с помощью насоса - дозатора нагнетается через трубку 1 в канал 2, а из него через трубку 5 и электроизоляционный шланг вновь поступает в заправочную емкость. Часть лакокрасочного материала, проходя через канал распылителя, попадает через щели 3 на коронирующую кромку, выполненную в виде заостренного ножа. К распылителю подведено напряжение (примерно 100 ква) отрицательного знака. В результате этого лакокрасочный материал получает одноименный заряд. Под действием этого заряда и электростатического поля высокого напряжения лакокрасочный материал распыляется и частицы движутся к положительно заряженному электроду - окрашиваемому изделию.
Щелевые распылители имеют возможность разворачиваться на оси вокруг шарнира 4, что необходимо при изменении размеров отделываемого изделия. Распылители такого типа могут быть применены для отделки изделий решетчатой и плоской формы. Дозирующие устройства служат для подачи к распылителям строго постоянного во времени объема лакокрасочного материала в зависимости от вида изделия и режимов отделки. Дозированная подача лакокрасочных материалов может осуществляться:
самотеком из бачков с регулирующим устройством, поддерживающим постоянный уровень жидкости в них;
насосами (центробежными, шестеренчатыми, винтовыми, плунжерными и др.) с изменяемыми при помощи вариаторов и других средств числами их оборотов;
золотниковым дозатором ДК4-100 (проект КБ ЦНИИЛ ВПК) Дозирование самотеком является наиболее простым способом по конструктивному оформлению, но наименее падежным из-за нестабильной подачи материала к распылителям. Дозирование насосами является наиболее совершенным. Особенно хорошо зарекомендовали себя дозирующие устройства, оснащенные шестеренчатыми насосами. Такая система обеспечивает стабильную подачу лакокрасочных материалов к распылителям даже в малых дозах (8 -10 г/мин). Золотниковые дозаторы, работа которых основана на пропуске определенного объема жидкости через золотник специальной конструкции, регулируемый ходом распределительного поршня, обеспечивают стабильную подачу лакокрасочных материалов к распылителям. Однако они сложны по конструкции и ненадежны с технической точки зрения в эксплуатации. Практика эксплуатации установок для электростатической отделки изделий определила следующие технические параметры и режимы их работы: 
отрывки из книги Бухтияров В. П. «Лесная промышленность», (внимание! возможны ошибки распознавания)
От: AntonSokolov,
Скрыть комментарии (отзывы) (0)
Похожие темы:
« Вернуться
|
