Pintura electrostàtica: disseny i principi de funcionament
El polvoritzador de pintura electrostàtica va ser patentat per primera vegada entre 1941 i 1944 pel científic i investigador nord-americà Harald Ransburg. Abans de patentar el seu invent i després de patentar-ne les primeres versions, Ransburg va experimentar àmpliament al laboratori, perfeccionant el mètode d'aplicació de pintura electrostàtica que havia inventat.
Així, l'any 1951, l'inventor va rebre la patent dels EUA 2697411 per a un dispositiu per aplicar pintura per polvorització electrostàtica, que es va convertir en el prototip d'eines modernes. En els mateixos anys, Harald va fundar l'empresa Ransburg, que encara es dedica a la producció i millora d'equips de pintura electrostàtica.
Bàsicament, el mètode és el següent. El material líquid per a pintura i vernís es ruixa com és habitual amb un polvoritzador, però amb una condició addicional. En passar per la pistola de polvorització, la pintura es carrega, en contacte amb un elèctrode especial a prop del broquet de la pistola, a un alt voltatge negatiu, el nivell del qual arriba als 100.000 volts.
Després de sortir del broquet, les partícules de pintura carregades negativament es dirigeixen a la direcció de les línies de camp camp electrostàtic al producte de pintura posat a terra. És a dir, s'aplica una alta tensió entre la pistola de polvorització i el producte a pintar.
La polvorització de la pintura es realitza amb l'ajuda d'aire comprimit, és a dir. mètode pneumàtic o polvorització sense aire, on la pintura a pressió s'aboca per l'obertura del broquet. Aquests són els dos patrons de polvorització tradicionals per aplicar pintura electrostàtica. També hi ha sistemes combinats.
A més, les partícules de pintura d'igual càrrega que surten del broquet es repel·len mútuament segons la llei de l'electrostàtica, formant de manera natural una torxa de pintura. La torxa de partícules és precipitada per les forces d'atracció electrostàtica a la part posada a terra, i les partícules, que es mouen al llarg de les línies d'intensitat del camp electrostàtic, cobreixen uniformement la peça. Com a tal, no hi ha efecte de boira de tinta i el coeficient de transferència del material de pintura i vernís del producte arriba al 98%.
Aquest mètode d'aplicació permet estalviar significativament el material de pintura i vernís i, en general, accelera significativament el procés de pintura. Quan es pinta objectes grans, com ara canonades, de la manera habitual, s'han de girar diverses vegades durant el procés de pintura perquè la pintura quedi uniformement i per tots els costats.
Però amb l'aplicació electrostàtica, això ja és superflu, ja que les partícules de pintura carregades es mouen soles al llarg de les línies del camp elèctric, es dobleguen al voltant del producte des de tots els costats i n'hi ha prou amb una passada amb una pistola de polvorització per obtenir l'alta qualitat necessària. resultat.
Les pistoles electrostàtiques són diferents, però també tenen alguna cosa en comú amb les pistoles polvoritzadores tradicionals. En primer lloc, el principi dels canals que condueixen la pintura és el mateix. La diferència rau en la presència en alguns i en l'absència d'altres d'un elèctrode per carregar el material de pintura i vernís, així com d'alta tensió, que proporciona al sistema la tensió de treball necessària.
El cos de la pistola electrostàtica, a diferència de l'habitual, no està fet d'acer ni d'alumini, sinó d'un plàstic compost que conté parts tant conductores com aïllants, de manera que el treballador es protegeix al màxim de les descàrregues elèctriques accidentals.
El sistema d'alta tensió d'una pistola electrostàtica pot ser de disseny clàssic o en cascada. L'esquema clàssic consisteix a subministrar alta tensió a través d'un cable des d'una font (transformador d'alta tensió) a la pistola, la qual cosa fa que l'eina sigui lleugera i fàcil d'utilitzar, ja que no hi ha electrònica a la carcassa.
Obligatòria protecció contra curtcircuits. Aquest esprai és més barat i més fàcil de reparar. El desavantatge de l'esquema clàssic és la tensió inestable de l'elèctrode, la manca d'un interruptor al nebulitzador.
El circuit en cascada implica la presència d'un convertidor de tensió integrat a l'eina (directament a l'atomitzador). La pistola s'alimenta amb 12 volts de corrent continu mitjançant un cable de baixa tensió i la tensió dins de l'eina s'eleva ara a un nivell acceptable per al seu funcionament.
Els avantatges del circuit en cascada són innegables: tensió estable, uniformitat de càrrega, capacitat d'ajustar la tensió de l'eina, presència d'un interruptor a mà. Els inconvenients són un major pes i un preu més elevat.
Els sistemes de pintura electrostàtica es divideixen en automàtics i manuals. Tant aquests com d'altres poden ser, com s'ha indicat anteriorment, sense aire, combinats o pneumàtics. A més, els automàtics també són de disc d'alta velocitat, i els manuals són de baixa velocitat. D'això en parlarem més endavant.
En el cas habitual, la polvorització es produeix com amb les pistoles polvoritzadores tradicionals: els polvoritzadors electrostàtics sense aire, combinats i pneumàtics funcionen en la fase inicial, però proporcionen economia de pintura i un alt coeficient de transferència -fins al 90%- a causa de l'acció de les forces electrostàtiques. .
Però amb els atomitzadors i els discos, tot passa una mica diferent: l'atomització es produeix aquí a causa de les forces centrífugues quan el disc o la tassa gira sobre l'atomitzador. La rotació es desenvolupa per l'acció de l'aire comprimit sobre la copa o disc i aplicada per acció electrostàtica. Això aconsegueix la transferència de fins a un 98% del material de pintura i vernís.
Els polvoritzadors manuals de tasses de baixa velocitat tenen una velocitat de rotació de tasses de només 600 rpm i encara que donen un 98% de transferència de pintura, no són molt utilitzats en grans plantes industrials perquè la seva producció és baixa, un màxim de 200 mil·lilitres de pintura per cada minut.
Tanmateix, a les indústries a petita escala, especialment quan es pinta reixetes metàl·liques, els polvoritzadors electrostàtics de mà són merescudament populars per la seva economia i eficiència.
Els polvoritzadors de pintura de discs automàtics d'alta velocitat, amb aire comprimit que bufa per la perifèria de la torxa per reduir-la, tenen una velocitat de rotació del disc de fins a 60.000 rpm i tenen una productivitat significativament superior amb una alta eficiència de transferència (fins al 90%). Aquests polvoritzadors electrostàtics s'utilitzen àmpliament a la indústria, per exemple, en la pintura de peces de carrosseria d'automòbils, electrodomèstics, estructures metàl·liques com mobles, etc.
Té un mètode de pintura electrostàtica i els seus propis tons distintius. En primer lloc, és una feina d'alta tensió. Per descomptat, l'avantatge de transferir fins al 98% del material és extremadament important, però aquí també hi ha limitacions tradicionals.
El material de pintura i vernís ha de tenir una certa resistència mínima perquè es pugui carregar suficientment després de passar prop de l'elèctrode d'alta tensió, en cas contrari, la qualitat del color disminuirà, per exemple, la presència de pols metàl·lica en la composició de l'esmalt no tenen el màxim - bon efecte sobre la qualitat del color.
Els materials diluïts amb aigua són perillosos a causa del curtcircuit. Mentrestant, l'equipament modern no s'atura, millora, i aquestes limitacions ja no són obstacles insuperables per a la pintura.
Per separat, cal dir sobre les propietats de les superfícies pintades. Els materials no conductors, com la fusta, el plàstic o el cautxú, no es poden pintar simplement, cal un treball previ addicional: primer s'aplica una imprimació conductora o s'humiteja el material, després la pintura s'aplica electrostàticament.
També és molt important la forma de l'objecte a pintar.Atès que les partícules de pintura, carregades i que es mouen al llarg de la línia de camp, es dirigeixen cap al producte principalment en direcció a les seves zones més carregades, no serà possible pintar sobre els buits o les butxaques, perquè gairebé no hi haurà camp elèctric. L'efecte gàbia de Faraday funcionarà. Al contrari, les projeccions nítides tindran el millor color, ja que la intensitat del camp elèctric proper a elles serà la més gran.
Tanmateix, hi ha una sortida. Les butxaques i els rebaixats es poden pintar, per això simplement apaguen l'alta tensió i pinten com una pistola pneumàtica convencional o sense aire. Tots aquests matisos són importants a tenir en compte.
Les instal·lacions per a la pintura electrostàtica consten de les següents peces: pistola de polvorització, font d'alta tensió, mànegues per a diversos usos (per a l'aire i per a pintura), cable d'alimentació, cable de connexió a terra, bomba, dipòsit.
La instal·lació ha d'estar connectada a terra de manera fiable abans de començar a treballar. Com a font d'alta tensió, es pot utilitzar tant una xarxa elèctrica com una altra font d'energia, en particular un generador pneumàtic mòbil de tensió constant per al funcionament autònom de la instal·lació en absència de xarxa convencional.
Val la pena assenyalar que la tecnologia de pintura electrostàtica ha millorat contínuament al llarg de les dècades des que Ransburg va inventar la seva primera pistola electrostàtica. Encara avui, la pintura electrostàtica substitueix merescudament la tecnologia més econòmica per aplicar pintures i vernissos, que aconsegueix la màxima transferència de la pintura al producte.
Aquí, la quantitat de residus es minimitza, de manera que tant a la producció a petita escala com a les grans empreses industrials, a les fàbriques, la pintura electrostàtica és molt popular avui.