Яковлев АД 2020

7.2.3. ЭЛЕКТРО СТАТИЧЕСКО Е РАСПЫЛЕНИЕ

По значению и распространению в промышленности электро­ статическое распыление занимает одно из ведущих мест. Привлека­ ют в этом способе экономичность, хорошее качество покрытий, воз­ можность автоматизации процесса и высокая производительность. Благодаря воздействию электрического поля на аэрозольные части­ цы достигается практически полное осаждение распыляемого лако­ красочного материала на изделия, потери не превышают 10 %.

В электрическом поле можно окрашивать изделия I и II групп сложности, изготовленные из различных материалов, при этом при­ меняют как стационарные (полностью автоматизированные), так и ручные установки. Особенно хорошо зарекомендовал себя этот спо­ соб при окрашивании однотипных мелких изделий не очень сложной формы при массовом или серийном производстве (деталей приборов, авто­, вело­ и мотодеталей, электротехнических изделий, фурнитуры, бытовой техники, мебели, обуви и др). Применим этот способ и при окрашивании средне­ и крупногабаритных изделий, таких, как кузо­ ва и кабины автомобилей, железнодорожные и трамвайные вагоны, автобусы. Он дает хорошие результаты как при массовом, серийном производстве, так и при окрашивании единичных изделий. В случае применения стационарных установок существенно улучшаются са­ нитарно­гигиенические условия труда и повышается общая культура производства.

Способ электростатического распыления жидких лакокрасочных материалов был разработан А. А. Чижевским в 1938 г., однако широ­ кое практическое применение в технологии покрытий он получил лишь в 50­е годы прошлого века. В настоящее время этот способ считается одним из доминирующих.

К недостаткам способа электростатического распыления можно отнести сложность и повышенную стоимость окрасочной аппарату­ ры, некоторые ограничения в использовании лакокрасочных мате­ риалов.

О с но вы с по с о б а

Сущность электростатического способа заключается в распыле­ нии лакокрасочного материала с одновременным сообщением обра­ зующимся аэрозольным частицам электрического заряда, благодаря которому они равномерно осаждаются на противоположно заряжен­ ном изделии.

При электростатическом нанесении приемлем любой способ об­ разования аэрозолей, однако наиболее распространены механическое

242

Зарядка капель способствует не только их дроблению и направ­ ленному движению к изделию, но и образованию факела аэрозоль­ ных частиц. В отличие от пневматического, при электростатическом распылении факел образуется в результате взаимного отталкивания одноименно заряженных капель.

Заряженные частицы, образующиеся при распылении в электри­ ческом поле, двигаются к поверхности окрашиваемого изделия по силовым линиям. Траектория движения формируется под влиянием действующих на частицу сил:

2ZF = Fg + Fk + FE + Fc,

где Fg ­ сила тяжести; Fk ­ сила, обусловленная действием электрического поля, Fk = E q ^ ; FE ­ сила, обусловленная неравномерным распределением, напряженности электрического поля; Fc ­ сила взаимодействия частицы с другими, близко находящимися частицами.

Противодействует движению сила, обусловленная сопротивле­ нием воздуха перемещению частицы. Скорость движения падает про­ порционально логарифму радиуса частицы.

Разрядка частиц завершает цикл процессов, связанных с перено­ сом вещества в поле коронного разряда, и является одновременно процессом астабилизации дисперсии. Наряду с переходом капель в нейтральное состояние (в результате стекания зарядов на заземлен­ ное изделие) происходит их слияние; вязкость образующейся жид­ кой пленки непрерывно увеличивается вследствие испарения раство­ рителя, соответственно изменяются и электрические параметры слоя. В случае прямого контакта капель с поверхностью скорость их раз­ рядки определяется собственной проводимостью материала: чем боль­ ше X (или чем меньше р у ), тем быстрее и полнее происходит стекание зарядов. Таким образом, удельное объемное сопротивление на раз­ ных стадиях нанесения лакокрасочных материалов играет двоякую роль: с его ростом облегчается зарядка аэрозольных частиц и одно­ временно затрудняется их разрядка.

Если краска осаждается на уже осевший слой лакокрасочного ма­ териала или на предварительно окрашенную (загрунтованную) по­ верхность, то определяющее влияние на разрядку оказывает электро­ сопротивление этого слоя. При большом сопротивлении происходит накопление зарядов на поверхности; осаждение лакокрасочного мате­ риала при этом замедляется или полностью прекращается. Поэтому на практике в зависимости от электрического сопротивления пленки на­ носят 1­3 слоя лакокрасочных материалов. Нередко предусматривается нанесение сдвоенных слоев: последующий слой наносят на неотвер­ жденный предыдущий, имеющий относительно низкое значение р у .

245

обладающие поверхностной электрической проводимостью не менее 10­ 8 См. Так, хорошо наносятся лакокрасочные материалы на древе­ сину с влажностью 10­12 %, у которой yS = 10­ ­10­ См. При окра­ шивании древесины с меньшей влажностью применяют специаль­ ные меры для повышения ее электрической проводимости: поверх­ ностное увлажнение, обработка растворами ПАВ или специальными антистатиками, также практикуется нанесение токопроводящих грун­ товок.

При окрашивании изделий из пластмасс и резины устанавли­ вают с внутренней стороны изделия металлические экраны или вставки, подводят ток от внешнего источника (способ нейтрализа­ ции потенциалов), обрабатывают наружную поверхность раство­ рами ПАВ.

Большое влияние на равномерность и качество покрытий, полу­ чаемых в электрическом поле, оказывают форма окрашиваемых изде­ лий и комплектование их на подвесках. На изделиях сложной конфи­ гурации создается неравномерное электрическое поле: заряды концен­ трируются на кромках и выступающих частях поверхности, напротив, в углублениях, пазах они отсутствуют или их плотность ниже. По­ этому лакокрасочный материал осаждается в первую очередь на вы­ пуклых и ровных поверхностях, внутренние углы, полости сосудов и различные пазы и узкие щели, как правило, не прокрашиваются. На конвейере возможно экранирование одних изделий другими, что вызывает неравномерное распределение лакокрасочного материала на поверхности. Для улучшения равномерности покрытий нередко ус­ танавливают дополнительные некоронирующие электроды или со­ четают электростатическое распыление с другими способами нанесе­ ния лакокрасочных материалов.

Стационарные электроокрасочные установки снабжены венти­ ляцией. Скорость движения воздуха внутри камеры небольшая, обыч­ но не превышает 0,2­0,3 м/с, в открытых проемах 0,4­0,5 м/с. В от­ личие от камер пневматического распыления, электроокрасочные камеры не имеют гидрофильтров. Для обеспечения безопасности обслуживания установки снабжены автоблокировочными и сигналь­ ными устройствами.

На не с е ние ла ко кра с о чных ма те риа лов с приме не ние м ручных ус та но во к

Ручные электроокрасочные установки применяют тогда, когда объем окрасочных работ невелик и использование стационарных установок становится нерентабельным. Они удобны при окраши­

249