Лако-красочные материалы — производство

Конструкции распылителей для нанесения лакокрасочных мате­риалов в электрическом поле высокого напряжения достаточно раз­нообразны. Распылители различаются по способам диспергирования лакокрасочного материала и зарядки частиц, по производительности, по методам подачи распыляемого материала и подвода электрическо­го тока к распылителю и по другим признакам. Выделяют следующие группы распылителей: электростатические, электромеханические, пневмоэлектростатические, гидроэлектростатические, ультразвуко­вые. Применение тех или иных распылителей определяется многими факторами: используемыми лакокрасочными материалами, сложно­стью конструкции изделия и удобством эксплуатации распылителя, а также экономическими соображениями.

Электростатические распылители — наиболее простые по конст­рукции распыляющие устройства. Они состоят из неподвижной прямой горизонтально или наклонно установленной коронирующей кромки, к которой подается лакокрасочный материал, постоянно циркулирующий в системе «емкость — насос — фильтр — распылитель — емкость». Под дей­ствием электростатических сил лакокрасочный материал заряжается на коронирующей кромке, диспергируется на мельчайшие частицы и осаж­
дается на поверхности заземленного изделия. На этом принципе работа­ют щелевые и лотковые электростатические распылители.

Основной частью щелевого распылителя (рис. 132) является корпус, состоящий из двух разъемных половин, между которыми установлена коронирующая кромка — тонкая стальная пластина толщиной 0,2 мм. Внутри корпуса по всей его длине имеется полость, по которой циркули­рует лакокрасочный материал. Поперечные каналы, отходящие от полос­ти, равномерно распределены по всей длине корпуса. Распылитель укре­плен на штативе, изолированном от земли при помощи кронштейна, и снабжен механизмом поворота, который позволяет устанавливать корпус распылителя под необходимым углом наклона к горизонтальной плоско­сти. Этим обеспечивается свободное протекание лакокрасочного мате­риала по всей циркуляционной полости. Для крепления высоковольтного шинопровода имеется клемма. Подача лакокрасочного материала осуще­ствляется шестеренчатым насосом-дозатором по шлангам (полиэтилено­вым, поливинилхлоридным) через фильтр и входной штуцер. Выходной штуцер распылителя непосредственно соединен с бачком для лакокра­сочного материала.

Количество подаваемого на коронируюшую кромку лакокрасочного материала определяется в зависимости от угла наклона распылителя, вида лакокрасочного материала и его вязкости. При малой дозировке лакокрасочного материала появляются непрокрашенные участки, при большой — лакокрасочный материал переливается через кромку, каче­ство распыления ухудшается. Производительность щелевого распы­лителя определяется длиной коронирующей кромки, углом наклона распылителя, вязкостью лакокрасочного материала и межэлектрод­ным расстоянием и достигает 2 г/мин на 1 см коронирующей кромки. Несмотря на экономичность этих распылителей (распыление лакокра­сочного материала происходит только при прохождении перед ним изделия), они находят ограниченное применение, поскольку требуют тщательного поддержания параметров распыления.

Электромеханические распылители. Рабочим органом этих распылителей является подвижная коронирующая насадка, выпол­ненная в виде чаши, грибка или диска и представляющая собой тело вращения. Насадка имеет хвостовик для закрепления. на шпинделе распылителя, к ней подводится постоянный ток высокого напряжения и лакокрасочный материал. При вращении насадки под действием центробежных сил лакокрасочный материал постепенно стекает утончающейся пленкой к острой коронирующей кромке и в условиях электрического поля вытягивается в нити; нити разрываются, образуя заряженные капли (частицы), которые осаждаются на поверхности заземленного изделия.

Наиболее часто в качестве коронирующих насадок используют чаши и грибки различной формы (рис. 133). Обычно их диаметр ко­леблется в пределах от 50 до 150 мм. При этом чем длиннее корони­рующая кромка, тем лучше протекает процесс распыления, однако одновременно возрастают центробежные силы и усложняется экс­плуатация распылителей. Для эффективного распыления лакокрасоч­ного материала важное значение имеют радиус кромки, качество об­работки поверхности и частота вращения насадки. Обычно поверх­ность насадки, контактирующую с лакокрасочным материалом, тща­тельно полируют, а края коронирующей кромки остро затачивают (радиус кромки не более 0,2 мм).

Особенно распространены чашечные распылители. Чаши изго­тавливают из стали, алюминия, латуни, а в последнее время из пласт­масс, обладающих электрической проводимостью (с добавкой графи­та или с металлическим покрытием).

Рис. 133. Головки электромеханических распылителей: А — чашечного; б — дискового; в — грибкового

По исполнению чаши могут быть с центральной подачей лакокра­сочного материала (через полый вал шпинделя и хвостовик) и с боко­вой подачей (по специальной трубке, закрепленной на распылителе). Для вращения коронирующей насадки (с частотой вращения 1200-1400 об/мин) в электромеханических распылителях обычно ис­пользуется электрический привод. Насадка распылителя, к которой подается высокое напряжение, отделена от электропривода электро­изоляционной стойкой (трубой).

Грибковый распылитель по конструкции во многом аналогичен чашечному. Грибки изготовляют из тех же материалов, что и чаши; рабочую (вогнутую) поверхность стальных грибков хромируют. Ла­кокрасочный материал подают на вогнутую сторону грибка с помо­щью полиэтиленовой трубки, закрепленной снаружи в зажимах го­ловки. Применяют грибки диаметром 60 и 100 мм, их частота враще­ния 1200 об/мин. Форма отпечатка при использовании грибковых распылителей, как и чашечных, имеет вид кольца, однако отпечатки получаются больших размеров. Поэтому грибковые распылители бо­лее приемлемы при окраске крупногабаритных изделий.

У стационарных чашечных и грибковых электромеханических распылителей шпиндель с коронирующей насадкой и ось привода могут быть расположены взаимно перпендикулярно или соосно. В последнем случае распылители более компактны, имеют меньший вес, исключается возможность вибрации коронирующей насадки; по­дача лакокрасочного материала может быть только боковой.

Дисковые распылители наиболее эффективны для окрашивания изделий, имеющих большое отношение длины к диаметру. В случае применения дискового распылителя конвейер должен быть выполнен
в виде петли или круга, в центре которого устанавливается распыли­тель. Лакокрасочный материал подается на рабочую поверхность диска по краскоподающей трубке, через полый вал или непосредст­венно в центр диска при боковой подаче.

Дисковые распылители в отличие от чашечных и грибковых обра­зуют более направленный факел, что повышает эффективность осаж­дения частиц на поверхности изделия. Диски изготавливают диамет­ром 300-500 мм. При окрашивании изделий большой высоты головке с вращающейся дисковой насадкой придают возвратно-поступа- тельное движение по высоте.

Электромеханические распылители получили наиболее широкое распространение при окраске изделий в электрическом поле. Они от­личаются простотой устройства и надежностью в эксплуатации. Ос­новными недостатками электромеханических распылителей является их небольшая производительность (не более 3 г/мин на 1 см корони­рующей кромки) и, следовательно, необходимость размещения в ка­мере большого числа распылителей, а также неэффективность приме­нения для окраски изделий сложной конфигурации.

Пневмоэлектростатические распылители конструктивно имеют много общего с пневматическими краскораспылителями дистанцион­ного управления. Разница состоит в том, что запорный клапан-игла для лакокрасочных материалов заканчивается выступающим наружу тонким электродом, к которому специальным высоковольтным кабе­лем подводится необходимое высокое напряжение (отрицательный полюс). С целью ограничения тока короткого замыкания между кон­цом кабеля и электродом включается большое ограничительное со­противление. Пневмоэлектростатические распылители в отличие от пневматических изготовляют в основном из диэлектрических мате­риалов.

Распыление лакокрасочного материала осуществляется за счет кинетической энергии сжатого воздуха, а зарядка частиц, их движе­ние и осаждение на изделии — за счет энергии электрического поля. Механизм зарядки частиц аэрозоля в основном ионный, так как час­тицы приобретают электрический заряд в результате осаждения на их поверхности ионов воздуха, образующихся в поле коронного разряда.

На рис. 134 изображен автоматический пневмоэлектростатиче — ский распылитель КЭП-2, в котором обеспечивается эффективная зарядка лакокрасочного материала и ионизация потока воздуха, пода­ваемого в распылительную головку.

Рис. 134. Автоматический пиевмоэлектростатический распылитель КЭП-2; / — головка воздушная; 2 — корпус головки; 3 — корпус распылителя; 4 — втулка регули­ровочная; 5,6 — регуляторы; 7-9 — штуцеры; 10 — кабель высоковольтный; II — труба изоляционная; 12 — игла запорная; 13 — сопло материальное

Распыляющее устройство закреплено на корпусе 2 головки, который, в свою очередь, при помощи изоляционной трубы 11 соединен с корпу­сом 3 распылителя. Внутри изоляционной трубы размещены краскопро — вод и воздуховоды, в которых происходит предварительная зарядка ла­кокрасочного материала и сжатого воздуха, подаваемого на распыление. В изоляционной трубе размещен также высоковольтный кабель 10.

Зарядное устройство распылителя (рис. 135) состоит из двух электродов У и 2. Электрод на который подается высокое напряже­ние, представляет собой хорошо обтекаемое тело, соосно располо­женное в канале для лакокрасочного материала. Электрод 2 выполнен в виде цилиндрической обкладки, которая заземлена. Лакокрасочный материал, протекая по кольцевому зазору между электродами, под­вергается действию электрического поля большой напряженности. В это время происходит интенсивное насыщение лакокрасочного мате­риала носителями электрических зарядов.

Механизм дистанционного управления работает с помощью сжа­того воздуха. Распылитель крепится на подставке или механизме пе­ремещения; для этого в его корпусе имеются четыре отверстия. Кон­струкцией распылителя предусмотрена циркуляция лакокрасочного материала при кратковременном отключении распылителя. Лакокра­сочный материал в этом случае поступает в распылительный корпус через штуцер 7 (см. рис. 134) и, не проходя в распылительную голов­ку, сливается через штуцер 9. Ход запорной иглы регулируется втул­кой 4. Изменение количества подаваемого в воздушную головку воз­духа, формы факела и дисперсности распыленного материала осуще­ствляется регуляторами 5 и 6.

Распылитель работает следующим образом. Сжатый воздух, по­ступающий в корпус распылителя через штуцер 5, проходит по кана­лам корпуса и воздуховодам, где ионизируется, и направляется в воз­душную головку. Одновременно воздух поступает в камеру поршня, соединенного с запорной иглой, перемещает поршень и запорную иглу, открывая выход заряженному лакокрасочному материалу.

Имеются конструкции пневмоэлектростатических распылителей, в которых используется принцип создания неподвижного аэрозоля лакокрасочного материала сжатым воздухом с последующей зарядкой частиц коронирующими электродами. Неподвижность аэрозоля дос­тигается, когда скорость истечения лакокрасочного материала из со­пла станет равной противоположно направленной линейной скорости вращения сопла. При этом лакокрасочный материал более полно оса­ждается на поверхности окрашиваемого изделия, так как на движение. частиц не оказывают влияние какие-либо другие силы, кроме элек­тростатических.

Пневмоэлектростатические распылители работают при давлении воздуха 0,15-0,5 МПа; по сравнению с электростатическими и элект тромеханическими распылителями их применяют для распыления лакокрасочных материалов с более широким диапазоном электриче­ских свойств; они обладают более высокой производительностью (например, для КЭП-2 она составляет 0,1-0,3 кг/мин) и позволяют окрашивать изделия сложной конфигурации. Недостатком этих рас­пылителей является относительная сложность устройства головок й повышенные потери лакокрасочного материала.

Гидроэлектростатические распылители — аналоги краскорас­пылителей гидравлического ^безвоздушного) распыления, модерни­зированные применительно Аусловияі^ нанесения материалов в элек­трическом поле высокого напряжения. В основном применяют рас­пылители с внутренней зарядкой частиц. Они имеют большую произ­водительность; с их помощью можно окрашивать объемные изделия достаточно сложной конфигурации.

— На рис. 136 приведена схема гидроэлектростатического распыли­теля КРГЭ-1.

Изготавливается из алюминиевого спла-

Ва. В верхней его части расположено продольное отверстие для под­вода кабеля высокого напряжения 16 к зарядному устройству 5. В нижней части корпуса имеются два соосных отверстия для сальнико­вого уплотнения тяги клапана 4 и толкателя 12 механизма включения высокого напряжения, а также отверстие для размещения фильтра тонкой очистки 8 и крепления шланга высокого давления, соединяю — щего распылитель с насосом высокого давления. К корпусу крепятся полая рукоятка, где размещается микропереключатель и кабель высо­кого напряжения, а также пусковой крючок 75, с помощью которого управляют клапаном подачи краски и механизмом включения высо­кого напряжения.

Ствол 7, обычно изготовляемый из капролона, служит для разме­щения ограничительных сопротивлений, крепления распыляющего устройства, а также для обеспечения минимально необходимого рас­стояния между металлическими частями распылителя и его зарядным устройством. Нижнее сквозное отверстие ствола предназначено для подачи лакокрасочного материала из полости корпуса к распылитель­ному устройству через клапан, а также для размещения клапанной системы, которая состоит из запрессованной в обойму цилиндриче­ской втулки, шарика, жестко связанного со стержнем из диэлектриче­ского материала, и тяги (струны), соединяющей стержень с цилинд­рическим ползуном 14 пускового крючка 15.

Распыляющее устройство 2 принципиально не отличается от уст­ройства, применяемого в установках безвоздушного распыления, за исключением того, что в обойму сопла запрессованы две иглы /, обеспечивающие зарядку частиц распыленного лакокрасочного мате­риала