Лако-красочные материалы — производство

Многие считают, что способ трибостатической зарядки порошковых красок является полностью неопасным в сопоставлении с электростатическим. В этом способе отсутствует высочайшее напряжение, нет сильного электростатического поля. Потому о способности появления электронного разряда, который может привести к возгоранию взрывоопасной консистенции порошка с воздухом не достаточно кто думает. Создатель этой статьи постарался не только лишь на теоретическом уровне показать вероятные опасности в процессе трибостатической зарядки, да и на основании экспериментальных исследовательских работ выявить потенциальные угрозы данного способа порошковой расцветки. 

На границе соприкосновении 2-ух жестких тел происходит как их макроскопическое механическое взаимодействие, так и микроскопичное молекулярное взаимодействие их поверхностей. Область, где происходит трение (существует конкретное взаимодействие меж диэлектрическими материалами в процессе трибостатическоей зарядки) довольно неоднородна из-за вида и состояния поверхности.

Эти два фактора приводят к тому, что в отдельных микрослоях этой области есть отличия меж силой воздействия на отдельную частичку порошковой краски. В итоге степень заряда отдельных частиц краски может отличаться меж собой, что вызывает возникновение в факеле порошковой краски отдельных струй. При приближении друг к другу на частички порошковой краски действуют силы притяжения и отталкивания.

Процесс зарядки потока порошковой краски в трибостатическом распылителе основывается на трении частиц краски с заряжающей поверхностью снутри распылителя и меж собой. Трибоэлектризация порошковой краски происходит в так именуемой «зоне трения». Эта зона довольно неоднородна из-за того, что различные порошковые краски имеют разную дисперсность. В этой зоне частички порошковой краски сталкиваются меж собой и трутся об зарядные поверхности трибопистолета. В итоге частички порошковой краски получают заряд одной полярности, а на зарядной поверхности распылителя появляется заряд обратной полярности.
Условная суммарная площадь, где происходит взаимодействие порошковой краски с заряжающей поверхностью, особа принципиальна для процесса трения, потому что степень зарядки краски находится в зависимости от:

— поперечника канала и дисперсности порошковой краски;
— физических характеристик порошковой консистенции, ее движение (к примеру, принципиальна скорость консистенции на входе в зарядную трубку);
— пути, который проходят частички порошковой краски повдоль оси канала.

Зарядка порошковой консистенции зависит также от материала из которого сделан распылитель. Беря во внимание эти причины можно сказать, что заряды отдельных частиц порошковой краски могут отличаться меж собой, но они все находится в определенных границах. Исследование технологических функций такового физического процесса как трение является одной из главных задач трибостатической системы. Входными параметрами, которые позволяют обрисовать степень зарядки порошковой краски в системе трибостатической зарядки являются:
-движение частиц порошковой краски в канале недвижного диэлектрического цилиндра;
— неоднократный контакт частиц порошковой краски (для упрощения принимаем, что любая частичка имеет форму шара) определенной массы (m) с внутренней поверхностью цилиндра;
— растояние меж распылителем и изделием;
— климатические условия среды (влажность воздуха, также температура консистенции воздух-порошок).

В то же время начальными параметрами, которые обрисовывают степень зарядки порошковой краски в нюансе взрывоопасности являются:
— степень наэлектризованности потока частиц порошковой краски в месте их вылета из трибостатического напылителя;
— движение заряженных частиц в камере напыления, что может привести к образованию взрывоопасной консистенции;
— характеристики вытяжной вентиляции;
-интенсивность напыления порошковой краски на окрашиваемое изделие (производительность процесса).

Это достаточно непростая для четкого решения система разных характеристик и причин, в особенности если мы ищем критичное состояние системы трибостатической зарядки. Многофункциональные характеристики системы трибозарядки, также вероятные опасности зависят от:
— типа материалов, которые ведут взаимодействие меж собой во время прохождения порошковой краски через зарядную трубку (тут особую роль играет их диэлектрическая проницаемость);
— вида распылительных насадок и дефлекторов;
— расстояния меж пистолетом-распылителем и окрашиваемой деталью;
— напряжения поля E в зоне напыления.

Во время трения диэлектрики обмениваются электронами, в итоге чего осуществляется передача электронного заряда. Состояние наэлектризованности (в случае системы из 2-ух тел, меж которыми происходит трение) не находится в зависимости от того, какой из материалов находится в движении, а какой в умеренном состоянии. Величина потенциала, который характеризирует состояние наэлектризованности на поверхности частиц порошковой краски, находится в зависимости от типа материала. Также данная величина находится в зависимости от положения материалов в так именуемом трибоэлектрическом ряду. Если частичка порошковой краски сделана из материала, который имеет огромную диэлектрическую постоянную, чем диэлектрическая неизменная материала, из которого сделана зарядная трубка, то на наружной поверхности частички порошковой краски скапливается положительный заряд. В то же время на внутренней поверхности трибостатического распылителя скапливается отрицательный электростатический заряд.

Степень электризации существенно возрастает в случае использования полярных полимеров (в сопоставлении с неполярными). Этот эффект основывается на молекулярном строении и микрогеометрии поверхности частиц полимеров. (В этой статье мы не будем упоминать порошковые краски из других материалов, которые изредка употребляют в технологии покрытий).

Характеристики отдельной молекулы полимера, как основной составляющей частички порошковой краски, зависят от ее строения и являются последующими:

А. Соответствующие особенности строения молекулы неполярного полимера:
— имеет неполярные связи;
— является симметричной;
— меж разными атомами, из которых состоит молекула, существует ковалентная связь;
— частичка является электрически нейтральной (имеет однообразное количество положительных и отрицательных зарядов);
— центр масс положительного и отрицательного зарядов совпадает.

Б. Соответствующие особенности строения молекулы полярного полимера:
— центр масс положительного заряда не совпадает с центром масс отрицательного заряда;
— частичка является электрически нейтральной, если состоит из схожего количества положительных и отрицательных зарядов, но эти заряды расположены несимметрично;
— полимер, состоящий из полярных частиц, имеет огромную диэлектрическую постоянную;
— степень полярности возрастает, если атомы, входящие в состав молекулы, способны притягивать электроны.

Полимеры являются главным компонентом для производства термоотверждаемых порошковых красок. Потому такое обилие черт порошковых материалов затрудняет четкое определение вероятной электростатической опасности в окрасочных цехах.
В трибостатических пистолетах-напылителях источником электризации является обоюдное трение частиц порошковой краски меж собой и заряжающей поверхностью снутри распылителя. Эффективность этого способа находится в зависимости от влажности воздуха. В случае влажности воздуха ниже 50%, поток частиц порошковой краски довольно наэлектризован, чтоб обеспечить удовлетворительное напыление. Область пониженного давления, которая появляется в эжекторе за счет подачи инжекционного воздуха через малюсенькое отверстие, позволяет засасывать псевдокипящую порошковую смесь из специальной емкости. Приобретенная смесь после выхода из эжектора подается при помощи шланга на пистолет распылитель. Подача порошковой краски нередко регулируется еще одним потоком воздуха, который дополнительно вводится в эжектор. Частички порошковой краски, которые движутся снутри зарядной трубки, получают электронный заряд. В месте вылета порошковой краски из трибостатического распылителя, заряженные частички движутся в направлении заземленного изделия по траекториях, которые приближенны к линиям поля Е. Степень зарядки потока порошковой консистенции находится в зависимости от:

— типа порошковой краски;
— длинны зарядной трубки;
— поперечника зарядной трубки;
— типа материала, из которого сделана зарядная трубка;
— формы распылительной насадки;
— влажности воздуха (%).

Движение воздушно-порошковой консистенции снутри зарядного канала определенной формы и с определенными электростатическими качествами связано с неоднократными переменами траектории перемещения каждой отдельной частички порошка. Это итог неизменных ударов меж собой частиц порошковых краски. Даже недолговременное взаимодействие меж собой 2-ух различных диэлектриков приводит к появлению на их поверхностях схожего по величине, но различного по полярности электростатического заряда. Разная полярность зарядов приводит к появлению различия потенциалов меж отдельной частичкой порошковой краски и материалом зарядной трубки. Высочайшая влажность (%) воздуха понижает степень наэлектризованности порошковой краски.

Состояние и степень наэлектризованности потока частиц порошковой краски в рабочей зоне камеры напыления находится в зависимости от:
— скорости частиц порошковой краски снутри зарядной трубки;
— средней массы отдельной частички порошковой краски;
— стабильности характеристик среды (температуры и влажности);
— поперечника канала зарядной трубки и его геометрической формы (щели, спиральные каналы и т.п.);
— материала и формы шланга.

Появление на поверхности материалов, меж которыми происходит трение в зарядном цилиндре, электростатического заряда оказывает также воздействие на заряженные частички порошковой краски в камере напыления. Важен также эффект усиления степени электризации по всей длине зарядного канала. Это в особенности касается спиральных каналов. Недостаточно исследованным является явление зарядки порошковой краски во время вылета из распылительных насадок, которые так обожают располагать конструкторы пистолетов распылителей. Как понятно, зависимо от типа насадки можно получить факел конической, плоской либо спиралевидной формы.
Факел, состоящий из заряженных частиц порошковой краски и воздуха, на вылете из трибостатического пистолета-напылителя можно принять за объемно-заряженный шар. В согласовании с законами кибернетики, эффективность системы трибостатической зарядки находится в зависимости от взаимодействия частиц порошковой краски снутри пистолета-напылителя и отрицательных наружных причин (к примеру, гравитации, вытяжной вентиляции, загрязнения воздуха, кабины и т.п.)
Поток заряженных частиц порошковой краски, который движется в рабочей зоне напыления от пистолета распылителя к окрашиваемому изделию, является носителем в воздухе электростатического.
Для оценки угроз были проведены измерения и испытания, которые позволили выявить возможность появления небезопасных ситуаций.
Фактор, который приводит к появлению электронного заряда – порошково-воздушная смесь.
Элементы, которые подвергаются электризации в системе трибозарядки:

1. Моделируемый участок зарядной трубки – диэлектрическая трубка, отдельная часть трибостатического пистолета-напылителя. На внутренней поверхности этой трубки проводилось измерение потенциала Vp.

2. Окрашиваемое железное изделие. На поверхности изолированного изделия выполнялось измерение напряжения поля Е.
Результаты проявили, что степень электризации незаземленного изделия и неметаллических частей во время напыления не является опасностью для взрывобезопасности технологического процесса. В случае трибостатического напыления меж распылителем и окрашенным изделием не создается сильного электронного поля, хотя потенциал на неметаллическом предмете довольно высок. Мощности условных источников энергии очевидно недостаточно для появления искры. Понятно, что локально выступающие потенциалы U (2,2 кВ) могут привести к появлению разряда, но искры не появляются на границе диэлектрических материалов.

Трибозарядка в производственных критериях.
Время проведения измерения потенциала Vp – 10 минут после начала напыления порошковой краски. Давление сжатого воздуха, который подавался совместно с порошковой краской, через зарядную трубку трибостатического пистолета p=0,4 Mpa. Измерения проводились конкретно на поверхности неметаллических изделий, в местах завышенной угрозы.

Объект, который приводит к появлению электронного заряда – порошково-воздушная смесь.

А. Автоматическая установка для напыления порошковой краски с одним трибопистолетом..
В. Ручная установка для напыления порошковой краски с одним трибопистолетом..

На основании проведенных измерений можно утверждать, что на поверхности исследованых неметалических элементах в процессе работы скапливаются электронный заряд. Измерянные значения потенциала на элементах трибораспылителей не превосходили 8 кВ, что является критичное значением при моделировании взрыва в пылевой атмосфере.
Исключением посреди неметалических изделий является средняя часть шланга для транспортировки потока краски, которая представляет реальную опасность в процессе эксплуатации. Потому нужно закончить использовать материалы, которые в трибоэлектрическом ряду с порошковыми красками не дают сильного эффекта электризации. Некие производители пистолет использут металические пружины встроеные в шланг. Можна с убежденности сказать, что проэктировщики окрасочных участков очень нередко не обращают свое внимание на эту потенциальную опасность. Возможность появления искрового разряда в процессе трибозярдки в лабораторных критериях. Объект, который приводит к появлению електрического заряда – порошково-воздушная смесь. Порошковая краска подается при помощи сжатого воздуха имеющего наибольшее давление 0,6 МРа (промышленные условия).

Элементы, которые заряжаются в системе трибоэлектризации:

1. Зарядная трубка – неметаллическая трубка, отдельная часть трибостатического пистолета-напылителя. К поверхности трубки приближают электрод – источник искрового заряда.
2. Окрашиваемый железный предмет. К поверхности изолированного металического предмета приближают электрод – источник искрового заряда.

Камера, в какой находится зарядная трубка и окрашиваемый железный предмет, была заполнена аэрозолем, состоящим из частиц порошковой краски. Энергия возгорания таковой консистенции составляла 5 мJ. Серия тестов по оценке способности возгорания была проведена при помощи 4 видов диелектриков, которые использовались в зарядной трубке, и 2-мя видами порошковой краски. Тест три раза повторяли для каждой пары электронепроводящих материалов. Во время проведения опыта контролировались и регулировались климатические условия. В процессе исследования был зарегистрирован один случай возгорания протестированной газовой консистенции. Возгорание вышло во время проведения оценки на возможность взрыва в итоге искрового заряда. Выставленные результаты указывают на то, что заглавие трибозарядка является условным понятием. Значения потенциалов приемущественно зависят от выбора неметалических материалов и метода получения зарядки. Это связано с неизменным конфигурацией применяемых порошковых красок, также случайным внедрением электронепроводящих неметалических изделий и существующими опасностями. Принимая во внимание то, что в критериях напыления порошковой краски снутри кабины возгорание образованного аэрозоля может привести к чертовским последствиям, за неопасное значение принято 8 кВ, а емкость человека – 200 пФ.На основании проведенных лабораторных исследовательских работ возможности возгорания взрывоопасной газовой консистенции с границей возгорания 5 мДж следует, что состояние наэлектризованности неметаллических изделий в системе трибозарядки может сделать опасность взрыва если потенциал существенно превзойдет значение 8 кВ.