Peinture électrostatique - conception et principe de fonctionnement
Le pulvérisateur de peinture électrostatique a été breveté pour la première fois entre 1941 et 1944 par le scientifique et chercheur américain Harald Ransburg. Avant de breveter son invention et après en avoir breveté les premières versions, Ransburg a fait de nombreuses expériences en laboratoire, perfectionnant la méthode d'application de peinture électrostatique qu'il avait inventée.
Ainsi, en 1951, l'inventeur reçoit le brevet US 2697411 pour un dispositif d'application de peinture par pulvérisation électrostatique, qui devient le prototype des outils modernes. Dans les mêmes années, Harald a fondé la société Ransburg, qui est toujours engagée dans la production et l'amélioration d'équipements de peinture électrostatique.
Fondamentalement, la méthode est la suivante. Le matériau liquide pour peinture et vernis est pulvérisé comme d'habitude avec un pulvérisateur, mais avec une condition supplémentaire. Lors du passage à travers le pistolet, la peinture est chargée, au contact d'une électrode spéciale près de la buse du pistolet, à une haute tension négative dont le niveau atteint 100 000 volts.
Après avoir quitté la buse, les particules de peinture chargées négativement se précipitent dans la direction des lignes de champ champ électrostatique au produit de peinture mis à la terre. C'est-à-dire qu'une haute tension est appliquée entre le pistolet de pulvérisation et le produit à peindre.
La pulvérisation de la peinture est effectuée à l'aide d'air comprimé, c'est-à-dire méthode pneumatique ou pulvérisation sans air, où la peinture sous pression est précipitée à travers l'ouverture de la buse. Ce sont les deux modèles de pulvérisation traditionnels pour l'application de peinture électrostatique. Il existe également des systèmes combinés.
De plus, les particules de peinture de même charge sortant de la buse se repoussent selon la loi de l'électrostatique, formant naturellement un chalumeau à peinture. La torche de particules est poussée par les forces d'attraction électrostatique vers la partie mise à la terre, et les particules, se déplaçant le long des lignes d'intensité du champ électrostatique, recouvrent uniformément la partie. Ainsi, il n'y a pas d'effet de brouillard d'encre et le coefficient de transfert de la peinture et du vernis sur le produit atteint 98 %.
Cette méthode d'application vous permet d'économiser considérablement de la peinture et du vernis et, en général, accélère considérablement le processus de peinture. Lorsque vous peignez de grands objets, tels que des tuyaux, de la manière habituelle, ils doivent être tournés plusieurs fois pendant le processus de peinture afin que la peinture repose uniformément et sur tous les côtés.
Mais avec l'application électrostatique, cela est déjà superflu, car les particules de peinture chargées se déplacent d'elles-mêmes le long des lignes du champ électrique, se plient autour du produit de tous les côtés et un seul passage avec un pistolet pulvérisateur suffit pour obtenir la haute qualité nécessaire. résultat.
Les pistolets électrostatiques sont différents, mais ont aussi quelque chose en commun avec les pistolets pulvérisateurs traditionnels. Tout d'abord, le principe des canaux conduisant la peinture est le même. La différence réside dans la présence dans certains et dans l'absence d'autres d'une électrode pour charger le matériau de peinture et de vernis, ainsi que d'une haute tension, qui fournit au système la tension de travail nécessaire.
Le corps du pistolet de pulvérisation électrostatique, contrairement à l'habituel, n'est pas en acier ou en aluminium, mais en un plastique composite contenant à la fois des parties conductrices et isolantes, de sorte que le travailleur est protégé au maximum contre les chocs électriques accidentels.
Le système haute tension d'un pistolet électrostatique peut être de conception classique ou en cascade. Le schéma classique consiste à fournir une haute tension via un câble depuis une source (transformateur haute tension) jusqu'au pistolet, ce qui rend l'outil léger et facile à utiliser, car il n'y a pas d'électronique dans le boîtier.
Protection obligatoire contre les courts-circuits. Un tel spray est moins cher et plus facile à réparer. L'inconvénient du schéma classique est la tension instable de l'électrode, l'absence d'interrupteur sur le nébuliseur.
Le circuit en cascade implique la présence d'un convertisseur de tension intégré à l'outil (directement dans l'atomiseur). Le pistolet est alimenté en 12 volts CC via un câble basse tension, et la tension à l'intérieur de l'outil est maintenant élevée à un niveau acceptable pour le fonctionnement.
Les avantages du circuit en cascade sont indéniables : tension stable, uniformité de charge, possibilité de régler la tension de l'outil, présence d'un interrupteur à portée de main. Les inconvénients sont un poids plus important et un prix plus élevé.
Les systèmes de peinture électrostatique sont divisés en automatique et manuel. Ceux-ci et d'autres peuvent être, comme indiqué ci-dessus, sans air, combinés ou pneumatiques. De plus, les automatiques sont également à disque à grande vitesse et les gobelets manuels à basse vitesse. Nous en reparlerons plus tard.
Dans le cas habituel, la pulvérisation se produit comme avec les pistolets de pulvérisation traditionnels - les pulvérisateurs électrostatiques sans air, combinés et pneumatiques fonctionnent dans la phase initiale, mais ils permettent une économie de peinture et un coefficient de transfert élevé - jusqu'à 90% - grâce à l'action des forces électrostatiques .
Mais avec les atomiseurs et les disques, tout se passe un peu différemment : l'atomisation se produit ici du fait des forces centrifuges lorsque le disque ou la coupelle tourne sur l'atomiseur. La rotation est développée par l'action de l'air comprimé sur la coupelle ou le disque et appliquée par action électrostatique. Cela permet de transférer jusqu'à 98 % du matériau de peinture et de vernis.
Les pulvérisateurs manuels à godet à basse vitesse ont une vitesse de rotation du godet de seulement 600 tr/min et bien qu'ils donnent 98 % de transfert de peinture, ils ne sont pas très répandus dans les grandes installations industrielles car leur rendement est faible, un maximum de 200 millilitres de peinture par minute.
Cependant, dans les petites industries, en particulier lors de la peinture de grilles métalliques, les pulvérisateurs électrostatiques portatifs sont à juste titre populaires en raison de leur économie et de leur efficacité.
Les pulvérisateurs de peinture à disque automatique à grande vitesse, avec de l'air comprimé soufflant autour de la périphérie de la torche pour la rétrécir, ont une vitesse de rotation du disque allant jusqu'à 60 000 tr/min et ont une productivité nettement plus élevée avec une efficacité de transfert élevée (jusqu'à 90 %). De tels pulvérisateurs électrostatiques sont largement utilisés dans l'industrie, par exemple pour peindre des pièces de carrosserie, des appareils électroménagers, des structures métalliques telles que des meubles, etc.
Il a une méthode de peinture électrostatique et ses propres nuances distinctives. D'abord, c'est un travail à haute tension. Bien sûr, l'avantage de transférer jusqu'à 98% du matériau est extrêmement important, mais il existe également des limitations traditionnelles ici.
Le matériau de la peinture et du vernis doit avoir une certaine résistance minimale pour pouvoir être suffisamment chargé après son passage à proximité de l'électrode haute tension, sinon la qualité de la couleur diminuera, par exemple, la présence de poussières métalliques dans la composition de l'émail ne avoir le plus - bon effet sur la qualité des couleurs.
Les matériaux dilués avec de l'eau sont dangereux en raison d'un court-circuit. Pendant ce temps, l'équipement moderne ne s'arrête pas, il s'améliore, et ces limitations ne sont plus des obstacles insurmontables à la peinture.
Séparément, il convient de parler des propriétés des surfaces peintes. Les matériaux non conducteurs, tels que le bois, le plastique ou le caoutchouc, ne peuvent pas être peints simplement, des travaux préliminaires supplémentaires sont nécessaires.D'abord, un apprêt conducteur est appliqué ou le matériau est humidifié, puis la peinture est appliquée électrostatiquement.
La forme de l'objet à peindre est également très importante.Étant donné que les particules de peinture, chargées et se déplaçant le long de la ligne de champ, se précipitent vers le produit principalement dans la direction de ses zones les plus chargées, il ne sera pas possible de peindre sur les vides ou les poches, car il n'y aura presque pas de champ électrique en eux. L'effet cage de Faraday fonctionnera. Au contraire, les projections nettes seront mieux colorées, car l'intensité du champ électrique à proximité d'elles sera la plus grande.
Cependant, il existe une issue. Les poches et les évidements peuvent être peints, pour cela il suffit de couper la haute tension et de peindre comme un pistolet pneumatique ou airless conventionnel. Toutes ces nuances sont importantes à prendre en compte.
Les installations de peinture électrostatique sont constituées des éléments suivants : pistolet, source de haute tension, flexibles à usages divers (pour l'air et pour la peinture), câble d'alimentation, câble de mise à la terre, pompe, réservoir.
L'installation doit être mise à la terre de manière fiable avant de commencer les travaux. Comme source de haute tension, on peut utiliser à la fois un réseau électrique et une autre source d'énergie, notamment un générateur de tension constante pneumatique mobile pour un fonctionnement autonome de l'installation en l'absence de réseau conventionnel.
Il convient de noter que la technologie de peinture électrostatique n'a cessé de s'améliorer au fil des décennies depuis que Ransburg a inventé son premier pistolet de pulvérisation électrostatique. Aujourd'hui encore, la peinture électrostatique remplace à juste titre la technologie la plus économique d'application des peintures et des vernis, qui permet un transfert maximal de la peinture sur le produit.
Ici, la quantité de déchets est minimisée, donc à la fois dans la production à petite échelle et dans les grandes entreprises industrielles, dans les usines, la peinture électrostatique est très populaire aujourd'hui.