Какие бывают типы краскопультов?
Среди способов нанесения лакокрасочных материалов (контактный, распыление, окунание, облив, лаконалив, экструзия) – распыление наиболее широко распространённый, не только в секторе «сделай сам» (DIY) и отрасли авторемонта (ART), но и в автомобильной промышленности (OEM).
Распыление — это метод переноса жидких лакокрасочных материалов (ЛКМ) на окрашиваемую поверхность в виде аэрозоля. Различают несколько способов распыления: воздушный, безвоздушный, комбинированный и в электростатическом поле.
Мы, прежде всего, будем говорить о воздушном распылении, процесс которого, в свою очередь делится на два этапа: разбивка ЛКМ и формирование формы факела. Этот процесс, обеспечивает высокую скорость и качество работ, а стремление снизить непродуктивный расход материала, улучшить декоративные качества получаемого лакокрасочного покрытия, в свою очередь, приводят к появлению новых, более совершенных технологий распыления, нового, более совершенного, экологичного и экономичного оборудования.Величина давления сжатого воздуха в распыляющей головке, определяет тип окрасочной системы, основными из которых являются:
1. CONV — конвенциональная система — распыление производится при высоком давлении сжатого воздуха в распыляющей головке 2-3 бар;
2. HVLP (High Volume / Low Pressure – большой объем / низкое давление) — распыление производится при низком давлении в распыляющей головке: 0,7 бар;
3. Оптимизированные системы распыления:
- LVLP (Low Volume / Low Pressure — низкий объём / низкое давление) — распыление производится при давлении в распыляющей головке: 0,7-1,2 бар.
- HTE (High Transfer Efficiency – высокая эффективность переноса) — распыление производится при среднем давлении в распыляющей головке: 1,2-1,3 бар.
- LVMP (Low Volume / Middle Pressure — низкий объём / среднее давление) — распыление производится при среднем давлении в распыляющей головке: 1,6 бар.
Общим, для этих типов окрасочных систем, является то, что сжатый воздух, проходя через распыляющую головку окрасочного пистолета, формирует окрасочный факел, до мельчайших капель разбивая ЛКМ и образуя воздушно-капельную дисперсию (аэрозоль).
Аэрозоль, в составе факела, переносится на окрашиваемую поверхность и осаждается на нее, тем самым, создавая лакокрасочное покрытие.При этом следует учитывать, что большинство микрокапель не долетают до окрашиваемой поверхности, а образуя окрасочный туман, оседают, где то за её пределами, приводя, к значительному увеличению непродуктивного расхода ЛКМ. Поэтому, основным направлением совершенствования пневматического окрасочного оборудования является повышение коэффициента переноса ЛКМ на поверхность. От этого зависит не только экономичность подобного метода окраски, но и экологичность процесса, т.к. работы ведутся синтетическими сольвентными красками с высоким содержанием растворителей.
А началось все в России, где первый воздушный распылитель был изобретен в конце XIX века.
Июньским вечером 1893 года, Наум Рович, руководитель одной из текстильных мануфактур, продемонстрировал владельцу мануфактуры, известному русскому промышленнику, Савве Морозову громоздкое устройство, выполненное из листовой оцинкованной стали посредством гнутья и пайки…
Изначально, приспособление предназначалось для увлажнения тканого полотна перед нанесением красителя. Уже спустя пару месяцев такими устройствами были оснащены все Морозовские мануфактуры, а еще через полгода их стали применять и для нанесения красителя на ткань через трафарет.
Но сам принцип пневматического распыления, в 1888 году, разработал скромный врач-отоларинголог из штата Огайо, Аллен Девилбис. Знакомый с основными постулатами гидро- и аэродинамики, он впервые применил этот принцип для более эффективного лечения пациентов жидкими лекарствами.
Его сын, Томас, нашел новое применение изобретению отца, при этом в значительной степени усовершенствовав ингалятор, использовавшийся исключительно в медицинских целях. Так в 1907 г. появился первый ручной краскопульт, который как нельзя лучше подходил для начавшей успешно развиваться новой отрасли промышленности — автомобилестроения. С его помощью значительно повысилась эффективность процесса окраски. Качество получаемого лакокрасочного покрытия, как с декоративной, так и с прикладной точки зрения (износостойкость, прочность и т.д.) стало, по оценкам современников, значительно лучше.
Рассмотрим подробнее три основные системы пневматического нанесения ЛКМ.
Конвенциональная система.
Довольно долгое время, на протяжении почти всего XX века, пневматические окрасочные пистолеты были представлены краскопультами высокого давления конвенционального типа, с входным давлением примерно 3-4 бар.
Систему высокого давления, ещё называют «прямой». Это обусловлено тем, что давление на входе в окрасочный пистолет примерно равняется давлению на выходе из распыляющей головки.
Эти окрасочные пистолеты характеризовались незначительным потреблением сжатого воздуха, хорошим качеством распыления лакокрасочного материала и однородностью окрасочного факела, обеспечивая хороший распыл, о котором до сих пор с умилением вспоминают маляры старшего поколения.
Любой компрессор, помимо основной характеристики — выходного давления, имеет еще одну, и очень важную, которую обязательно надо учитывать при выборе оборудования — это производительность, т. е. способность прокачивать через себя определенное количество сжатого воздуха.
Пистолеты высокого давления конвенционального типа предъявляли очень скромные требования к производительности компрессора, что устраивало как самих маляров, так и хозяев автосервисных предприятий, поскольку для их продуктивной и стабильной работы требовалось мало сжатого воздуха (примерно 300 л. в минуту), а, следовательно, и не особенно мощные компрессоры.
Но краскопульты конвенционального типа имеют один существенный недостаток: невысокий коэффициент переноса ЛКМ, в среднем 30-35% (хотя, в зависимости от амбиций производителей подобного оборудования, заявляемые характеристики иной раз доходили и до 45%, но в любом случае это очень мало).
Для увеличения коэффициент переноса, в краскопульт подаётся воздух высокого давления. Это, в свою очередь, породило противоположный эффект: капельки лакокрасочного материала, под большим давлением вылетают из сопла пистолета и с высокой скоростью, ударяются об окрашиваемую поверхность, отскакивают от нее, увеличивая непродуктивный опыл.
Да и конструкция воздушной головки имеет недостатки, влияющие на эффективность работы.
Два этих фактора и приводят к значительным потерям лакокрасочного материала при окраске.
Система HVLP.
При работе конвенциональным краскопультом высокого давления, в больших объёмах образуется окрасочный опыл, что, по мнению природоохранных организаций, приводит к загрязнению атмосферы.
Поэтому, введение в начале 80-х гг. прошлого столетия новых, более жестких законов, касающихся защиты окружающей среды, вынудило производителей окрасочного оборудования разработать более совершенный с экологической точки зрения окрасочный пистолет.
Им стал приборсистемы HVLP распыляющий лакокрасочный материал при давлении, примерно, 0,7 бар на выходе из краскопульта.Внутреннее устройство окрасочного пистолета таково, что если мы при помощи манометра, на входе выставим рабочее давление 2 бар, то на выходе гарантированно получим 0,7 бар (при условии исправности окрасочного краскопульта).
За счёт низкого давления сжатого воздуха, достигается высокий коэффициент переноса лакокрасочного материала на окрашиваемую поверхность (от 60 до 70%), а также, формируется однородный факел.
Уменьшить давление воздуха в распыляющей головке, удалось за счет изменения её конструкции. Выходные отверстия стали гораздо больше, чем у конвенциональных пистолетов высокого давления, да и диаметр самих воздушных каналов внутри пистолета увеличился.Но увеличение коэффициента переноса увеличило и риск образования подтеков. Поэтому при работе с оборудованием данного типа надо четко следовать рекомендациям производителя.
Другим недостатком системы, стали возросшие требования к производительности компрессора, установленного на малярном участке. Это и понятно: маломощный компрессор с полноценным обеспечением необходимым объёмом воздуха, краскопульта HVLP явно не справится. Как результат — потеря цветового оттенка, невысокое качество окраски, и другие негативные моменты.
В любом деле важен этап подготовки, тем более, когда дело касается нанесения лакокрасочных материалов. Для того чтобы компрессором, в окрасочный пистолет, подавался подготовленный для использования сжатый воздух, на пневмолинии, обязательно должен стоять фильтрующий модуль, состоящий из фильтра грубой очистки, влаго – масло — отделителя, и заменяемого фильтра тонкой очистки.
Правильная и эффективная работа этих фильтров крайне важна, т.к. окрасочные пистолеты системы HVLP чувствительны к перепадам давления, которые, сильно влияют на однородность факела и, соответственно, на результат окраски.
Также, краскораспылители системы HVLP, характеризуются низкой скоростью работы.
Но как бы там, ни было, плюсов у окрасочной системы HVLP все равно намного больше, и они значительно существеннее, чем минусы.
Главное – это значительное снижение образования окрасочного опыла, приводящее к экономии до 30 % лакокрасочного материала!
Если, например, на окраску крыла ВАЗ-2109 при использовании конвенционального пистолета высокого давления в среднем уходило 200 — 250 г лакокрасочного материала, то применение окрасочного пистолета HVLP снижает это количество до 100 — 150 г, (конечно, многое зависит, от качества материла, мастерства маляра и укрывистости автомобильной эмалевой краски.)
Среди краскопультов HVLP, наибольший интерес вызывает профессиональный пистолет компании WALMEC — GENESI TOP LINE GEO.
Этот краскопульт имеет особую, запатентованную конструкцию распыляющей головки, где крышка головки имеет увеличенное число воздушных отверстий, а сопло — чашевидную форму с 6 отверстиями предварительного распыления. Такая конструкция позволяет осуществить двойную разбивку лакокрасочного материала. Предварительно, внутри сопла, краска, разбивается на микро капли, затем, воздушный поток разбивает аэрозоль ещё раз на более мелкие капли.
В результате, формируется облако краски с размером частиц от 30 до 60 мкм, что при выходном давлении 0,7 бар, значительно повышает качество окраски, даже при распылении вязких лакокрасочных материалов.
Оптимизированные системы распыления: системы LVLP, HTE и LVMP и др.
Окрасочные пистолеты конвенциональной системы распыления и окрасочные пистолеты системы HVLP, наряду с положительными моментами, характеризующими их, имеют и достаточно слабых сторон.
Попыткой совместить позитивный опыт, накопленный при эксплуатации этих приборов, стала оптимизированная технология распыления лакокрасочных материалов при среднем давлении сжатого воздуха. У разных производителей это – LVLP, HTE, LVMP, RP, TRANSTECH и т.д.
В связи с этим, главной особенностью окрасочных пистолетов оптимизированных систем,стало сочетание преимуществ конвенциональной и HVLP систем — низкого расхода воздуха и высокого коэффициента переноса материала (более 70%).
Это позволило существенно снизить зависимость окрасочных пистолетов от давления сжатого воздуха в воздушной магистрали — краскопульты оптимизированных систем малочувствительны к перепадам давления в системах подачи воздуха.
Претерпела изменение и конструкция внутренних воздушных каналов, в результате чего, давление воздуха в распыляющей головке увеличилось до 1,2…1,6 бар, при рабочем давлении краскопульта от 1,6 до 2.3 бар у разных производителей.
Потребление сжатого воздуха существенно снизилось, что привело к ослаблению технических требований, предъявляемых к воздушным магистралям и компрессорам, но, ни как не отразилось на стабильности и однородности факела, и как следствие — на качестве окраски.
Для большей наглядности, производители окрасочного оборудования, придерживаются единой цветовой маркировки, которая наносится на крышку воздушной головки и регулировочные винты краскопульта:
- белый (серебристый) цвет – CONV — конвенциональный тип;
- зелёный – система HVLP;
- синий – система LVLP, LVMP.
У краскопультов компании WALMEC, синим цветом маркируется, система двойного распыления HVLP GEO, а чёрным — HTE.
Оптимизированные системы, каждый производитель окрасочного оборудования разрабатывал совершенно независимо, на основе своих запатентованных технологий:
- RP –SATA (Германия);
- TRANSTECH –DeVILBISS (Великобритания);
- HTE — WALMEC (Италия);
- LVMP – AURITA (Тайвань) и др.
Источник
Методы нанесения ЛКМ
Методы нанесения ЛКМ
Метод воздушного (пневматического) распыления
Воздушное распыление ЛКМ (Air Spray, AS) осуществляется в результате воздействия потока сжатого воздуха, поступающего из кольцевого зазора воздушной головки, на струю распыляемого материала, вытекающего из отверстия, соосно размещенного внутри головки материального сопла.
При распылении сжатый воздух вытекает из кольцевого зазора головки с большой скоростью (до 450 м/с), в то время как скорость истечения струи ЛКМ ничтожно мала.
При высокой относительной скорости возникает трение между струями воздуха и распыляемого материала, вследствие чего струя материала, как бы закрепленная с одной стороны, вытягивается в тонкие отдельные струи, распадающиеся в результате возникающих колебаний на множество полидисперсных капель (красочный аэрозоль ЛКМ). В процессе распыления образуется движущаяся масса полидисперсных капель диаметром 6-100 мкм (т.н. факел). Достигая окрашиваемой поверхности, факел настилается на нее и распространяется по ней во все стороны. Основная масса полидисперсных капель, имея достаточную скорость, осаждается на поверхности. Часть их (наиболее мелкая фаза), потеряв скорость, не достигает поверхности и уносится уходящим потоком воздуха, образуя красочный туман (потери ЛКМ на туманообразование). Для воздушного распыления ЛКМ используется давление сжатого воздуха 0,2–0,6 МПа (2-6 атм) при вязкости ЛКМ 14-60 с по вискозиметру В3-264-4. Дисперсность аэрозоля ЛКМ зависит от давления сжатого воздуха на распыление, отношения расхода воздуха к расходу ЛКМ, физических свойств ЛКМ. Оптимальная дисперсность аэрозоля ЛКМ 30-60 мкм. Метод воздушного распыления получил широкое распространение при окрашивании промышленных изделий практически во всех отраслях промышленности.
К достоинствам воздушного метода относятся:
- универсальность метода, т.е. возможность его применения с разной производительностью практически в любых производственных условиях, как при окраске вручную отдельных изделий и мелких работах, так и при нанесении ЛКМ на полностью автоматизированных поточных линиях;
- простота устройства и обслуживания окрасочного оборудования при высокой степени надежности его работы;
- его сравнительно низкая стоимость; возможность нанесения почти всех ЛКМ, с различными наполнителями, в минимальном объеме; возможность окрашивания промышленных изделий различных габаритов и конфигураций любой группы сложности; получение покрытия любого класса по внешнему виду (ГОСТ 9.032-74), включая покрытие 1-го класса.
Недостатком метода является большое количество загрязненного красочным аэрозолем воздуха, который образуется при распылении ЛКМ и должен быть очищен и удален через водяные или сухие фильтры в окрасочных камерах. Повышенное туманообразование ведет к дополнительным потерям ЛКМ. Для воздушного распыления характерен также большой расход разбавителей (растворителей), используемых для разведения ЛКМ до рабочей консистенции.
Метод безвоздушного распыления
При нанесении ЛКМ методом безвоздушного распыления (AirLess, AL) образование красочного аэрозоля ЛКМ происходит без участия сжатого воздуха. Термин «безвоздушное распыление» – условный. Под ним подразумевается дробление ЛКМ за счет высокого гидравлического давления, оказываемого на ЛКМ и вытеснения последнего с большей скоростью через эллиптическое отверстие специального сопла.
При этом потенциальная энергия ЛКМ при выходе его в атмосферу переходит в кинетическую, возникают завихрения, приводящие к пульсации струи, развитию колебаний и деформации поверхности струи. Деформация усиливается благодаря гидродинамическому воздействию окружающего воздуха и приводит к образованию облака аэрозолей, размер капель которого колеблется в широком диапазоне. Обладая кинетической энергией капли ЛКМ движутся к окрашиваемой поверхности, преодолевая сопротивление воздуха, капли тормозятся и мягко настилаются на поверхность. Часть наиболее мелких капель, теряя скорость не долетают до окрашиваемой поверхности, выпадают из окрасочного факела и оседают на полу и окружающих предметах. Размер капель распыленного материала зависит от давления на материал, геометрических размеров и формы отверстия, расхода материала и его физических свойств.
По сравнению с пневматическим распылением метод безвоздушного распыления позволяет:
резко снизить потери ЛКМ на туманообразование;
уменьшить расход растворителей в связи с возможностью распыления более вязких ЛКМ;
снизить мощность вентиляции, так как необходимо удалять в основном только пары растворителей; увеличить производительность труда (особенно при окрашивании больших площадей);
уменьшить в ряде случаев трудоемкость окрасочных работ, благодаря возможности нанесения утолщенных покрытий; значительно снизить загазованность помещений и улучшить санитарно-гигиенические условия работы в цехе, особенно при недостаточной вытяжке. В отличие от факела, образующегося при работе пневматического краскораспылителя, при безвоздушном распылении факел распыленного ЛКМ резко очерчен и почти не образует красочного тумана.
К недостаткам метода безвоздушного распыления относятся:
сравнительно больший расход ЛКМ через сопло и, как следствие, неэффективность применения безвоздушного распыления для окраски отдельных мелких изделий;
невозможность изменения расхода ЛКМ и ширины факела в процессе работы и, как следствие, ограниченность применения метода безвоздушного распыления при окраске изделий сложной конфигурации; более низкое по сравнению с пневматическим распылением качество получаемого покрытия ( в основном III-IV класса по гост 9.032-74);
ограниченное применение метода для нанесения материалов с крупными частицами пигмента и наполнителя, легко выпадающими в осадок;
неэффективность применения метода при необходимости частой смены вида или цвета ЛКМ или распыления малых количеств ЛКМ. Области применения метода безвоздушного распыления – грунтование и окраска изделий среднего и крупного размера плоской или обтекаемой формы для получения покрытия III-IV –го класса.
Метод комбинированного распыления
Метод комбинированного распыления, (Air Assisted, AA) является комбинацией двух методов распыления: безвоздушного и воздушного. Сущность метода заключается в том, что ЛКМ вытесняется с относительно большой скоростью за счет сравнительно высокого гидравлического давления 3,0–5,0 МПа (30-50 атм) из эллиптического отверстия сопла, подобного безвоздушному. При таком давлении на выходе из сопла образуется резко очерченный факел предварительного раздробленного материала. Для дальнейшего распыления и формирования факела в факел из специальных каналов распылительной головки, установленной соосно распыляющему соплу, подается регулируемое количество сжатого воздуха под давлением 0,1-0,2 МПа (1,0-2,0 атм).
Под воздействием струи воздуха крупные капли ЛКМ дополнительно дробятся и равномерно распределяются по ширине факела, ликвидируя при этом различного рода “кромочные” дефекты, которые могут возникать при безвоздушном распылении. Подаваемый в факел предварительно раздробленного ЛКМ сжатый воздух низкого давления и в небольших объемах не приводит к образованию красочного тумана, а наоборот, способствует более полному осаждению мелких частиц ЛКМ за счет торможения в воздушной сфере и потери скорости. В последние годы метод комбинированного распыления получает все более широкое распространение в авиастроении, деревообработке, мебельной промышленности и др.
К его достоинствам в сравнении с пневматическим распылением относится: резкое снижение потерь ЛКМ на туманообразование и, как следствие, улучшение санитарно-гигиенических условий работы; возможность работы при менее мощной вентиляции, так как удалять необходимо в основном только пары растворителей с небольшим количеством воздуха. В сравнении с методом безвоздушного распыления при комбинированном распылении повышается качество получаемого покрытия – не ниже III-класса по ГОСТ 9.032-74. Кроме того, поскольку комбинированное распыление без снижения качества допускает изменять давление на ЛКМ в больших пределах, варьируя при этом изменение подачи сжатого воздуха в факел, можно увеличивать или уменьшать расход ЛКМ даже при одном и том же сопле. При этом, изменяя количество подаваемого на распыление воздуха, можно изменять в определенных пределах форму факела.
К недостаткам метода комбинированного распыления можно отнести: ограниченность применения метода для нанесения ЛКМ с грубым, легко выпадающими в осадок пигментом и наполнителем; ограниченность применения метода для окраски при частой смене вида или цвета наносимого ЛКМ, для окраски с минимальной производительностью или минимальными размерами факела распыленного ЛКМ; при нанесении малого объема ЛКМ; трудность применения метода для окраски изделий особо сложной конфигурации.
Технология HVLP
Технология HVLP — это безоблачное распыление краски, достигаемое путем регулировки давления воздуха на различных стадиях прохождения краски. Изменением баланса между высоким и низким давлением можно добиться очень точного распыления (из-за уменьшения скорости распыляемых частиц краски). Кроме того, эта конструкция дает возможность изменять размер факела от 10 до 300 мм, что позволяет формировать равномерный слой с большой точностью.
Наиболее яркими представителями нового семейства распылительных пистолетов являются модели Delta HVLP и HVLP Turbo Gun. Благодаря новому воздушному колпачку была получена технология Trans-Tech, которая помогла добиться: высокого качества напыления; получения желаемого цвета, в точном соответствии с тоном выбранного лакокрасочного материала; экономии материала; очень незначительного расхода воздуха (всего 280 л/мин) при входном давлении 2 бар; настройки размера факела для любых материалов.
Нанесение в электрическом (электростатическом) поле высокого напряжения
Основой метода распыления в электростатическом поле (Electrostatic Spray, ES) является способность частиц материала приобретать заряд в электрическом (электростатическом) поле. Электростатические силы используются, в основном, для перемещения и осаждения заряженных частиц материала на окрашиваемой поверхности. Электрическое поле высокого напряжения (60-140 кВ) создается между заземленным изделием и распыляющим устройством, которое является одновременно и коронирующим электродом с высоким отрицательным потенциалом. ЛКМ подается в распыляющее устройство (распылительную головку) и распыляется там под действием энергии сжатого воздуха, центробежных сил или высокого давления на ЛКМ.
Распыленные частицы, полученные с помощью зарядного устройства, перемещаются в направлении силовых линий электрического поля от распылительной головки к заземленному изделию. Попав на поверхность изделия, частицы материала отдают ему свой заряд, и образуют равномерное покрытие на его поверхности. Нанесение покрытий в электрическом поле высокого напряжения – один из наиболее экономичных методов окраски (коэффициент использования материала 0,90–0,95). При этом значительно (или почти полностью) уменьшается туманообразование; для очистки воздуха достаточно удалить пары растворителя, выделяющегося из ЛКМ, что возможно при небольших скоростях движения воздуха, в камерах не требуется монтаж фильтров, упрощается система вентиляции. Применение стационарных электроокрасочных установок позволяет полностью автоматизировать процесс окраски.
При этом повышается культура производства, и улучшаются санитарно-гигиенические условия труда. Наиболее эффективно применение метода электроокраски при нанесении ЛКМ на поверхность однотипных изделий серийного и массового производства, а также изделий решетчатых, круглой или овальной формы, без острых кромок, выступов и впадин.
К недостаткам метода относятся: невозможность полностью прокрасить поверхность изделий сложной конфигурации с глубокими впадинами и сложными сопряжениями, а также внутренние поверхности изделий (в этом случае предусматривают подкраску вручную, методом воздушного распыления), а также определенные ограничения по распыляемым ЛКМ.
Источник
