Системы распыления

Методы и способы окраски, т.е. нанесения защитно-декоративного слоя лакокрасочного материала (ЛКМ) на подлежащую основу, разнообразны, как и сами краски. Каждый год, а то и чаще, фирмы-производители красок предлагают новые материалы, а фирмы-производители оборудования не отстают от них в разработке соответствующего инструмента для нанесения этих материалов.

1 Пневматическое распыление
Основано на принципе последовательного дробления струи краски при помощи потока воздуха, скорость движения которого многократно превосходит скорость истечения краски из сопла. Воздушные и материальные сопла чаще расположены соосно,
но используются и взаимно перпендикулярный тип их расположения.

а) У конвекционных или стандартных, систем давление воздуха на выходе в распыляющей головке 3-6 бар и, как следствие, очень высокая скорость воздушного потока, факел окрасочного аэрозоля состоит из капель различного диаметра (от 5 мкм до 100 мкм), и различной скорости движения в вихревом потоке воздуха. При встрече с окрашиваемой поверхностью лишь 30-40% частиц аэрозоля, имеющие оптимальные размеры и скорость, остаются на плоскости.
Мелкие частицы, их около 50%-60%, быстро теряют скорость. не достигают поверхности и образуют так называемый «туман», сдуваемый потоком воздуха краскопульта.
5-10% аэрозоля составляют крупные капли с высокой скоростью движения, при ударе об окрашиваемую поверхность они отскакивают, образуя дефекты в плёнке ЛКМ, и сдуваются настилаемым потоком воздуха на соседние участки. Если скорость крупных частиц невелика, сила удара о плоскость недостаточна для преодоления сил поверхностного натяжения капли материала, что приводит к неравномерной толщине слоя краски.
Таким образом, у стандартных систем при достаточно высокой скорости работы и удовлетворительном качестве получаемого покрытия, коэффициент переноса ЛКМ не превышает 40%. Оборудование в своем «классическом» виде в настоящее время используется все реже, однако за последние годы разработаны «промежуточные» варианты, так называемая

б) Технология HA (High Atomisation) , TransTech, RP и пр., использующая давление на выходе распыляющей головки 1,2-1,4 бар, а также большой объём воздуха в распыляющей головке (до 600 л), что позволило резко, до 79% улучшить показатели эффективности переноса, снизить «туманообразование», сохранив высокую скорость и высокое качество нанесения материала. Правда, с одним ограничением: технология не столь “универсальна”, как стандартная или HVLP, т.е. работает с менее широким спектром материалов. Принципы работы с данным оборудованием те же, что и с конвенциональным, что облегчает и ускоряет переход на эти краскораспылители.

в) в 1988 году экологи США озаботились высоким содержанием загрязняющих веществ в курортном воздухе Калифорнии, следствием чего стало принятие Закона Штата Калифорния за номером 1151, помимо прочего содержащего запрет на превышение паров сольвента и окрасочной пыли в воздухе и требующего применение систем HVLP при производстве окрасочных работ. Пример оказался заразительным, и действие закона распространилось по всей территории США. В дальнейшем этому последовали и страны Западной Европы.
Конструкция современных краскораспылителей позволяет преобразовать небольшой поток сжатого до 2-3 бар воздуха на входе, в больший (600-800 л/мин) объём и меньшее, 0,7 бар, давление на выходе распыляющей головки.
Это и есть Технология HVLP (Большой Объём-Низкое Давление) при этом воздух имеет низкую скорость истечения из сопла, отсутствует турбуленция, что создает идеальные условия для образования однородного по составу (30-60 мкм) и скорости движения капель аэрозоля и обеспечивает равномерный «мягкий» перенос 65%-75% ЛКМ на окрашиваемую поверхность, с одновременным резким снижением «туманообразования».
Стабильный, без завихрений, «настил» воздушного конуса позволяет получить высококачественное покрытие при хорошей скорости нанесения материала.
Хорошие характеристики по качеству, экологичность, низкая себестоимость, простота работы и обслуживания обусловили широкое применение данного метода в автомобильном, авиакосмическом и мебельном секторах, строительно-отделочных работах и в промышленном производстве.

г) В 1992 г компания Walcom разработала и запатентовала способ GEO - способ “двойного распыления” с помощью особой микрокамеры дополнительного смешивания ЛКМ с воздухом, т. е. дробление идет как бы в два последовательных этапа, что позволяет получить оптимальные (30-60 мкм) размеры частиц окрасочного аэрозоля, обеспечивая идеальное качество, и резко, на 67%, снизить “туманообразование”. Кроме того, работая при тех же параметрах давления (не более 0,7 бар) в распыляющей головке, что и система HVLP, краскораспылители GEO имеют меньший, порядка 220 л/мин на входе, расход воздуха, что значительно экономит ресурсы.
Краскораспылители системы GEO наносят покрытия с первоклассным качеством и широко используются в автоделе и производстве мебели.

д) Турбо HVLP подразумевает ещё больший, >800 л/мин, воздушный поток при избыточном давлении не более 0,5 бар, что в полной мере позволяет избавиться от недостатков конвенционального распыления.
Большой поток воздуха низкой скорости равномерно и мягко атомизирует материал, плавно переносит его к поверхности и прижимает, препятствуя обратному “отбою” краски, в то же время тщательно прокрашивая криволинейные поверхности и т.н. “мертвые” зоны.
Немаловажное преимущество метода –отсутствие водоконденсата и паров масла в воздухе, получаемом при
помощи турбины-нагнетателя.
Недостатки - невысокая скорость нанесения и значительный нагрев воздуха вследствие его трения о лопатки турбины, что может вызвать “схватывание” материала в дюзе во время работы.
Метод Турбо HVLP –его ещё называют “пневматической кистью”, широко используется в современном производстве дорогой мебели, музыкальных инструментов, т.е. там, где приходится работать с материалами различной от 15 до 160 сек вязкости, и получать покрытие наивысшего качества при коэффициенте переноса до 80%-85%.

2. Безвоздушное распыление (AIRLESS)
-это не окраска в вакууме,как может показаться из названия метода, а распыление материала без участия воздуха в качестве рабочего тела, т.е. дробление краски происходит вследствие продавливания её под высоким, от 40 до 500 бар, гидравлическим давлением через сопло специальной формы, с очень высокой скоростью. При трении об окружающий воздух струя краски распадается на разнокалиберные капли, одновременно теряя скорость, и оседает на окрашиваемой поверхности.
Метод достаточно специфичен, поскольку не позволяет получить покрытие высокого класса вследствие неоднородности частиц окрасочного аэрозоля, кроме того, величина,форма факела и расход материала строго заданы размерами дюзы и не регулируются в процессе работы.
Но есть и явные преимущества:

  • Основное - возможность наносить составы любой, даже очень большой, вязкости
  • очень высокая скорость работы –количество распыляемого материала может измеряться десятками литров в минуту!

преимущества и недостатки данного метода обусловили сферу применения оборудования данного типа-это строительно-отделочные, особенно фасадные, работы, огнезащита, судостроение, защита металлоконструкций от коррозии, гидроизоляция, нанесение дорожной разметки и т.п.

3.Смешанное распыление (Mist-Less)
как избавиться от недостатков, свойственных безвоздушному распылению, сохранив его преимущества? Правильно, совместить безвоздушный и воздушный способы распыления. Эта идея была реализована в технологии, получившей название смешанного, или комбинированного распыления, также его называют безвоздушным распылением в воздушном конусе, безвоздушным распылением с воздушной поддержкой. Идея такова: окрасочный аэрозоль, полученный безвоздушным распылением, подвергается дополнительному тщательному дроблению воздушным потоком, подаваемым непосредственно в факел. Дополнительно, через отдельные воздуховоды, происходит образование воздушного конуса, формирующего факел и без потерь доставляющего краску к поверхности.
Таким образом, характеристики факела при смешанном распылении приближаются к таковым у получаемого методом пневматического распыления –высокое качество покрытия, высокий коэффициент переноса, при сохранении свойственных безвоздушному методу преимуществ –высокой скорости и возможности нанесения составов любой вязкости.
Это-то и позволило с успехом применить данный метод при поточном производстве мебели, промышленной финиш-окраске, в аэрокосмической области, при окраске строительных, сельскохозяйственных и других крупногабаритных машин, станков и оборудования.

В заключение можно привести сводную таблицу характеристик вышеуказанных методов окрашивания

Показатель

Пневматическое

Airless

Mistless

Стандарт

GEO

НА

HVLP

Турбо HVLP

Качество

+

++++

+++

+++

++++

+

+++

Эффективность

+

++++

++++

+++

+++++

++

+++

Скорость

+++

++

+++

+++

+

++++

++++

Стоимость

+

++

++

++

+++

++++

+++++

Сложность

+

+++

++

++

+++

+

+++

Окупаемость

+

+++

+++

+++

++++

++

++