Pintura eletrostática - projeto e princípio de funcionamento

O pulverizador de tinta eletrostática foi patenteado pela primeira vez entre 1941 e 1944 pelo cientista e pesquisador americano Harald Ransburg. Antes de patentear sua invenção e depois de patentear as primeiras versões dela, Ransburg experimentou extensivamente em laboratório, aperfeiçoando o método de aplicação de tinta eletrostática que havia inventado.

Assim, em 1951, o inventor recebeu a patente US 2697411 para um dispositivo de aplicação de tinta por pulverização eletrostática, que se tornou o protótipo de ferramentas modernas. Nos mesmos anos, Harald fundou a empresa Ransburg, que ainda se dedica à produção e aperfeiçoamento de equipamentos de pintura eletrostática.

Basicamente, o método é o seguinte. O material líquido para tinta e verniz é pulverizado normalmente com um pulverizador, mas com uma condição adicional. Ao passar pela pistola, a tinta é carregada, em contato com um eletrodo especial próximo ao bico da pistola, a uma alta tensão negativa, cujo nível chega a 100.000 volts.

Depois de sair do bico, as partículas de tinta carregadas negativamente correm na direção das linhas de campo campo eletrostático ao produto de pintura aterrado. Ou seja, uma alta tensão é aplicada entre a pistola e o produto a ser pintado.

A pulverização da tinta é realizada com a ajuda de ar comprimido, ou seja, método pneumático ou pulverização sem ar, onde a tinta pressurizada é lançada através da abertura do bocal. Estes são os dois padrões tradicionais de pulverização para aplicação de tinta eletrostática. Existem também sistemas combinados.

Além disso, as partículas de tinta de carga igual saindo do bocal se repelem de acordo com a lei da eletrostática, formando naturalmente uma tocha de tinta. A tocha de partículas é lançada pelas forças de atração eletrostática para a parte aterrada, e as partículas, movendo-se ao longo das linhas da intensidade do campo eletrostático, cobrem uniformemente a peça. Como tal, não há efeito de névoa de tinta e o coeficiente de transferência do material de tinta e verniz no produto chega a 98%.

Este método de aplicação permite economizar significativamente material de tinta e verniz e, em geral, acelera significativamente o processo de pintura. Ao pintar objetos grandes, como tubos, da maneira usual, eles devem ser girados várias vezes durante o processo de pintura para que a tinta fique uniforme e em todos os lados.

Mas com a aplicação eletrostática, isso já é supérfluo, pois as partículas de tinta carregadas se movem sozinhas ao longo das linhas do campo elétrico, dobram-se ao redor do produto por todos os lados e uma passagem com uma pistola de pintura é suficiente para obter a alta qualidade necessária resultado.

As pistolas eletrostáticas são diferentes, mas também têm algo em comum com as pistolas de pintura tradicionais. Em primeiro lugar, o princípio dos canais que conduzem a tinta é o mesmo. A diferença reside na presença em alguns e na ausência de outros de um eletrodo para carregar o material de tinta e verniz, bem como de alta tensão, que fornece ao sistema a tensão de trabalho necessária.

O corpo da pistola eletrostática, ao contrário do usual, não é feito de aço ou alumínio, mas de um plástico composto contendo partes condutoras e isolantes, de modo que o trabalhador esteja protegido ao máximo contra choques elétricos acidentais.

O sistema de alta tensão de uma pistola eletrostática pode ser clássico ou em cascata. O esquema clássico envolve o fornecimento de alta tensão através de um cabo de uma fonte (transformador de alta tensão) para a pistola, o que torna a ferramenta leve e fácil de usar, pois não há componentes eletrônicos no invólucro.

Proteção obrigatória contra curto-circuito. Esse spray é mais barato e fácil de consertar. A desvantagem do esquema clássico é a tensão instável do eletrodo, a falta de um interruptor no nebulizador.

O circuito em cascata implica a presença de um conversor de tensão embutido na ferramenta (diretamente no atomizador). A pistola é alimentada por 12 volts CC por meio de um cabo de baixa tensão, e a tensão dentro da ferramenta agora é elevada a um nível aceitável para operação.

As vantagens do circuito em cascata são inegáveis: tensão estável, uniformidade de carregamento, capacidade de ajustar a tensão da ferramenta, presença de um interruptor disponível. As desvantagens são maior peso e preço mais elevado.

Os sistemas de pintura eletrostática são divididos em automáticos e manuais. Ambos estes e outros podem ser, como mencionado acima, sem ar, combinados ou pneumáticos. Além disso, os automáticos também são de disco de alta velocidade e os copos manuais são de baixa velocidade. Falaremos sobre isso mais tarde.

Normalmente, a pulverização ocorre como nas pistolas tradicionais - os pulverizadores eletrostáticos airless, combinados e pneumáticos funcionam na fase inicial, mas proporcionam economia de tinta e alto coeficiente de transferência - até 90% - devido à ação de forças eletrostáticas .

Mas com atomizadores e discos, tudo acontece de maneira um pouco diferente: a atomização ocorre aqui devido às forças centrífugas quando o disco ou copo gira no atomizador. A rotação é desenvolvida pela ação do ar comprimido no copo ou disco e aplicada por ação eletrostática. Isso atinge a transferência de até 98% do material de tinta e verniz.

Os pulverizadores manuais de copos de baixa velocidade têm uma velocidade de rotação do copo de apenas 600 rpm e, embora proporcionem 98% de transferência de tinta, não são muito utilizados em grandes plantas industriais porque sua produção é baixa, no máximo 200 mililitros de tinta por minuto .

No entanto, em indústrias de pequena escala, especialmente na pintura de grades metálicas, os pulverizadores eletrostáticos manuais são merecidamente populares devido à sua economia e eficiência.

Os pulverizadores automáticos de tinta de disco de alta velocidade, com ar comprimido soprando na periferia da tocha para reduzi-la, têm velocidade de rotação do disco de até 60.000 rpm e produtividade significativamente maior com alta eficiência de transferência (até 90%). Esses pulverizadores eletrostáticos são amplamente utilizados na indústria, por exemplo, na pintura de peças de carrocerias, eletrodomésticos, estruturas metálicas como móveis, etc.

Tem um método de pintura eletrostática e seus próprios tons distintos. Primeiro, é um trabalho de alta tensão. Obviamente, a vantagem de transferir até 98% do material é extremamente importante, mas também existem limitações tradicionais aqui.

O material de tinta e verniz deve ter uma certa resistência mínima para que possa ser suficientemente carregado após passar próximo ao eletrodo de alta tensão, caso contrário, a qualidade da cor diminuirá, por exemplo, a presença de pó de metal na composição do esmalte não têm o maior - bom efeito na qualidade da cor.

Materiais diluídos em água são perigosos devido a curto-circuito. Enquanto isso, o equipamento moderno não fica parado, melhora, e essas limitações não são mais obstáculos intransponíveis para a pintura.

Separadamente, deve ser dito sobre as propriedades das superfícies pintadas. Materiais não condutores, como madeira, plástico ou borracha, não podem ser pintados de forma simples, são necessários trabalhos preliminares adicionais: primeiro, um primer condutor é aplicado ou o material é umedecido, depois a tinta é aplicada eletrostaticamente.

A forma do objeto a ser pintado também é muito importante.Como as partículas de tinta, carregadas e se movendo ao longo da linha de campo, correm em direção ao produto principalmente na direção de suas áreas mais carregadas, não será possível pintar sobre os vazios ou bolsões, porque quase não haverá campo elétrico neles O efeito da gaiola de Faraday funcionará. Pelo contrário, as projeções nítidas serão coloridas melhor, pois a intensidade do campo elétrico próximo a elas será maior.

No entanto, há uma saída. Bolsos e reentrâncias podem ser pintados, para isso basta desligar a alta tensão e pintar como uma pistola pneumática convencional ou airless. Todas essas nuances são importantes para levar em consideração.

As instalações para pintura eletrostática são compostas pelas seguintes partes: pistola, fonte de alta tensão, mangueiras para diversas finalidades (para ar e para tinta), cabo de força, cabo de aterramento, bomba, tanque.

A instalação deve ser aterrada de forma confiável antes de iniciar o trabalho. Como fonte de alta tensão pode ser utilizada tanto uma rede elétrica como outra fonte de energia, nomeadamente um gerador pneumático móvel de tensão constante para funcionamento autónomo da instalação na ausência de rede convencional.

Vale a pena notar que a tecnologia de pintura eletrostática melhorou continuamente ao longo das décadas, desde que Ransburg inventou sua primeira pistola de pintura eletrostática. Ainda hoje, a pintura eletrostática ocupa merecidamente o lugar da tecnologia mais econômica de aplicação de tintas e vernizes, que consegue a máxima transferência da tinta para o produto.

Aqui, a quantidade de resíduos é minimizada, portanto, tanto na produção em pequena escala quanto nas grandes empresas industriais, nas fábricas, a pintura eletrostática é muito popular hoje.