2tom016

1. URZĄDZENIA ELEKTROSTATYCZNE 34

w którym: k_x — współczynnik, /c, = 3e_w/(e_wH-2) (gdzie «_H, — przenikalność elektryczna względna proszku); E — natężenie pola w strefie 6, F-m^-1; a — promień cząstek proszku, m.

Ładunki q_c w procesie elektryzacji nie mogą przekroczyć pewnej wartości krytycznej q_cril [1.3; 1.4], wynikającej z granicznej wartości natężenia pola £„. Szczególnie dobrą przyczepność naładowanych cząstek do powierzchni pokrywanego przedmiotu (7 na rys. 1.10) uzyskuje się stosując ziarna o granulacji 40h- 100 gm. Cząstki o większych rozmiarach cechuje słaba przyczepność i przedwczesne ich odpadanie, a cząstki o mniejszej granulacji stwarzają utrudnienia w transporcie pneumatycznym. Transport cząstek w polu E oraz osadzanie się ich na przedmiocie 7 są wynikiem działania kilku składowych sil:

— pola elektrycznego,

— wiatru jonowego,

— strumienia powietrza (gdy jest użyta głowica wirująca),

— ruchu cząstek (ciężkości, oporu ośrodka).

Po zetknięciu się naładowanych cząstek z przedmiotem (7 na rys. 1.10) powstaje wielowarstwowe pokrycie (rys. 1.11). Tworzenie warstwy pokrycia 2 siłami pola E odbywa się dopóty, dopóki siła przyciągania ziaren przez przedmiot (zwykle uziemiony) o biegunowości (+) nie zostanie zrównoważona przez siły odpychające, działające w polu lokalnym £, warstw 1, 2, 3,..., n.

Rys. 1.11. Ilustracja procesu tworzenia się wielu warstw cząstek proszku na przedmiocie przewodzącym ( + ) prąd 1 — cząstki wędrujące w stałym polu E, 2 warstwy osadzonego proszku 3 pokrywany przedmiot (+ ),

4- wolne jony

Dalsze napylanie jest niecelowe, gdyż samoczynnie następuje odrywanie „piatów” warstwy proszkowej, a także może wówczas wystąpić tzw. ulol wsteczny. Z upływem czasu wartość ładunku cząstek proszku przylegających do przedmiotu maleje, głównie wskutek przewodnictwa tworzywa — dlatego w procesie technologicznym określa się optymalny czas składowania t„ przedmiotu z pokryciem nieutwardzonym. Charakterystycznym parametrem tego procesu jest wydajność elektryzacyjna q_e głowic napylających proszek (zespołu głowic) mierzona w C ■ kg “¹.

Pokrywanie tą techniką może być realizowane, gdy rezystywność proszku przyjmuje wartość q_v = 10⁹-t-5 • 10^1S fi cm. Przy wartości g_v < 10⁹ Q• cm cząstki proszku zbyt szybko tracą ładunek, a nałożona warstwa jest nietrwała (proszek odpada). Gdy = 10¹²-^-10¹⁶ D cm, wówczas proces odbywa się prawidłowo. Przy wartościach q_v> 10¹⁶ Q cm uzyskuje się zbyt małą grubość powłoki; wówczas mogą powstawać lokalne samoistne wyładowania iskrowe na granicy warstwy proszkowej. Wartości rezystywności q_v tworzyw proszkowych, szczególnie polimerowych, zależą od:

— obecności zanieczyszczeń (głównie jonowych) w polimerze,

_ obecności zmiękczaczy,

_zawartości fazy krystalicznej i jej geometrycznego kształtu,

_ typu struktury nadmolekularncj,

_ wilgotności środowiska oraz porowatości cząstek proszku chłonącego wilgoć itp.,

__ obecności i rodzaju pigmentów,

_ temperatury w strefie technologicznej.

Stwierdzono, że najkorzystniejszy dla tego procesu jest kulisty kształt ziaren proszku. Dla technologa ważne jest również rozeznanie zależności rczystywności g_v od temperatury T (ze względu na strefę wchodzenia przedmiotu pokrytego do komory termicznej utwardzania). Istotna jest też wartość przenikalności elektrycznej względnej proszku (w praktyce zwykle przekracza 2,5). Do napylania antykorozyjnych powłok ochronnych optymalna wielkość ziaren proszku wynosi 40-r 100 pin. Zaleca się dawać odpowiednio duże natężenie pola E (w praktyce przyjmuje się 2 -f- 4 kV/cm). Ze względu na bezpieczeństwo obsługujących głowice (3 na rys. 1.10) ważne jest przestrzeganie warunku, aby prąd rozładowania źródła wysokiego napięcia (przy dłuższym dotyku operatora do elektrody wysokonapięciowej) nie przekracza! 0,2 mA. Proces napylania odbywa się prawidłowo, gdy wydajność elektryzacyjna

(1.13)

Proszki emalierskie poddaje się tzw. otoczkowaniu w specjalnych substancjach (pokrycie kuchni gazowych, naczyń kuchennych itd.). Proszki te powodują szybkie zużywanie się elektrod i stożków (4 na rys. 1.10).

Odmienną grupę urządzeń do nakładania powłok proszkowych stanowią/Iuidyzalory elektrostatyczne. W nich to jony ze strefy ulotu (elektrody igłowe, drutowe itp.) ładują obłok proszku unoszony strumieniem powietrza. Technologia ta bywa stosowana w produkcji seryjnej małych przedmiotów.

1.3.5. Konstrukcja i eksploatacja urządzeń napylających proszki

Na stanowiskach technologicznych do wytwarzania powłok (głównie ochronnych) są stosowane pistolety ręczne i głowice stacjonarne (rys. 1.12). W pistolecie do obsługi ręcznej ważne jest, aby droga izolacyjna l_e była odpowiednio długa. Wewnątrz podającego proszek kanału o długości następuje elektryzacja cząstek. Elektryzację mogą powodować zjawiska tryboelektrycznc i np. wyładowania ulotowe zlokalizowane wewnątrz

Karmi etektryzacji proszku

Rys. 1.12. Przykłady budowy urządzeń do elektrostatycznego napylania proszków: a) pistolet ręczny; b) głowica stacjonarna z elektrokinetycznym ładowaniem cząstek proszku (w strefie a)

kanału. W głowicy stacjonarnej (rys. 1.12b) zachodzi elektrokinetyczne ładowanie cząstek ^w strefie a, natomiast wyładowanie ulotowe odbywa się przy elektrodzie 1. Wylot naładowanych cząstek proszku, np. o biegunowości (+), odbywa się z kanałów 2. Głowice