Трибозарядка порошковой краски
Трибозарядка порошковой краски: теория, основы и особенности, влияющие на качество заряда.
В переводе с греческого «трибо» означает «тереть».
Трибостатическую зарядку можно наблюдать в повседневной жизни: статическая электризация синтетической одежды, разряд при прикосновении к дверной ручке после хождения по ковру, грозовой разряд молнии.
Эффект трибостатической зарядки объясняется следующим:
- различные материалы имеют разные значения энергии, необходимой для удаления одного электрона с уровня Ферми.
- если создать контакт между материалами с различными энергиями Ферми, электроны из материала, который требует меньшей энергии, перетекут в материал, который требует большей энергии.
- состоится обмен электронами, в результате чего материал, который теряет электроны, становится положительно заряженным, а материал, который получает электроны — отрицательно заряженным.
Для чего нужно трение, чтобы получить трибозаряд?
Ведь достаточно было бы просто приложить один материал к другому и получить заряд.
Во-первых, трение повышает площадь поверхности контакта между двумя материалами — например, между частицами порошковой краски и зарядными поверхностями внутри ствола напылителя.
Во-вторых, в повседневной жизни практически не существует идеально чистых поверхностей — всегда присутствуют загрязнения из окружающей среды, тонкие пленки влаги и т.д. Трение позволяет проникнуть через «барьер» поверхностных загрязнений и получить прямой контакт между заряженными материалами.
В-третьих, за счет трения происходит перенос одного материала на другой, также способствует процессу зарядки.
Факторы, влияющие на эффективность трибозарядки.
Для повышения эффективности трибозарядкы порошковых покрытий важно следующее:
1. Оптимальный подбор пары контактирующих материалов.
Наиболее широко распространенным материалом, применяемым как зарядная поверхность внутри трибонапылителей, является фторопласт (PTFE).
Фторопласт является одним из наиболее электроотрицательных материалов — получает электроны при контакте со многими другими материалами.
Соответственно, многие материалы, контактирующие с фторопластом, отдают электроны и получают положительный заряд.
Логично предположить, что в зависимости от их електропозитивности (электроотрицательности), различные по составу порошковые краски будут заряжаться до разной степени при напылении через один и тот же напылитель.
Например, эпоксиды содержат порошковые материалы, которые создают хорошую пару и с готовностью отдают электроны при контакте с фторопластом.
2. Размер частиц порошковой краски.
Поскольку эффективность зарядки частиц порошка зависит от того, насколько эффективно мы можем создать трение между частицами порошка и зарядной поверхностью распылителя, логично предположить, что крупные частицы порошка зарядятся лучше, чем мелкие.
Это объясняется не только тем, что крупные частицы имеют большую инерцию, но и большей площадью их поверхности. Поэтому, для оптимизации эффективности трибозарядки не только материал (химический состав) порошка должен быть соответствующим, но и распределение частиц порошка по дисперсности не должен содержать повышенного содержания «пыли».
Распределение частиц порошка по размеру, как правило, характеризуется нормальной кривой, на которой указывается средний размер частиц (медиана) и процентное содержание частиц (по объему) в каждой контрольной точке (10, 20, 75 микрон и т.п.).
Рекомендуется всегда сообщать вашему поставщика порошковой краски о том, что вы используете трибораспылители.
Как правило, желательно, чтобы частицы с размером менее 15 микрон не представляли более 10-12% от объема порошка.
3. Уровень загрязнений на поверхности контактирующих материалов.
Наиболее типичным «загрязнением» является влага из атмосферного или сжатого воздуха.
Например, зимой, в морозную погоду, при низкой влажности воздуха мы гораздо более вероятно испытываем на себе разряд при прикосновении к дверной ручке или выходя из машины.
То же касается и процесса зарядки порошкового материала внутри трибораспылителя — чем ниже влажность сжатого воздуха, тем выше эффективность зарядки.
Таким образом, для эффективной трибозарядки важно иметь хорошую систему подготовки и осушки сжатого воздуха — то есть воздух полностью свободный от масел с точкой росы (-10oС) и ниже, а также порошковые краски с максимальным содержанием смолы вместо наполнителя.
4. Конструкция зарядного системы внутри Напылители.
Наиболее элементарным трибонапилителем является фторопластовая трубка, скрученная в спираль.
Эффективность рядки в такой трубке ограничена тем, что только небольшая площадь внутренней поверхности трубки принимает участие в интенсивном столкновении с порошковым материалом.
При прохождении порошково-воздушной смеси через спираль, центробежные силы отделят порошок от воздуха и наибольшая плотность потока порошка будет у внешнего радиуса трубки. Если не создать турбулентности и перемешивания потока порошка, то только те частицы порошка, которые находятся в непосредственном контакте со стенками зарядной трубки, получат заряд, другие могут остаться незаряженными.
Таким образом, для эффективной трибозарядки порошка распылитель должен:
Иметь дизайн, который приводит к множественным контактам между частицами порошка и заряжающей поверхностью.
Способствовать турбулентном перемешиванию порошка при прохождении через распылитель, давая возможность как можно большему количеству частиц порошка столкнуться с заряжающими поверхностями.
Эффективно отводить на землю заряд, накапливающийся на заряжающих поверхностях. Накопление избыточного заряда в самом распылители приводит к образованию коронного разряда на его поверхностях. Коронный разряд (будучи противоположным по полярности) ведет к потере заряда на частицах порошка и значительному снижению эффективности зарядки.
Для обеспечения долгосрочной эксплуатации быть износостойким и не склонным к ударной полимеризации.
Иметь широкий выбор насадок для формирования факела напыления. Правильно спроектированные и изготовленные насадки трибораспылителя значительно влияют на общую эффективность зарядки и нанесения порошковых красок.
Правильно сконструированный трибопистолет не уступает цене электростатическим.
На нашем рынке преобладают самодельные пистолеты с примитивными тефлоновыми трубками, в которых нерешен вопрос отвода избыточного заряда.
