книги из ГПНТБ / Буглай Б.М. Технология отделки древесины учебник

Как показывают расчеты и опыт, ионная зарядка не обеспечи­ вает достаточно большого заряда.

Из приведенного выше выражения видно, что заряд капли про­ порционален квадрату ее радиуса. Однако масса капли увеличи­ вается еще быстрее, пропорционально кубу радиуса. Поэтому должно применяться возможно более высокое диспергирование материала, а вместе с уменьшением размерачастицдолженумень­ шаться (пропорционально квадрату радиуса) их заряд.

Из этого же выражения видно, что максимальный заряд капли должен расти с увеличением диэлектрической проницаемости жид­ кости. Однако эта зависимость не может быть очень велика. При минимальном значении диэлектрической проницаемости (поряд­ ка 2), например у предельных углеводородов нефти, значение ко­

при е = оо.

Кроме того, получение высокой степени диспергирования жид­ ких лакокрасочных материалов всегда связано с увеличением ско­ рости распыляемых частиц и, следовательно, с увеличением сил, которые должны быть преодолены силами электрического притя­ жения капель к изделию. Этим можно объяснить сравнительно большие потери жидких лакокрасочных материалов при пневмати­ ческом распылении их в электрическом поле и ионной зарядке. Как показывает опыт, эти потери могут достигать 15% и более, поэтому для распыления жидких лакокрасочных материалов обычно поль-

зуются электрическими и электромеханическими способами рас­ пыления и контактной зарядкой, сущность которых будет описана ниже. В последнее время ионная зарядка находит применение в от­ делочной технике для нанесения на изделия порошков полимеров.

Выше уже отмечалось, что создание на поверхности изделия покрытия возможно не только из жидких лакокрасочных материа­ лов, но и из твердых частиц (порошка) термопластичного поли­ мера, нанесенного на поверхность ровным слоем и затем оплавляе­ мого на изделии.

7 ^

Из многих способов нанесения порошков наиболее перспекти­ вен применительно к древесине метод нанесения в ионизированном псевдоожиженном слое. Сущность его сводится к следующему (рис. 43). Порошок полимера помещают в сосуд /, имеющий по­ ристое дно 2, через которое непрерывно нагнетается воздух. Под давлением воздуха частицы порошка приходят в состояние вита­ ния и образуют маловязкий, как бы кипящий слой, почти не ока­ зывающий сопротивления погружению и перемещению в нем изде­ лия 3. Подобно рассмотренной выше схеме (см. рис. 42), в сосуде создается электрическое поле между коронирующими электро­ дами 4 (см. рис. 43), располагаемыми на стенках сосуда и подклю­ ченных к отрицательному полюсу генератора высокого напряже­ ния 5, и изделием, подвешенным на заземленном конвейере (моно­ рельсе) 6. Адсорбируя отрицательно заряженные ионы воздуха,

частицы полимера получают заряд, под действием которого осе­ дают на поверхности изделия. В печи 8 происходит оплавление порошка на изделии. Наилучшие результаты наблюдаются при напряжении на коронирующих электродах 100—ПО кв и расстоя­

При контактной зарядке лакокрасочный материал получает заряд непосредственно от находящегося под высоким напряжением элек­ трода, являющегося одновременно и распыляющим устройством. Распыляющий электрод всегда снабжается заостренной коронирующей кромкой, хотя применение коронного разряда при кон­

ческого поля перемещается к заостренной кромке электрода, где напряженность поля и поверхностная плотность зарядов наиболь­ шие. Дстигнув кромки распылителя, материал распыляется с нее и в виде мельчайших капель движется к изделию, унося с собой по­ лученный заряд.

Распыление и движение частиц материала к осадительному электроду — изделию происходит под действием электрического поля и сил отталкивания одноименных зарядов на поверхности капли.

Практическое применение из распылителей этого типа получил

к губкам планок. В верхней планке имеется продольный сквозной канал 4, щелевидными отверстиями 5 сообщающийся с коронирующей кромкой.

Распыляемая жидкость подается по полиэтиленовому или дру­ гому не проводящему электричество шлангу 7 к одному из нако­ нечников 6 распылителя и, протекая по каналу через щелевые отверстия, вытекает на коронирующую кромку, с которой происхо­ дит распыление. Излишки жидкости через второй наконечник сте­ кают в сосуд 11, из которого снова подаются насосом 10 в распы­ литель (рис. 44,6). Распылитель 5 крепится на стойке 9 из электроизоляционного материала; его можно устанавливать под разными углами к горизонту.

Неподвижные щелевые распылители применяются ограниченно; они могут быть успешно применены для нанесения покрытия на плоские изделия. При применении этих распылителей предъяв-

ляются повышенные требования к свойствам распыляемых мате­ риалов.

Значительно большее применение получили вращающиеся рас­ пылители, в которых распыление достигается с помощью не только электрических, но и центробежных сил.

Электромеханические распылители встречаются в виде чаш, дисков или грибков, установленных на подставках из электроизо­ ляционного материала и быстро вращающихся от электрического или пневматического привода. К распылителям подводится высо­ кое напряжение отрицательного знака. В середину чаши (диска,

пылитель, жидкость получает его заряд и под действием центро­ бежной силы разбрасывается кромками распылителя, причем одно­ именный заряд статического электричества, полученный жидкостью, способствует более мелкому ее распылению. Как и у щелевых рас­ пылителей, кромки таких распылителей делают заостренными.

Принципиальная схема установки с применением чашечных электромеханических распылителей показана на рис. 45.

Дисковые распылители в отличие от чашечных распыляют жид­ кость в плоскости, перпендикулярной оси их вращения. Для луч­ шего использования такого факела дисковые распылители обычно устанавливают в центре петли, описываемой движущимися на подвесном транспортере изделиями (рис. 46). Для равномерного покрытия длинных (по высоте) изделий диск, кроме вращения, со­ вершает возвратно-поступательные осевые движения.

Подача и распыление лакокрасочного материала возможны на обеих сторонах диска. Это позволяет распылять двухкомпонентные

лаки, например полиэфирные, причем смешение компонентов, по­ даваемых на разные стороны диска, происходит только на кромке диска и в факеле распыления.

Известны, наконец, ручные электромеханические распылители. Обычно они имеют вид ручного пистолета с длинным стволом, снабженным на конце вращающейся чашей, на которую под высо­ ким напряжением (60—100 кв) подается лак или краска. Для питания таких электромеханических распылителей должны приме­ няться передвижные установки, снабженные дозаторами лакокра-

6

Рис. 47. Ручной электрораспылитель и установка для его питания:

электромеханические распылители должны обеспечивать значи­ тельную экономию лакокрасочного материала, сокращение рас­ хода энергии на вентиляцию, улучшение санитарно-гигиенических условий. Тем не менее ручные электрораспылители не получили широкого распространения. Дело в том, что при применении их не реализуется основное преимущество электрического распыления и осаждения лакокрасочного материала — возможность автоматиза­ ции процесса. Вместе с тем несомненным недостатком ручных элек­ тромеханических распылителей по сравнению с ручными пневма­

Основное преимущество контактного способа зарядки по срав­ нению с ионной заключается в большей величине заряда капли.

ется с увеличением Я, R, е, pv-

Характер влияния радиуса капли на величину заряда и массу рассматривался выше. Как и при ионной зарядке, для лучшего распыления и осаждения жидкости на изделии при контактной зарядке желательно тонкое распыление, которое зависит от поверх­ ностной плотности зарядов на капле, напряженности поля, когезионных сил и поверхностного натяжения лакокрасочного мате­ риала. По Е. В. Моисееву, максимальный размер капли, получаю­

Лг и Аз — расчетные постоянные;

Е— напряженность поля.

При большем радиусе капля должна разрываться на более мелкие.

Заряд капли и степень ее диспергирования тем больше, чем больше подаваемое напряжение U. Практически при отделке из­ делий из древесины требуются напряжения от 80 до 140 кв. Имеет значение также и расстояние между распылителем и изделием Я. Отношение И к Я характеризует среднюю напряженность поля:

U

Е,Є Р " н .

Таким образом, напряженность поля растет с уменьшением И.

искровой разряд, что опасно в пожарном отношении. В некоторых случаях излишне большая напряженность может вызывать явле­

и других плохо электропроводящих материалов требуется градиент напряжения в пределах 4—6 кв/см.

Своеобразно влияние на распыление лака радиуса закругления кромки распылителя, с которой происходит стекание заряда. С од­ ной стороны, с уменьшением радиуса должна увеличиваться на­ пряженность и, следовательно, заряд капли, что и находит свое выражение в первом члене вышеприведенного уравнения. С другой стороны, с уменьшением радиуса закругления должно уменьшаться начальное напряжение, соответствующее появлению коронного раз­ ряда, что должно приводить к увеличению разности (U—UK) и с ней к уменьшению величины заряда. Опыт подтверждает, что уменьшение радиуса лишь до известного предела положительно сказывается на качестве распыления. Оптимальной является вели­ чина R, равная 0,2—0,3 мм.

Важное значение имеют электрические свойства распыляемого материала, в частности его диэлектрическая проницаемость є и удельное объемное сопротивление pv- Из приведенных выше фор­ мул видно, что величина заряда капли и максимальный радиус рас­ пыленных капель должны уменьшаться с увеличением є. Таким

малые значения pv также отрицательно сказываются на величине заряда и качестве распыления вследствие утечки тока из-за увели­ чения электропроводности распыляемого материала. Многочислен­ ными опытами НИИТЛП установлено, что для хорошего распы­ ления электрические свойства лакокрасочного материала должны

вает количество подаваемого в распылитель лакокрасочного ма­ териала. По данным НИИТЛП, оно должно находиться в пределах 0,5—1,5 г/мин на 1 см коронирующей кромки распылителя.

Тем или иным способом распыленные и заряженные частицы осаждаются на изделии и, растекаясь, образуют сплошное покры­ тие. Осаждение капли сопровождается стеканием с нее электриче­ ского заряда на изделие и с изделия на землю.

Электрические свойства материала и форма изделия оказы­ вают влияние на полноту и равномерность осаждения и растека­ ния лакокрасочного материала. Осаждение возможно на изделиях из любых материалов, обладающих поверхностной электропровод­ ностью, достаточной для того, что^ы приносимый осаждающимися частицами электрический заряд успел стечь с изделия. Как пока­ зывает опыт, оптимальной является поверхностная электропровод­

влажности стеканне заряда ухудшается, а следовательно, ухуд­ шается осаждение лакокрасочного материала и требуются спе­ циальные меры для повышения поверхностной электропроводности древесины. Такими мерами могут быть выдерживание изделия в атмосфере насыщенного водяного пара, нанесение на его по­ верхность специального токопроводящего состава или токопрово-

эфира и высших жирных спиртов. Алкамон наносят на поверх­ ность изделия тонким слоем (в виде 7—10%-ного раствора в уайтспирите) распылением или другими способами. После 5—10-минут­ ной сушки тонкая пленка алкамона сообщает древесине необхо­ димую поверхностную проводимость. Недостаток этого способа — значительные затраты растворителя (уайт-спирита) и связанная с этим пожароопасность. Более целесообразно применение токопроводящих грунтовок, которые могут отличаться от обычных грун­

оставшийся ворс поляризуется и ориентируется по линиям электри­ ческого поля, что может привести к образованию обратной короны у поверхности изделия, отталкиванию частиц лакокрасочного ма­ териала и ухудшению качества покрытия. В этой части грунтова­ ние также может играть положительную роль.

При многослойном покрытии имеет значение не только поверх­ ностная электропроводность древесины, но и электропроводность ранее нанесенных слоев. Электропроводность большинства лако­ красочных материалов уменьшается по мере высыхания, поэтому каждый новый слой следует наносить после такой степени подсуш­ ки ранее нанесенного, при которой электропроводность изделия имеет оптимальное значение. Для первого слоя лакаМЧ-52, напри­ мер, это достигается после 15 мин выдержки при комнатной тем­ пературе (18—23° С) или после 5 мин сушки при 60° С.

Для распыления в электрическом поле применяют лакокрасоч-

ные материалы, растворители которых не образуют взрывоопасных паровоздушных смесей. В деревообработке чаще всего пользуются алкидно-мочевинными и полиэфирными лаками.

Оптимальный режим распыления и осаждения лака в элект­ рическом поле следует подбирать экспериментальным путем для каждого случая в зависимости от вида лака, требуемой произво­ дительности конвейера, вида и размера изделий и др. Процесс должен происходить в специальных камерах, исключающих воз­ можность поражения обслуживающего персонала током высокого напряжения.

В качестве источника питания применяют специальные генера­ торы постоянного тока высокого напряжения или высоковольтные выпрямительные устройства, трансформирующие однофазный пе­ ременный ток промышленного напряжения до напряжения 140 кв и выпрямляющие его.

Чтобы обеспечить постоянное количество подаваемого на рас­ пылители лакокрасочного материала, применяют специальные на­ сосные установки — дозаторы, которые настраивают на определен­ ную производительность.

Наибольший интерес представляет применение электростатиче­ ского осаждения лаков и красок для изделий решетчатой конструк­ ции, на которых при других способах нанесения трудно избежать больших потерь лакокрасочных материалов. В деревообработке впервые этот способ стали применять в производстве стульев.

Распылители должны быть расположены в камере так, чтобы было обеспечено нанесение лака на все поверхности при примерно оптимальных параметрах режима нанесения (расстояние до рас­ пылителя, расхода лака и т. д.).

Один из возможных вариантов расположения распылителей (дисковЬго и двух чашечных) для лакирования стульев показан на рис. 48. Чашечный распылитель 1 предназначен для нанесения лака на переднюю поверхность спинки стула, чашечный распыли­ тель 2— для лакирования сиденья стула и дисковый, совершаю­ щий вертикальные возвратно-поступательные движения, распыли­ тель 3— для нанесения лака на остальные поверхности стула, поворачивающегося вокруг своей оси при огибании дискового рас­ пылителя.

Основные преимущества электростатического способа нанесе­

сокращение потерь на туманообразование и пролетание частиц

снижение расхода электроэнергии на вентиляцию камер и со­ кращение кратности воздухообмена в цехах (расход электроэнер­ гии непосредственно на распыление и осаждение частиц лака очень мал из-за небольшой силы тока газового разряда);

автоматизация процесса лакирования и окраски.