Aktualności i przegląd rynku

Różnorodne warianty nakładania powłok lakierniczych z lakieru wodnorozcieńczalnego za pomocą rozpylacza wysokoobrotowego ze wspomaganiem elektrostatycznym

Branża lakiernicza znajduje się już od dłuższego czasu w fazie przeobrażeń spowodowanych koniecznością odpowiedniego dostosowania swoich technik produkcyjnych, względnie nowo budowanych instalacji i linii technologicznych, do aktualnie obowiązujących regulacji i dyrektyw.

Tak zwane dyrektywy VOC (dyrektywa Unii Europejskiej o rozpuszczalnikach z 11.03.1999) oraz wzrastające wymogi jakościowo-cenowe względem wyrobów powlekanych doprowadziły do tego, że linie lakiernicze stają się coraz to większe i bardziej złożone. Przeobrażenia te dotyczą nie tylko branży samochodowej i pracujących na jej potrzeby dostawców, lecz również przemysłu jako całości a także szerokiego spektrum substratów, stosowanych lakierów oraz kryteriów jakościowych. Konsekwencją wspomnianych wyżej wymogów są następujące kwestie wymagające rozwiązania:

b) zmiany rodzaju stosowanego lakieru: z lakierów rozpuszczalnikowych na lakiery wodnorozcieńczalne,

c) stworzenia kombinacji złożonej z rozwiązań a) i b).

Złożoność wyżej wspomnianej zmiany technologii wymaga dokładnej analizy istniejącej sytuacji oraz uwzględnienia warunków brzegowych celem zoptymalizowania konfiguracji linii technologicznej powstałej w wyniku opisanych przeobrażeń.

W dalszej części niniejszego opracowania przedstawiono rozwiązania alternatywne będące do dyspozycji przy nakładaniu powłok z lakierów wodnorozcienczalnych metodą elektrostatycznego lakierowania za pomocą rozpylacza wysokoobrotowego oraz różnorodne uwarunkowania mające wpływ na wspomnianą wyżej technologię.

Pierwszy krok winno stanowić sprecyzowanie celów związanych z nową linią technologiczną. Kroki te muszą być przejrzyście sformułowane oraz dokładnie przeanalizowane. Często, już w wyniku pierwszej analizy, okazuje się w pierwszym momencie, że postawione cele są nie do zrealizowania, gdyż - przy uwzględnieniu istniejących warunków ramowych - nie dają się one w żaden sposób pogodzić z możliwościami technicznymi wykonania konkretnej linii technologicznej. Również często brak jest wystarczających środków finansowych koniecznych do zrealizowania takiego zakresu inwestycji, jaki się zaplanowało, co w konsekwencji narzuca konieczność dostosowania wielkości wskaźników wynikających z ekonomiki przemysłu. Przy określaniu celów główną rolę odgrywa analiza racjonalnego potencjału. Najważniejszym parametrem branym pod uwagę są w tym przypadku straty lakieru w linii lakierniczej powstające w trakcie doprowadzania lakieru do całego układu, zmiany lakieru na inny oraz nanoszenia powłok lakierniczych podczas samego procesu technologicznego. Straty lakieru podczas nanoszenia powłok lakierniczych określa się miarodajnie za pomocą współczynnika wydajności nakładania powłoki lakierniczej (WNP). Osiągnięcie wysokiej wartości wspomnianego współczynnika WNP jest zatem sprawą najbardziej priorytetową, gdyż prowadzi to do znacznych oszczędności materiału, jak również zmniejsza nakłady na usuwanie odpadów. Różnorodne badania udowodniły, że najlepsze efekty uzyskuje się przy stosowaniu technologii elektrostatycznego wspomagania procesu nakładania powłok lakierniczych [1]. Na rysunku 1 zestawiono różniące się od siebie jakościowo wartości współczynnika wydajności nakładania powłoki lakierniczej (WNP) dla różnych procesów nakładania powłok lakierniczych.

W tym przypadku rozważa się raczej technologie nakładania powłok z lakierów będących przewodnikami (lakierów przewodzących), jakimi są z reguły lakiery wodnorozcieńczalne. Dla tego typu powłok lakierniczych muszą być spełnione następujące wymagania: wysoki współczynnik wydajności nakładania powłoki, substrat przewodzący lub substrat izolujący, automatyczna wymiana lakieru, napełnianie instalacji lakierem bez konieczności przerywania procesu produkcji. Spełnienie tych wymogów warunkuje między innymi wykorzystanie efektu oddzielenia potencjałów. Systemy oddzielenia potencjałów zapobiegają zwarciom pomiędzy uziemionymi zbiornikami lakieru i dyszami rozpylającymi znajdującymi się pod wysokim napięciem.

Podstawy i założenia

Jednakże przed przedstawieniem procesu oddzielania potencjałów i innych stosowanych rozpuszczalników, celowym jest omówienie technologii nakładania powłok lakierniczych z lakierów rozpuszczalnikowych z wykorzystaniem metody elektrostatycznego wspomagania procesu technologicznego. Zasadniczy przebieg procesu nakładania powłoki tą metodą przedstawia rysunek 2. Dozowanie lakieru (nie przedstawione na rysunku) następuje z uziemionego zbiornika. Dozownik, za pomocą którego lakier kierowany jest do rozpylacza, posiada również potencjał ziemi (potencjał zerowy). Sam rozpylacz znajduje się pod wysokim napięciem (80-90 kV), co powoduje naładowanie poprzez dzwon będącego z nim w kontakcie lakieru (ładowanie kontaktowe). Naprzeciw rozpylacza umieszczony jest uziemiony przedmiot, na który ma być nanoszona powłoka lakiernicza. W ten sposób pomiędzy rozpylaczem i wspomnianym przedmiotem zostaje wytworzone pole elektrostatyczne kierujące rozpylone, naładowane krople lakieru na uziemiony przedmiot i następnie osadzające je na jego powierzchni. W procesie tym można również nanosić powłoki lakiernicze na te powierzchnie, które są odwrócone w stosunku do rozpylacza (obejma). Wytworzone i utrzymywane przez cały czas trwania procesu pole elektrostatyczne umożliwia uzyskanie znacznie większego stopnia współczynnika wydajności nakładania powłok lakierniczych (WNP) w porównaniu z konwencjonalnymi metodami nanoszenia tychże powłok. Wzrastający udział lakierów wodnorozcieńczalnych w stosunku do lakierów rozpuszczalnikowych wymaga również zmiany metody postępowania w odniesieniu do rozpylacza, jak również samego umiejscowienia kropli lakieru na powierzchni przedmiotu poddawanego obróbce lakierniczej. Lakiery wodnorozcieńczalne nie mogą, ze względu na swoje wysokie przewodnictwo, przelatywać powyżej naładowanych styków znajdującego się pod wysokim napięciem rozpylacza, gdyż wytworzony „mostek elektryczny” spowodowałby w takim przypadku zwarcie z uziemionym zbiornikiem lakieru.