Выбор типа краскораспылителя для нанесения водоразбавляемых автомобильных красок и возможная модернизация его конструкции



В статье проводится анализ конструкций существующих окрасочных пистолетов и технологий нанесения краски, выявление лучших позиций по каждому исследуемому направлению. Осуществляется выбор метода усовершенствования конструкции краскораспылителя.

Ключевые слова: воздушный поток, красочный туман, окрасочный пистолет, технология распыления, окрашиваемая поверхность, сжатый воздух, краска, водная основа, воздушное сопло, высокая производительность, закрученный воздушный поток, лакокрасочный материал, пневматическое распыление, высокий расход воздуха, наружный конус головки, LVMP, помощь краскораспылителя, расход краски, технология нанесения покрытия, распыляемый материал, отверстие.

Актуальность изучения и разработки вопроса подбора окрасочного пистолета для водоразбавляемых автомобильных красок, заключается в перспективном расширении области применения данных красок, вследствие ужесточения законодательства по охране окружающей среды и целесообразном улучшении качества условий труда мастеров-колористов.

Целью статьи стоит анализ существующих видов краскораспылителей, технологий нанесения покрытия. Приоритетным вопросом является выбор окрасочного пистолета, подходящего для работы с красками на водной основе и его последующим усовершенствованием в сфере сервисного окрашивания автомобилей и тюнинг-ателье.

Нанесение лакокрасочного материала (ЛКМ) на окрашиваемую поверхность осуществляется методами струйного облива, аэрозольным и пневматическим распылением, электроосаждением и выбирается с учетом производственных условий, экономической рациональности, вида окрашиваемой детали, ее габаритов и требований к готовому покрытию.

Пневматическое распыление является одним из распространенных методов нанесения ЛКМ и осуществляется с помощью краскораспылителя, работа которого заключается в воздействии потока сжатого воздуха, поступающего из форсунки, на струю распыляемого материала, выходящего из отверстия, соосно размещенного внутри головки материального сопла. Может быть с подогревом и без подогрева лакокрасочного материала.

Электростатическая окраска осуществляется путем нанесения ЛКМ на поверхность с помощью краскораспылителя, принцип работы которого основан на законе Кулона: в процессе распыления происходит соприкосновение ЛКМ с электродом, находящегося на распылителе краски, в результате чего краска получает отрицательный высоковольтный заряд, а заряженные частицы направляются по линиям электростатического поля к заземленному изделию.

Краскораспылитель является приспособлением для распыления ЛКМ под давлением, на выходе из которого материал рассеивается мелкими «каплями», создавая красочный факел.

По принципу подачи краски окрасочные пистолеты делятся на:

− ручные — в них смесь нагнетается с помощью рукоятки;

− пневматические, подключаемые к внешнему компрессору;

− электрические, работающие от бытовой сети ~220 В.

Далее, в таблице 1, рассмотрим качество переноса краски в зависимости от технологии нанесения покрытия.

Таблица 1

Сравнительная таблица подбора краскопульта

№	Системы распыления окрасочных пистолетов	Преимущества	Недостатки
1	ручной	- невысокая цена — простая конструкция, надежность — отсутствие необходимости в подключении к электрической сети или компрессору — наличие удлиненного распылителя	— имеет невысокую производительность — требует, как минимум одного помощника — подходит не для всех видов ЛКМ
2	пневматический
2.1	HP	— широкий факел распыла — равномерное нанесение краски — увеличение скорости проведения работ — небольшой расход воздуха от 100 до 300 л/мин	- большие потери краски при работе — при работе поток воздуха образует воздушные вихри
2.2	HVLP	- дополнительных работ после покраски не требуется — хороший процент переноса краски — до 65–70 % — высокое качество окрашенной поверхности — хорошие экологические показатели — дают минимум тумана — способен сохранять постоянную форму факела в течение всего рабочего процесса	- скорость движения воздуха с частицами краски значительно ниже — значительный расход воздуха — требуется воздух высокого качества — потребность в малом расстоянии между краскопультом и окрашиваемой поверхностью — требуется высокое мастерство для избежания подтеков
2.3	LVLP	- высокий процент переноса краски — до 80–95 % — небольшой расход воздуха — 15–350 л/мин — невысокая стоимость — высокая производительность — высокая скорость работы — высокая точность нанесения — устойчивость к перепадам давления — широкий, равномерный факел распыла — нет вибраций и турбулентных завихрений — малое образование туманного облака	— не выявлено
2.4	HTE	-умеренное потребление воздуха (приблизительно 290–340 л/мин) —эффективность переноса ЛКМ более 70 % —простота и легкость обслуживания —стойкость к агрессивным растворителям и разбавителям —наличие специальной распыляющей головки H2O для красок на водной основе	— нет информации
2.5	RP	- подходит для нанесения всех видов ЛКМ, в особенности для тех, которые с пониженным содержанием растворителя — широкий факел распыла — тончайшее распыление и финишное покрытие — требует меньше сжатого воздуха	- большая засоренность окрашиваемой поверхности — достаточно тяжело красить в жаркое время года или в горячей камере — повышенный расход ЛКМ — 55 % — высокий опыл при покраске переходом
2.6	LVMP	- отличаются высокой производительностью, что характерно для технологии среднего давления — относительно низкое потребление сжатого воздуха около 270 л/мин. — окрашивание с большей скоростью и более чем 65 % эффективностью переноса, с экономией 20–30 % по сравнению с обычными краскораспылителями	— нет информации
3	электрический
3.1	воздушный	- факел стабильной формы — снижает требования к промывке инструмента — пониженный расход краски — высокая производительность — тонкое, идеальное покрытие	- высокий расход воздуха — при недостаточной квалификации легко допустить образование потеков — инструмент сильно пылит из-за высокого расхода воздуха — невозможно производить покраску в замкнутом объеме — повышенное образование красочного тумана
3.2	мембранный работающий от электрической сети	- экономия ресурсов — получение равномерного, гладкого слоя — разные типы сопел обеспечивают универсальность устройства — простота эксплуатации — идеален для вязких материалов — не образует красочного тумана	- факел имеет нестабильную форму, что снижает качество покраски — риск образования подтеков — невысокое качество окрашиваемой поверхности — инструмент требует тщательной промывки с расходом большого количества растворителя
		- возможность подобрать краскопульт необходимой мощности — срок беспрерывной работы ограничен только возможностями электродвигателя		- для работы в местах без центрального энергоснабжения нужен генератор — мобильность оператора ограничена длиной сетевого шнура — провод может скручиваться и мешать работе
3.3	работающий от аккумулятора	- полное отсутствие проводов — нет привязки к розетке и оператор может перемещаться как угодно без опасения запутаться в сетевом шнуре — при необходимости можно подключать краскопульт к сети		- за счет батареи такой краскопульт ощутимо тяжелее — время автономной работы обычно ограничено 20–30 минутами — нет возможности сделать автономный краскопульт высокой мощности — дороже сетевых моделей

Перспективным вариантом, применимым для сферы окрашивания автомобилей водоразбавляемыми красками, в рамках СТО и тюнинг-ателье, является профессиональный пневматический краскопульт с технологией распыления «LVLP». Данный тип соответствует последнему слову техники и является самым современным на рынке. Коэффициент переноса краски на окрашиваемую поверхность составляет 95 %, а также высокая скорость работы и точность нанесения делает аппарат незаменимым инструментом мастера-колориста.

Выбор основан на том, что ручной окрасочный пистолет не всегда может справиться с большими объемами работ, а электрический: со встроенной турбиной — не обладает регулировкой воздушного потока, должным диаметром дюзы, подходящей для жидкой краски, с выносной турбиной — не обладает регулировкой давления подачи воздуха, что вызывает шагрень и неравномерное окрашивание.

Технология нанесения краски электростатическим методом не является новой, но в России она не получила должного распространения. Ее преимущества заключаются в том, что происходит хорошая экономия краски, практически нет красочного тумана, что позволяет проводить окрасочные работы в помещении. Но всеми этими преимуществами обладает и пневматический краскопульт с технологией «LVLP», который был выбран вследствие сравнительного анализа. Существенным недостатком, несмотря на пригодность к водоразбавляемой краске, является то, что краска должна быть с определенным показателем электропроводности, если показатель выше или ниже, его надо изменить так, чтобы он стал подходящим. Сложность заключается в приобретении краски, с определенным значением сопротивления электрическому току, на территории России. Также должно быть качественное заземление на участке, где планируются работы, этот вопрос касается и амуниции колориста. Технология перспективная, но требует определенных знаний, навыков и опыта, что накладывает ограничение на поиск специалистов.

Был проведен подбор моделей краскораспылителей с выбранной конструкцией и технологией распыления, подходящих для осуществления работ, производимых с использованием краски на водной основе. На базе четырех моделей разных производителей были перечислены основные свойства качества, исходя их 100 % соотношения определена их весомость и выполнена соответствующая оценка (таблица 2). Из этой таблицы видно, что образцом, набравшим максимальную оценку среди своих конкурентов, является краскораспылитель китайского производства модели «Eco SG-30L14».

Несмотря на практически совершенную технологию нанесения краски — «LVLP», образец предлагается дооснастить насадкой для экстрамелкодисперсного распыления, которое впоследствии повысит качество получаемого лакокрасочного покрытия.

Таблица 2

Оценка качества пневматических краскораспылителей

№ п/п	Наименование свойств качества	Весомость свойств	Eco SG-30L14 (Китай)			GREEN NEW INTERTOOL PT-0132 (Украина)			GAV RECORD 9725 (Италия)			Metabo FSP 600 (Тайвань)
			Абсолютный показатель	Относительный показатель	Показатель качества	Абсолютный показатель	Относительный показатель	Показатель качества	Абсолютный показатель	Относительный показатель	Показатель качества	Абсолютный показатель	Относительный показатель	Показатель качества
1	диаметр дюзы, мм	0,2	1,4	0,86	0,17	1,3	0,92	0,18	1,2	1,00	0,20	1,3	0,92	0,18
2	вес, кг	0,05	0,8	0,88	0,04	0,9	0,78	0,04	0,8	0,88	0,04	0,7	1,00	0,05
3	емкость бачка, л	0,08	0,6	1,00	0,08	0,6	1,00	0,08	0,6	1,00	0,08	0,6	1,00	0,08
4	рабочее давление, атм.	0,07	1,5	0,39	0,03	1,5	0,39	0,03	3,8	1,00	0,07	1,6	0,42	0,03
5	расход воздуха, л/мин	0,15	175	0,78	0,12	200	0,68	0,10	250	0,54	0,08	136	1,00	0,15
6	стоимость	0,45	1 900	1,00	0,45	4875	0,39	0,18	10 091	0,19	0,08	12 299	0,15	0,07
Σ		1	_	_	0,89	_	_	0,61	_	_	0,56	_	_	0,56

Прибегнем к выбору метода усовершенствования его конструкции.

Целью модернизации является повышение мелкодисперсности распыляемого материала путем усовершенствования форсунки пневматического окрасочного пистолета «Eco SG-30L14».

Был осуществлен поиск, анализ и подбор патента пригодного для совершенствования имеющейся конструкции.

Патент № 2 113 916 «Насадка для краскораспылителя» [1].

Недочетом конструкции окрасочного пистолета «Eco SG-30L14» является недостаточная эффективность получения экстрамелкодисперсного красочного тумана вследствие переноса ЛКМ на окрашиваемую поверхность.

Технической задачей патентной насадки является повышение эффективности распыления.

Разработка патента № 2 113 916 основывается на том, что насадка содержит в себе корпус с камерой, трубку подачи жидкости с головкой в виде двухстороннего конуса, отверстия для выпуска жидкости и охватывающее трубку воздушное сопло, согласно чему отверстия для подачи краски выполнены в наружном конусе головки, а на внутреннем — выполнена кольцевая резонирующая канавка. В стенке конуса насадки вдоль его оси выполнены дополнительные отверстия для прохода воздуха.

Сжатый воздух от компрессора под давлением 1,5–2 атм. Пройдя тангенциальные отверстия, закрученный воздушный поток попадает в камеру и, проходя между конусообразными поверхностями корпуса воздушного сопла и внутренним конусом головки, не теряет резко скорость истечения, а, попадая на резонирующую канавку, получает дополнительно колебание, волны которого распространяются поперек воздушного потока. В зоне наружного конуса головки образуется вакуум, что содействует истечению краски, которая захватывается вихревым потоком воздуха, а резонирующие колебания дополнительно измельчают ее до дисперсного состояния. Одновременно воздушный поток проходит через отверстия в корпусе. Краска, поступающая по каналу трубки к отверстиям, закручивается потоком воздуха, частицы ее дополнительно размельчаются и перемещаются равномерным факелом в окружении закрученного воздушного потока [1].

С помощью винта регулируется величина вакуума за счет подачи воздуха извне, а следовательно, и расход краски. Форма факела регулируется поворотом насадки [1].

Благодаря этому насадка позволяет в разы повысить и без того эффективное распыление, обеспечив качественное покрытие с минимальным расходом краски. Что подтверждает целесообразность применения изобретения в качестве основы для усовершенствования нашего образца.

Результатом рассмотрения вопросов, отраженных в данной статье, может являться рекомендация применения пневматического краскораспылителя с технологией распыления «LVLP» доработанной конструкции, которая поможет еще больше сократить расход краски, уменьшить окрасочный туман и, как следствие, загрязняемую поверхность, сократить статьи экономических расходов.

Литература:

1. Патент РФ № 2 113 916 С2, 28.04.1993. Насадка для краскораспылителя // Патент России № 2 113 916. 1998 Бюл. № 25. / Самановских В. А., Самановских Н. А.