Korrekte Erdung für Pulverbeschichtung

Pulverbeschichtung Elektrostatik

Pulverbeschichtet

Pulverbeschichtung ist ein Verfahren zum Auftragen einer elektrisch geladenen Pulverfarbe auf ein geerdetes Metallprodukt., z.B, Aluminiumprofil. Das Pulver wird elektrostatisch vom Produkt angezogen und setzt sich in einer dünnen Schicht auf dessen Oberfläche ab. Dann wird das Produkt zusammen mit der aufgetragenen Pulverschicht in einen Ofen gegeben, wo dieses Pulver zu einer starken und haltbaren Beschichtung "gebacken" wird.

Pulverladung

In den meisten elektrostatischen Lackiersystemen werden Pulverpartikel durch eine Koronaentladung aufgeladen (Abbildung 1). Das abgewogene Pulver wird mit Druckluft zum Ausgang der Spritzpistole geführt. Hier befindet sich die sogenannte Aufladeelektrode., das ist unter dem hohen (up 100 Kilovolt) elektrische Spannung, normalerweise negativ. An der Spitze dieser Elektrode entsteht ein Bereich mit einer großen Anzahl negativer freier Ionen - Koronaentladung oder "Corona". Pulverpartikel passieren diesen Bereich, fangen diese freien negativen Ionen ein und erhalten dadurch eine negative Ladung. Die Kräfte des elektrischen Feldes und des Druckluftstroms drücken diese geladenen Pulverpartikel in Richtung des gemahlenen Produkts..


Bild 1 - Prinzip des elektrostatischen Pulversprühens nach Methode “Krone” [1]

Ablagerung von Pulver auf dem Produkt

Die meisten Materialien, verwendet für Pulverbeschichtungen, sind starke Dielektrika. Wenn sich solch ein geladenes Pulverteilchen einer Metalloberfläche nähert, z.B, Aluminiumprofil, es induziert eine Ladung derselben Größe im Metall, aber entgegengesetzte Polarität (Abbildung 2) [2].


Bild 2 - Spiegelladung [2]

Das ist weil, dass unter dem Einfluss der negativen Ladung der Pulverpartikel die Leitungselektronen im Inneren des Metallprodukts von seiner Oberfläche abgestoßen werden und durch den elektrischen Erdungskreis zur Erde gehen. Nahe der Produktoberfläche bildet sich ein Bereich mit positiver Überladung excess, gleich groß wie die negative Ladung der Pulverpartikel.

Spiegelladung und Masse

Diese positive Ladung wird "Spiegelladung" genannt.. Diese beiden Ladungen gleicher Größe und entgegengesetzter Polarität liegen sich auf beiden Seiten des Metalls gegenüber, z.B, Aluminium, Oberfläche. Sie ziehen sich gegenseitig an und halten ein Pulverpartikel auf einer Metalloberfläche [2].

Für die schnelle Bildung einer Spiegelladung müssen freie Elektronen schnell und frei “wirf raus” vom Produkt bis zum Boden. Deshalb ist eine gute Erdung bei der elektrostatischen Pulverbeschichtung so wichtig..

Was ist eine gute Erdung?

Schlechte Erdungsprobleme

Viele Probleme, die auf der Pulverbeschichtungsanlage entstehen, entstehen durch unzureichende Erdung des lackierten Produkts oder dessen vollständiges Fehlen. Zu solchen Problemen gehören, einschließlich, die folgenden [3]:

  • Beschichtungs-Heterogenität von Produkt zu Produkt, von Aussetzung zu Aussetzung, von Schicht zu Schicht
  • Übermäßiger Farbverbrauch oder Schwankungen im Farbverbrauch
  • Übermäßige Farbhaftung an Geräten
  • Die Notwendigkeit einer ständigen Anpassung der technologischen Parameter der Färbelinie.

Wie sich die Erdung auf die Qualität auswirkt

Wenn das zu lackierende Produkt, die in die elektrostatische Pulversprühkammer eintritt, hat eine unzureichende Erdung, dann treten folgende charakteristische Phänomene auf [3]:

  • Das Produkt ist nicht in der Lage, geladene Pulverpartikel effektiv anzuziehen, dadurch ist die Lackschicht zu dünn.
  • Das Produkt wird zu einer Art Kondensator, die negative Ladung ansammelt. Daher beginnt das Produkt, die geladenen Partikel des Pulvers abzustoßen.. Aufladen, was im Produkt enthalten ist, kann elektrische Entladungen verursachen, die unter bestimmten Bedingungen zu einem Brand führen können.
  • Das geladene Pulver sucht nach den nächstgelegenen geerdeten Objekten und wird von diesen angezogen (die Wände der Sputterkammer, Ausstattung und Boden).

Ursachen für unzureichende Erdung

Die Suche nach möglichen Ursachen für eine schlechte Erdung der lackierten Produkte besteht in der Beantwortung folgender Fragen [3]:

  • Ist das Fördersystem beim Durchfahren der Elektrostatik-Spritzkabine sicher geerdet?
  • Werden Produkte regelmäßig geerdet, bevor sie die elektrostatische Spritzkabine betreten?
  • Применяется ли токопроводящая смазка для смазывания роликов конвейера? Находятся ли ролики конвейера в контакте с направляющим рельсом при прохождении через камеру электростатического напыления?
  • Как часто чистят элементы цепи конвейера (встроенные чистящие щетки, периодическая чистка, замена)?
  • Защищены ли точки контакта подвесок и крюков от налипания краски? Какой метод применяется для чистки контактов подвесок и крюков, а также подвесок в целом?

Безопасное заземление

Одной из важных функций заземления является обеспечение безопасности, einschließlich, пожарной. Так, z.B, инструкция Американской Национальной противопожарной ассоциации (NFPA) устанавливает, что окрашиваемое изделие при подключении на землю должно иметь электрическое сопротивление не более 1 МОм. Один «мегаом» равняется миллиону «омов», что является немалым количеством электрического сопротивления. Это требование исходит из условий безопасности, чтобы надежно обеспечивать отсутствие источников воспламенения для распыленного (атомизированного) порошка [4].

Неокрашенные металлические изделия, einschließlich, алюминиевые профили, чистые крюки и подвески, чистый конвейер имеют малое электрическое сопротивление, так все они являются хорошими проводниками. То, что портит этот идеальный путь электрического заряда от детали к заземлению – это:

  • налипание краски на точки контакта изделия, подвески и конвейера;
  • загрязнение роликов, цепей, шарниров и соединений конвейера.

Все эти точки контакта вместе и должны быть способны обеспечивать электрическое соединение изделия с землей при сопротивлении не более 1 МОм.

Проверка заземления

Мегаомметр для измерения заземления

Прибором, который применяют для измерения непрерывности электрической цепи до изделия до заземления, является омметр, который имеет мегаомную шкалу. Этот прибор может быть обычным вольт-омметром или мегаомметром (мегометром). Для измерения электрического сопротивления электрических цепей обычный вольт-омметр применяет источник питания низкого напряжения (около 9 вольт). Этого прибора вполне достаточно для проверки обычной электрической цепи, однако он не годится для проверки заземления системы порошкового окрашивания [4].

Мегаомметр первоначально был разработан для проверки обмотки электродвигателй и изоляции проводов. Этот прибор лучше подходит для контроля заземления системы порошкового окрашивания, так как его источник питания обычно дает напряжение 250, 500 или 1000 вольт. Это более высокое напряжение обеспечивает необходимую силу тока, которая требуется для измерения сопротивления цепи до заземления в системах порошкового окрашивании [4].

Перед тем, как применять этот мегаомметр, необходимо внимательно прочитать инструкцию по его эксплуатации и строго ей следовать, что бы избежать удара электрическим током, а также обеспечить получение правильных результатов измерения электрического сопротивления. Для проверки заземление во всей системе порошкового окрашивания обычно применяют два достаточно длинных медных провода и два зажима типа «крокодил».

Как проверяют заземление

В первую очередь, важно проверить заземление здания, Sichergehen, что вы имеете нормальную цепь заземления. Чтобы проверить точку подсоединения к заземлению, нужно соединить один провод со стержнем заземления, а другой провод к вашей точке подсоединения к заземлению. Этой точкой подсоединения к заземлению может быть, z.B, опорная стальная конструкция конвейера или любое металлическое устройство, которое соединено с землей.

Чтобы проверить сопротивление заземления подсоединяют один тестовый провод к проверенному заземлению здания, а другой – к изделию, установленному на подвеске системы порошкового окрашивания (рисунок 3а). С точки зрения безопасности это показание сопротивления заземления должно быть не более 1,0 МОм. Это сопротивление заземления, которое включает всю цепь: изделие, подвески, шарниры и все компоненты конвейера.

Если сопротивление заземления превышает 1,0 МОм, то нужно перенести тестовый провод от изделия и подсоединить его к следующему элементу этой «электрической цепи»контакт подвески (рисунок 3б).

Если показание прибора будет все еще выше 1,0 МОм, то нужно продолжать тестировать каждую следующую точку контакта этой цепи – кронштейны, ролики, цепи, направляющие и т. п., пока не будет получен положительный результат измерения сопротивления заземления (рисунок 3в).

aber

б

im
Bild 3 – Замеры электрического сопротивления заземления:
а – на изделии, б – на подвеске, в – на конвейере

Выполняя последовательно эти действия, можно точно определить, где пропадает заземление, и какая часть системы порошкового окрашивания требует чистки и технического обслуживания.

Технологическое заземление

Наиболее важная технологическая проблема, которая возникает при плохом заземлении – это неравномерная или недостаточная толщина порошкового покрытия. Außerdem, при плохом заземлении слой краски на различных изделиях подвески будет различаться, а участки поверхности с клетками Фарадея становится еще труднее покрыть краской. Außerdem, кромки профилей также могут иметь проблемы с покрытием.

Другой проблемой плохого заземления является низкая эффективность первичного осаждения порошка на изделие. Поскольку порошок «не хочет» притягиваться к изделию с достаточно высокой скоростью, то количество порошка, который не смог осесть на изделие и вернулся на рекуперацию, будет значительно выше, чем в случае, когда обеспечивается хорошее заземление.

Какое же сопротивление заземления является оптимальным с точки зрения технологии? Инструкция компании Nordson [5] устанавливает требования для сопротивления заземления для систем порошкового окрашивания с учетом условий не только безопасности, но и технологичности (рисунок 4) [5]:

  • Применяемый прибор: мегаомметр (мегометр) на 500 В или 1000 IM.
  • Периодичность контроля: ежедневно.
  • Требуемые показания:
    Идеально: 0 Ом
    Приемлемо: от 200 zu 300 Ом
    Необходимы корректирующие действия: ≥ 1,0 МОм.

Bild 4 – Контрольное измерение сопротивления заземления
системы порошкового окрашивания [5]

Таким образом:

  • оптимальными показаниями сопротивления заземления с точки зрения эффективности технологии является интервал от 0 zu 300 Ом;
  • предельно допустимым с точки зрения безопасности является показание сопротивления заземления 1,0 МОм.

Как поддерживать надежное заземление?

  • Неокрашенные металлические изделия, z.B, алюминиевые профили, являются естественным образом токопроводящими.
  • Наиболее частой причиной плохого заземления являются загрязненные контакты подвесок. Вся подвеска в целом может быть окрашена, но точки контакта (с обоих концов профиля) должны быть достаточно чистыми, чтобы проводить электричество для обеспечения заземления.
  • Компоненты конвейера, через которые проходит цепь заземления, также требует регулярной чистки. Загрязненные рычаги, ролики, цепи, направляющие и т. P. могут быть причиной недостаточного заземления окрашиваемого изделия.

Quellen:

  1. Application Variables for Powder Coating Systems / Ken Kreeger – Nordson Corporation – 1994
  2. Electrostatic Phenomena in Powder Coating / S. Guskov – Nordson Corporation – 2017
  3. Electrostatics: Better Understanding for Better Results /John Tomaro -Nordson Corporation – 2004
  4. Finding Solid Ground / N. Liberto – Powder Coating, September 2011
  5. Electrostatic System Installation, Checks, and Troubleshooting. Customer Product Manual – Nordson Corporation – 2003

Cm. также Контроль качества порошковых красок: показатели, методы, стандарты – Руководство