Faraday Cage In poedercoating applicatie

Laten we eens kijken wat er gebeurt in de ruimte tussen het spuitpistool en het onderdeel tijdens de elektrostatische poedercoating applicatie procedure. In figuur 1 creëert de hoogpotentiaalspanning die wordt toegepast op de punt van de oplaadelektrode van het pistool een elektrisch veld (weergegeven door rode lijnen) tussen het pistool en het geaarde onderdeel. Dit zorgt voor de ontwikkeling van corona-ontlading. Een grote hoeveelheid vrije ionen gegenereerd door de corona-ontlading vult de ruimte tussen het pistool en het onderdeel. Een deel van de ionen wordt opgevangen door poederdeeltjes, waardoor de deeltjes worden opgeladen. Meerdere ionen blijven echter vrij en reizen langs de elektrische veldlijnen naar het geaarde metalen deel, vermengd met poederdeeltjes voortgestuwd door de luchtstroom.

Zoals eerder vermeld, heeft een wolk van geladen poederdeeltjes en vrije ionen gecreëerd in de ruimte tussen het spuitpistool en het onderdeel een cumulatief potentieel dat ruimtelading wordt genoemd. Net zoals een donderwolk een elektrisch veld creëert tussen zichzelf en de aarde (wat uiteindelijk leidt tot bliksemontwikkeling), creëert een wolk van geladen poederdeeltjes en vrije ionen een elektrisch veld tussen zichzelf en een geaard onderdeel. Daarom bestaat in een conventioneel corona-oplaadsysteem het elektrische veld in de onmiddellijke nabijheid van het oppervlak van het onderdeel uit velden die worden gecreëerd door de oplaadelektrode van het kanon en de ruimtelading. De combinatie van deze twee velden vergemakkelijkt poederafzetting op het geaarde substraat, wat resulteert in een hoge overdrachtsefficiëntie. Positieve effecten van de sterke elektrische velden die worden gecreëerd door conventionele corona-oplaadsystemen zijn het meest uitgesproken bij het coaten van onderdelen met grote, vlakke oppervlakken bij hoge transportsnelheden. Helaas kunnen sterkere elektrische velden van corona-oplaadsystemen in sommige toepassingen negatieve effecten hebben. Bij het coaten van onderdelen met diepe uitsparingen en kanalen, komt men bijvoorbeeld het kooi-effect van Faraday tegen (zie figuur 2). Wanneer een onderdeel een uitsparing of een kanaal op het oppervlak heeft, zal het elektrische veld het pad volgen van de laagste soortelijke weerstand naar aarde ( dwz de randen van een dergelijke uitsparing). Omdat het grootste deel van het elektrische veld (van zowel het pistool als de ruimtelading) zich concentreert op de randen van een kanaal, zal de poederafzetting in deze gebieden aanzienlijk worden verbeterd en zal de poedercoatinglaag zich zeer snel opbouwen.

Helaas zullen er bij dit proces twee negatieve effecten optreden. Ten eerste hebben minder deeltjes de kans om de uitsparing in te gaan, omdat poederdeeltjes sterk worden "geduwd" door het elektrische veld naar de randen van de kooi van Faraday. Ten tweede zullen vrije ionen die worden gegenereerd door de corona-ontlading veldlijnen naar de randen volgen, de bestaande coating snel verzadigen met extra lading en leiden tot een zeer snelle ontwikkeling van terug-ionisatie. Eerder is vastgesteld dat poederdeeltjes aerodynamisch en zwaartekracht overwinnen krachten en worden afgezet op het substraat, moet er een voldoende sterk elektrisch veld zijn om bij het proces te helpen. In figuur 2 is het duidelijk dat noch het veld dat wordt gecreëerd door de elektrode van het pistool, noch het veld van de ruimtelading tussen het pistool en het onderdeel de kooi van Faraday binnendringt. Daarom is de enige bron van hulp bij het coaten van de binnenkant van verzonken gebieden het veld dat wordt gecreëerd door de ruimtelading van poederdeeltjes die worden afgegeven door de luchtstroom in de uitsparing (zie figuur 3). Als een kanaal of uitsparing smal is, wordt de ionisatie snel terug zich aan de randen ontwikkelen, zullen positieve ionen genereren die de lading van poederdeeltjes zullen verminderen die proberen tussen de randen van de kooi van Faraday te passeren om zichzelf in het kanaal af te zetten. poederdeeltjes die door de luchtstroom in het kanaal worden afgeleverd, zullen niet voldoende zijn om een ​​voldoende sterke elektrische kracht te creëren om de luchtturbulentie te overwinnen en het poeder af te zetten.

Daarom is de configuratie van het elektrische veld en de concentratie ervan aan de randen van kooigebieden van Faraday niet het enige probleem bij het coaten van verzonken gebieden. Als dat wel het geval zou zijn, zou het alleen nodig zijn om een ​​uitsparing voldoende lang te spuiten. We zouden verwachten dat als de randen eenmaal zijn bedekt met een dikke laag poeder, andere deeltjes zich daar niet kunnen afzetten, met als enige logische plaats voor poeder de binnenkant van de uitsparing. Helaas gebeurt dit niet, gedeeltelijk vanwege terug-ionisatie. Er zijn veel voorbeelden van kooigebieden van Faraday die niet kunnen worden gecoat, ongeacht hoe lang het poeder wordt gespoten. In sommige gevallen gebeurt dit vanwege de geometrie van de uitsparing en problemen met luchtturbulentie, maar vaak is het te wijten aan ionisatie aan de achterkant.