Chapter 6: Paint Spraying by Electrostatic Charge

บทที่ 6: การพ่นสีด้วยพลังไฟฟ้าสถิต

ENGLISH  

หลักพื้นฐานของไฟฟ้าสถิต

ปืนพ่นสีด้วยพลังไฟฟ้าสถิตสำหรับงานพ่นสีเป็นที่แพร่หลายในยุคปัจจุบันมาก ปืนพ่นสีน้ำและสีน้ำมัน ปืนพ่นสีฝุ่นที่เป็นปืนไฟฟ้าสถิตก็มีพื้นฐานเหมือนกัน ไฟฟ้าสถิตทำหน้าที่ส่งสีเข้าชิ้นงานผ่านสนามพลังไฟฟ้า (Electric Fields) โดยตัวอนุภาคจะแบ่งเป็น 3 ประเภทคืออนุภาคบวก (Positively Charged Particles) อนุภาคลบ (Negatively Charged Particles) และอนุภาคทั้งสามแบบที่แตกต่างกันนี้จะดูดเข้าหาซึ่งกันและกัน นี่คือพื้นฐานของระบบไฟฟ้าสถิตในปืนพ่นสี

อย่างไรก็ตาม ROM ได้เรียกปืนเหล่านี้เป็นปืนประจุไฟฟ้าเนื่องจากว่าปืนที่จัดจำหน่ายอย่าง GM5000EA และปืนพ่นสีฝุ่น PEM-X1 เนื่องจากเป็นปืนที่ใช้สร้างสนามพลังไฟฟ้าสถิตด้วยการอัดอนุภาคประจุไฟฟ้าลงไปในสีจึงเรียกเป็นปืนพ่นสีด้วยประจุไฟฟ้า ยกปืนพ่นสีหัวหมุนรอบ

ปืนประจุไฟฟ้าพ่นสีน้ำและสีน้ำมัน

ปืนประจุไฟฟ้าพ่นสีฝุ่น

(Corona Charge)

ปืนประจุไฟฟ้าพ่นสีน้ำและสีน้ำมันแบบหัวหมุนรอบความเร็วสูง

สนามไฟฟ้า

จากที่ได้กล่าวไปข้างต้น การเดินทางของอนุภาคไฟฟ้าต้องมีสนามไฟฟ้าที่เปรียบได้กับถนนที่ใช้สัญจรระหว่างปืนพ่นสีกับชิ้นงาน สนามไฟฟ้าจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อมีการพบกันระหว่างอนุภาคที่ต่างขั้วกันและสายดิน นี่คือเหตุผลว่าทำไมที่แขวนชิ้นงานต้องติดกับสายดินด้วย

เพราะฉะนั้นการที่ประจุไฟฟ้าในสีจะพาเข้าชิ้นงานที่มีสายดินต่อแล้วจนเป็นปรากฏการณ์ "เคลือบรอบ" (Wraparound Effect) ที่ช่วยประหยัดสี ลดเวลาการทำงานไปได้

ปรากฏการณ์เคลือบรอบ

หมายถึงการสร้างแรงดึงดูดผ่านกระแสไฟฟ้าให้สีเข้าหาชิ้นงานโดยอัตโนมัติด้วยการใช้แรงดันไฟฟ้าแรงสูงเป็นตัวขับเคลื่อนส่งสีเข้าชิ้นงานผ่านกระแสไฟฟ้าในสนามพลังจนเกิดสนามพลังไฟฟ้าสถิตและเกิดปรากฏการณ์เคลือบรอบ วิธีที่ทำให้เกิดปรากฏการณ์เคลือบรอบมีดังนี้;

 

1. ใช้ตัวอิเล็กโตรดชาร์จประจุไฟฟ้าโคโรน่า (Corona Charge)

 

ปืนพ่นสีน้ำและสีน้ำมัน (GM5000 Series) ปืนพ่นสีฝุ่น (เฉพาะรุ่น PEM X1) เป็นรุ่นที่ใช้วิธีอัดประจุไฟฟ้าเข้าสีด้วยตัวอิเล็กโตรด (Electrode) สร้างสนามไฟฟ้าด้วยแรงดันไฟฟ้าและสร้างไอออนรอบ ๆ ระหว่างปืนพ่นสีกับชิ้นงานที่ติดกับสายดินแล้ว ตัวอิเล็กโตรดพัฒนาให้ดีขึ้น สร้างประจุไฟฟ้าที่พาสีเข้าชิ้นงานได้แม่นยำมากขึ้น ลดการฟุ้งกระจาย ประหยัดเวลาและสีเคลือบชิ้นงานได้มากกว่าเดิม

เข็มอิเล็กโตรด

หัวปืนพ่นสีประจุไฟฟ้า

สีน้ำและสีน้ำมัน

คาสเคทไฟแรงสูง

เข็มอิเล็กโตรด

หัวปืนพ่นสีประจุไฟฟ้า

ที่ใช้ในงานสีฝุ่น

2. สร้างสนามไฟฟ้าสถิตย์ผ่านแรงดันไฟฟ้าแรงสูง

 

ปืนพ่นสีน้ำและสีน้ำมันแบบหัวหมุนรอบ (Evobell และ Top Finish) จะใช้แรงหมุนรอบความเร็วสูงของหัวระฆังเป็นตัวสร้างสนามพลังไฟฟ้าสถิตผ่านแรงดันไฟฟ้าแรงสูง สีที่ฟุ้งกระจายจากการพ่นด้วยหัวหมุนรอบจะถูกพลังงานจลน์ (พลังที่มีตัวแปรจากความเร็วของวัตถุ) และไฟฟ้าสถิตดูดเข้าหาชิ้นงานที่ลงกราวน์แล้วอย่างอัตโนมัติและเคลือบชิ้นงานจนหมด

หัวระฆังหมุนรอบที่สร้างสนามพลังไฟฟ้าสถิต

การเคลือบรอบด้วยหัวหมุนรอบความเร็วสูง

3. สร้างสนามไฟฟ้าสถิตย์ด้วยแรงเสียดทาน (Tribo Charge)

ใช้แรงเสียดทานระหว่างผิวท่อลำเลียงสีในปืนและสีให้เกิดการชาร์จอนุภาคไฟฟ้าซึ่งใช้หลักการสร้างไฟฟ้าสถิตด้วยการนำวัตถุ 2 ชนิดที่มีขั้วบวกและขั้วลบไม่เท่ากันมาสัมผัสด้วยการเสียดสีจนเกิดอนุภาคไฟฟ้าซึ่งมักจะเกิดกับวัตถุที่ไม่เป็นตัวนำไฟฟ้านั้นเอง ปืนพ่นสีฝุ่นของ WAGNER ที่เป็นรุ่น Tribo จะใช้หลักการนี้ด้วยการใช้วัสดุ PTFE (เทฟลอน) ที่ไม่เป็นตัวนำไฟฟ้ามาใช้ สีฝุ่นและแรงอัดอากาศจะเสียดสีภายในท่อ PTFE นี้จนเกิดเป็นอนุภาคไฟฟ้าและเมื่อถูกพ่นออกจากปืนก็จะถูกชิ้นงานที่ลงกราวน์ดูดเข้าหาทันที

การเสียดทางระหว่างสีฝุ่นและแรงอัดอากาศภายในท่อลำเลียงสีในปืน Tribo

ปืนพ่นสีฝุ่น WAGNER Tribo

(ลำกล้องสีเทาเพื่อให้แยกจากรุ่น Corona ชัดเจน)

ค่าต้านทานของสี

ค่าต้านทานของสี (Paint Resistant) คือตัวกำหนดความเหมาะสมของสีที่จะมาใช้กับปืนพ่นสีประจุไฟฟ้า ยิ่งค่าสูงมาก ประจุไฟฟ้าทำงานได้ไม่มีประสิทธิภาพ จะไม่สามารถพาสีเข้าไปเกาะชิ้นงานได้แต่ถ้าค่าน้อยเกินไป ประจุไฟฟ้าก็จะไม่ทำงานอีกดังนั้น สเปคปืนแต่ละรุ่นจะกำหนดค่าต้านสีไว้แล้ว ผู้ใช้งานสามารถนำสเปคของปืนประจุไฟฟ้าพ่นสีไปให้บริษัทสีเพื่อสร้างสีให้ตรงกับสเปคได้ หน่วยที่ใช้วัดเป็นหน่วยกิโลโอห์ม (kOhm)

ตัวอย่างการใช้ปืนพ่นสีประจุไฟฟ้า

วัตถุประสงค์หลักคือต้องการประหยัดสี ลดเวลาการทำงานลงดังนั้นโรงงานที่ต้องใช้สีในปริมาณที่สูงมากและมีผลผลิตออกมาเป็นจำนวนมากมักจะใช้ปืนพ่นสีประเภทนี้มาใช้งานเพราะช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายได้ในระยะยาวและให้ผลตอบแทนที่คุ้มค่า

ปืนประจุไฟฟ้า

พ่นสีน้ำและสีน้ำมัน

ปืนประจุไฟฟ้า

ที่ใช้ในงานพ่นสีฝุ่น

ปืนประจุไฟฟ้าแบบหัวหมุนรอบ

พ่นสีน้ำและสีน้ำมัน

การพ่นชิ้นงานที่มีผิววัตถุเป็นฉนวนไฟฟ้า

ชิ้นงานประเภทไม้ พลาสติก แก้วและไฟเบอร์กลาสซึ่งเป็นชิ้นงานที่พ่นด้วยสีน้ำและสีน้ำมัน ในความเป็นจริงมีโรงงานทำเฟอร์นิเจอร์ไม้หลายที่ทั่วโลกที่ใช้ปืนพ่นสีไฟฟ้าสถิตพ่นชิ้นงานเหล่านี้ซึ่งสามารถแบ่งเป็นตามกรณีได้ดังนี้

1. ชิ้นงานไม้ ไม้ในที่นี้ต้องเป็นไม้ที่ตัวเนื้อมีความชื้นตามธรรมชาติอยู่ในตัวซึ่งความชื้นเป็นตัวนำไฟฟ้าเช่นไม้ยางพาราที่นำมาผลิตเฟอร์นิเจอร์ เนื้อไม้มีลักษณะเป็นรูพรุนและมีความชื้นอยู่ด้านในดังนั้นปืนพ่นสีประจุไฟฟ้าสามารถช่วยในเรื่องการเคลือบรอบชิ้นงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะที่ไม้ประเภทอื่น ๆ เช่นไม้สักเป็นไม้ที่มีเนื้อแน่นและไม่มีความชื้นตามธรรมชาติดังนั้นไม่สามารถใช้ปืนพ่นสีไฟฟ้าสถิต

2. พลาสติก แก้วและไฟเบอร์กลาส จะถูกน้ำยาเคมีที่เป็นตัวนำไฟฟ้าเคลือบก่อนและค่อยพ่นด้วยปืนพ่นสีไฟฟ้าสถิตโดยน้ำยาพวกนี้ถูกสร้างมาโดยเฉพาะ