ITBO20070813A1 - Dispositivo e metodo di verniciatura a spruzzo con un fluido vettore allo stato di plasma freddo. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

DISPOSITIVO E METODO DI VERNICIATURA A SPRUZZO CON UN FLUIDO VETTORE ALLO STATO DI PLASMA FREDDO.

li presente trovato riguarda il settore della verniciatura a spruzzo ed in particolare riguarda un dispositivo per migliorare la qualità e l'efficienza della verniciatura, con vernici base acqua, solvente, a polvere ed in particolare vernici nano tecnologiche.

Allo stato attuale, sono noti sistemi di verniciatura costituiti da una pistola a spruzzo connessa ad un tubo che porta il fluido vettore e ad un contenitore di vernice, in modo tale che all'invio del fluido in pressione, la pistola provveda a miscelare il flusso in pressione del fluido vettore con una quantità opportuna di vernice, in forma liquida, con solventi o ad acqua, oppure in forma di polvere.

in questo settore, è particolarmente sentita l'esigenza, non soddisfatta dai sistemi di tipo nono di ottenere tempi di evaporazione e di essiccazione rapidi dei manufatto per ridurre i costi di produzione, limitare il rischio di deterioramento della qualità della verniciatura dovuta al tempo di essiccazione, ed una uniformità dello spessore di vernice sul manufatto.

Un secondo inconveniente dei sistemi di tipo noto è quello di non poter ottenere una durezza soddisfacente dello strato di vernice e più resistente all'usura.

Un ancora ulteriore inconveniente è dovuto alla l'esigenza sempre più sentita di ridurre al massimo l'impiego di solventi volatili per le vernici. Un primo scopo della presente invenzione è quello di ovviare ad uno o più degli inconvenienti ora citati.

Secondo l'invenzione, tale scopo è ottenuto con un dispositivo ed un metodo per la verniciatura a spruzzo secondo le rivendicazioni principali allegate e che prevede l'impiego di un fluido vettore allo stato di plasma freddo.

Nell'ambito della presente invenzione, si specifica che per plasma di intende un gas ionizzato, costituito da una collezione di elettroni e ioni, ma che globalmente è neutro (cioè la carica elettrica totale è nulla). Essendo costituito di particelle cariche, i moti complessivi delle particelle del plasma sono in gran parte dovuti alle forze a lungo raggio che si vengono continuamente a creare, e che tendono a mantenere il plasma neutro; questo fatto stabilisce una differenza importante rispetto ai gas ordinari nei quali i moti delle particelle sono dovuti a forze che si estendono al massimo per qualche primo vicino (storia della fisica dei plasmi).

In quanto tale, si parla di plasma costituito da gas ionizzato vale a dire nel quale una frazione significativamente grande di elettroni è stata strappata dagli atomi.

Come noto, le cariche elettriche libere fanno sì che il plasma sia un buon conduttore di elettricità e che risponda fortemente ai campi elettromagnetici. I processi di ionizzazione e ricombinazione di elettroni con gli ioni appena formati, raggiungono così un equilibrio e, se la frazione di gas ionizzato è sufficientemente grande, il gas neutro è diventato "plasma".

Nel caso del trovato si intende in particolare un plasma a temperatura ambiente cosiddetto "plasma freddo" per il quale gli ioni sono effettivamente a temperatura ambiente, mentre gli elettroni hanno una temperatura di qualche elettronvolt.

Ulteriori scopi sono poi ottenuti con un dispositivo ed un metodo secondo le rivendicazioni secondarie.

Un primo vantaggio del dispositivo dell'invenzione consiste essenzialmente nella elevata qualità dello strato dì vernice ottenuto sul manufatto, e la rapidità di essiccazione dello stesso, senza fare uso di solventi.

Inoltre, con l'utilizzazione di un gas plasma si ottiene una forte riduzione dell'effetto "overspray".

Un ulteriore vantaggio è la ottimizzazione nei consumi di vernice, oltre ad un ottenimento uniforme degli spessori su tutte le parti dei manufatti. Un ancora ulteriore vantaggio è la eliminazione di colature in quanto viene accelerato il blocking della vernice (tempo di aggrappamento della vernice al manufatto).

Un ancora ulteriore vantaggio nella utilizzazione di plasma ad una temperatura inferiore di 100 gradi, è quello di permettere una riduzione della pressione di spinta della vernice di circa 50%. Così facendo si ha una forte riduzione dei consumi di vernice eliminando l'effetto di rimbalzo dal manufatto in quanto il plasma permette una perfetta adesione della vernice nei supporti, essendo il ventaglio di spruzzo neutro e privo di cariche elettrostatiche.

Si è anche trovato che un ancora ulteriore vantaggio dell'uso del plasma si ha in combinazione con l'uso di vernici nanometriche essendo le stesse formulate come polveri sottili.

Vantaggiosamente, lo stesso plasma può essere utilizzato per pulire i manufatti prima della verniciatura.

L'utilizzo del plasma produce poi anche un effetto di maggiore brillantezza dello strato di vernice, essendo lo stesso plasma neutro dal punto di vista della composizione chimica e neutro a riguardo delle cariche elettrostatiche.

Un ulteriore vantaggio si ottiene infine nella verniciatura di manufatti plastici (problematici in quanto presentano forti cariche elettrostatiche) permettendo una stratificazione perfetta della vernice utilizzando un ventaglio neutro.

Le caratteristiche tecniche del trovato, secondo i suddetti scopi, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sotto riportate, ed i vantaggi dello stesso risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue e negli annessi disegni, dati quale esempio non limitativo di realizzazione dell'invenzione, nei quali: - la figura 1 mostra schematicamente un dispositivo secondo l'invenzione;

- la figura 2 mostra un dettaglio di una pistola di spruzzo utilizzabile con il dispositivo di figura 1 ;

- la figura 3 mostra un dettaglio della pistola di figura 2.

Con riferimento alle figure allegate, un dispositivo per la verniciatura a spruzzo secondo il trovato comprende:

- una sorgente di un gas vettore pressurizzato 1 ,

- una pistola di spruzzo 2 provvista di un ingresso 6 del gas, di un ingresso 7 di vernice, e di un'uscita 8 per lo spruzzo di una miscela di gas e vernice su di un manufatto da verniciare,

- un condotto 3 esteso dalla sorgente 1 alla pistola 2, e

- un dispositivo di ionizzazione 30 per ionizzare il gas vettore prodotto dalla sorgente 1 con un flusso di ioni di carica positiva ed un flusso di ioni di carica negativa ed ottenere così un plasma per la miscelazione con la vernice.

in maggiore dettaglio, il dispositivo di ionizzazione comprende due ionizzatori 5 collegati a rispettive testine di ionizzazione 4 che sono disposte lungo rispettivi condotti 3 separati l’uno dall'altro per inviare un flusso di ioni di segno opposto su due flussi distinti di gas vettore. Nell'esempio di figura 1 , le testine 4 sono disposte in cilindri 14 attraversati dal flusso del gas vettore e comunicanti con i condotti 3. Preferibilmente, i condotti 14 sono realizzati in tubo di vetro protetto da un contenitore in materiale isolante, ad esempio arnite.

Preferibilmente, la sorgente 1 comprende una sorgente di aria compressa 15 comunicante attraverso una elettrovalvola 16 e filtri 20 con una membrana di separazione 17 per la produzione di azoto o di argon a partire da aria.

La membrana 17 è inoltre comunicante tramite una valvola di non ritorno 19 con un serbatoio 18 a sua volta in comunicazione con i cilindri 14 tramite tubazioni distinte 26, 27.

Dai cilindri 14, si estendono i condotti 3 costituiti preferibilmente da tubi flessibili in materiale plastico o teflon, provvisti di elementi interni 10 di riscaldamento, ad esempio cavetti scaldanti, che hanno lo scopo di riscaldare il flusso di gas vettore passante attraverso i condotti 3.

I tubi 3 sono preferibilmente rivestiti per tutta la loro lunghezza da una guaina in gomma 23 e sono montati tramite rondelle isolanti 24 su un telaio 28 di contenimento della sorgente 1 e del dispositivo d ionizzazione 30

Per evitare dispersioni statiche, i tubi 3 e i cavetti 10 sono preferibilmente isolati staticamente a partire dall'uscita del gas dai cilindri 14 e confluiscono in un punto di confluenza 13 nel quale il flusso caricato positivamente e il flusso caricato negativamente dai rispettivi ionizzatori si incontrano, generando un flusso di gas in forma di plasma, ovvero, di un gas fortemente ionizzato a carica complessiva neutra.

Preferibilmente, ogni tubo riscaldato 3 è provvisto di un sensore di temperatura, ad esempio una termocoppia 11 disposta in prossimità dell'ingresso 6 alla pistola 2, e di un tampone isolante di sicurezza 12 interposto tra cavetto 10 e pistola 2.

Vantaggiosamente, l'impiego del tampone 12 consente di ottenere un dispositivo certificato ed approvato in base alte normative ATEX vigenti, in materia di pericolo di esplosione.

Con questa soluzione si ottiene pertanto di poter controllare la temperatura del gas aH'uscita della pistola per ottimizzare la miscelazione e, al tempo stesso, di mettere in sicurezza sia l’operatore che l'ambiente di lavoro dal punto di vista elettrico e di possibili rischi legati alla presenza di sostanze infiammabili.

Nell'esempi di figura 1 , il punto di confluenza 13 è realizzato mediante un raccordo ad Y 9, disposto a monte dell'ingresso 6 alla pistola.

In modo analogo, mostrato nelle figure 2 e 3 , è anche possibile prevedere un punto di confluenza 13 disposto a valle dell'ingresso del fluido nella pistola 2, con i condotti 3 che terminano quindi all'interno della stessa. In questo caso, il tratto dei condotti 3 interno alla pistola 2 sarà opportunamente isolato dal corpo metallico delia pistola.

Nella pistola 2, in modo di per se noto, il flusso di gas plasma in pressione viene miscelato con un flusso di vernice 21 e spruzzato sul manufatto da trattare.

Secondo l'invenzione, è anche previsto di utilizzare un sensore 22 di carica elettrica capace di rilevare un segnale 25 relativo al tipo e all'intensità di polarità elettrica del manufatto da verniciare.

Questa rilevazione 25 potrà essere utilizzata per regolare gli ionizzatori 5 e determinare l'intensità e la polarità degli ioni da immettere nel flusso di gas vettore allo scopo di rendere il fluido vettore completamente neutro. Nel funzionamento, la sorgente 1 è alimentata da aria compressa e la membrana inizia a produrre un flusso di azoto o argon (entrambi gas ionizzanti) che viene accumulato nel serbatoio in pressione 18.

Da serbatoio, il gas ionizzante viene immesso nei cilindri 14 e investito dal flusso di ioni emesso dalle testine 4, di segno opposto nei due condotti 3.

I condotti 3 sono staticamente isolati, per cui i due flussi separati di gas ionizzato mantengono la loro carica fino al punto 13 di confluenza. Qui i due flussi si uniscono generando un plasma costituito da gas fortemente ionizzato ma complessivamente neutro e che forma un ventaglio di spruzzo 23 destinato a miscelarsi con la vernice ed investire il manufatto da verniciare, con i vantaggi dettagliati in precedenza.

Il trovato così concepito è suscettibile di evidente applicazione industriale; può essere altresì oggetto di numerose modifiche e varianti tutte rientranti neH'ambito del concetto inventivo; tutti i dettagli possono essere sostituiti, inoltre, da elementi tecnicamente equivalenti.

Claims (17)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per la verniciatura a spruzzo, comprendente: - una sorgente di un gas vettore pressurizzato (1), - una pistola (2) provvista di un ingresso (6) di detto gas, di un ingresso (7) di detta vernice, e di un'uscita (8) per lo spruzzo di una miscela di gas e vernice su di un manufatto da verniciare, - almeno un condotto (3) esteso da detta sorgente (1) a detto ingresso (6), caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un dispositivo di ionizzazione (30) attivo su detto gas vettore per investire detto gas vettore con un flusso di ioni di carica positiva ed un flusso di ioni di carica negativa in modo da ottenere un gas allo stato di plasma in corrispondenza di un punto di confluenza (13) disposto a monte della miscelazione del gas vettore e della vernice.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 , in cui detto condotto (3) è isolato staticamente almeno tra detto dispositivo di ionizzazione e il punto di confluenza (13).
3. 3. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in qui detta sorgente di gas vettore comprende una sorgente di azoto o aria modificata ricca in azoto.
4. 4. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in qui detta sorgente di gas vettore comprende una sorgente di argon.
5. 5. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto dispositivo di ionizzazione comprende almeno uno ionizzatore (5) provvisto di almeno una testina (4) di emissione di ioni.
6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, in cui detto dispositivo di ionizzazione (30) comprende due ionizzatori (5) associati a rispettive testine (4) attive su condotti separati (3) confluenti in detto punto di confluenza (13) per immettere ioni di segno opposto in flussi separati di gas vettore.
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, in cui detti condotti (3) sono tubi flessibili comprendenti elementi di riscaldamento (10) del gas vettore.
8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 7, in cui detti tubi comprendono ciascuno un sensore di temperatura (11) disposto a monte ed in prossimità dell'ingresso (6) per il controllo della temperatura di uscita della pistola (2).
9. 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 7 o 8, in cui detti tubi comprendono ciascuno un tampone (12) isolante elettricamente ed interposto tra detto elemento scaldante (11) e detta pistola (6).
10. 10. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto punto di confluenza (13) è a monte dell'ingresso (6) della pistola (2).
11. 11. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni 1 - 9, in cui detto punto di confluenza (13) è a valle dell'ingresso (6) del gas vettore nella pistola (2).
12. 12. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente un sensore (22) per rilevare la polarità del manufatto da verniciare operativamente connesso con detto dispositivo di ionizzazione.
13. 13. Metodo per la verniciatura a spruzzo di manufatti, comprendente una fase di miscelazione di un gas vettore in pressione con una vernice ed una fase di invio della miscela su un manufatto, in cui detto gas vettore è in forma di plasma.
14. 14. Metodo secondo la rivendicazione 13, in cui detto plasma è ottenuto per ionizzazione del gas vettore.
15. 15. Metodo secondo la rivendicazione 13 o 14, in cui detto gas vettore comprende azoto o aria modificata ricca in azoto.
16. 16. Metodo secondo la rivendicazione 13 o 14, in cui detto gas vettore comprende argon.
17. 17. Metodo secondo una delle rivendicazioni 13 -16, in cui detto gas vettore viene riscaldato.