ITFI20130132A1 - Metodo e apparato per la verniciatura elettrostatica mediante fluido vettore arricchito in ossigeno - Google Patents

Metodo e apparato per la verniciatura elettrostatica mediante fluido vettore arricchito in ossigeno

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ITFI20130132A1 IT000132A ITFI20130132A ITFI20130132A1 IT FI20130132 A1 ITFI20130132 A1 IT FI20130132A1 IT 000132 A IT000132 A IT 000132A IT FI20130132 A ITFI20130132 A IT FI20130132A IT FI20130132 A1 ITFI20130132 A1 IT FI20130132A1
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Description

Descrizione del brevetto per Invenzione avente per titolo:
"METODO E APPARATO PER LA VERNICIATURA ELETTROSTATICA
MEDIANTE FLUIDO VETTORE ARRICCHITO IN OSSIGENO";
Settore dell’invenzione
La presente invenzione trova applicazione nel settore della verniciatura industriale e professionale attuata mediante impianti che utilizzano flussi vettori della vernice caricati elettrostaticamente al fine di ottimizzare la resa del processo.
É infatti noto che l'elettricità statica à ̈ un fenomeno fisico che, coinvolgendo tutte le superfici e causando un trasferimento di elettroni negativi da un atomo all'altro di ogni materiale, condiziona i risultati dei processi di verniciatura.
Il livello di carica elettrostatica di una superficie dipende da vari fattori, quali il materiale d'interesse e le sue proprietà fisiche ed elettriche, la temperatura e l'umidità dell'ambiente circostante, ecc.
La tabella che segue evidenzia come diversi materiali dei supporti da verniciare abbiano una distinta caratteristica tribo-elettrica, perciò reagendo in modo diverso ai processi di verniciatura noti, nei quali viene utilizzato un'unico parametro fisso di ionizzazione della vernice veicolata verso la superficie d'interesse.
Costituisce quindi un problema tecnico da risolvere, nel campo in esame, sia incrementare il grip elettrostatico del flusso vettore della vernice, sia adattare la carica di ionizzazione di detto fluido in ragione della diversa tipologia di materiali destinati a verniciatura.
Al fine di risolvere i suddetti problemi tecnici, il presente trovato riguarda un metodo ed un apparato per sistemi di verniciatura elettrostatica a vernice liquida o polvere, che sfrutta l’impiego di un fluido vettore costituito da semplice aria compressa, o preferibilmente aria modificata ricavata in continuo da aria compressa durante la verniciatura e che prevede l’invio della vernice liquida atomizzata o in polvere e caricata elettrostaticamente preventivamente alla veicolazione verso il supporto da verniciare.
Più in dettaglio nella presente descrizione si intende che l’aria viene “modificata†nel senso che, partendo dalla composizione naturale dell’aria ambiente, essa viene privata delle sostanze indesiderate presenti nella composizione naturale, così ottenendo un fluido vettore in forma di miscela composta esclusivamente di azoto, ossigeno e argon nelle percentuali preferite, in modo da conseguire un incremento di grip elettrostatico utile alla migliore ionizzazione di detto fluido vettore.
Quale accorgimento preferito, tale miscela à ̈ una miscela ricca in azoto ottenuta, in alternativa, a mezzo membrane di separazione osmotica a fibra cava, oppure tramite PSA (Pressure Swing Absorption).
A questo proposito si deve ricordare che l’aria ambiente naturale à ̈ così composta, secondo le tabelle di riferimento della U.S. International Standard Atmosphere:
Stato dell’arte
Sono noti sistemi di verniciatura elettrostatica che utilizzano aria compressa come fluido vettore, implicando tutte le problematiche, ben note nel settore, e determinate dalla presenza di particelle di idrocarburi e di umidità controindicate a raggiungimento dei migliori risultati nei processi di verniciatura.
Sono altresì noti sistemi di verniciatura elettrostatica che, per ovviare ai problemi di cui sopra, impiegano, quale fluido vettore, aria modificata, ed in particolare aria modificata ricca in azoto.
Un esempio di tali apparati à ̈ decritto nella domanda WO2009056950 a nome della stessa richiedente.
Come noto, tali sistemi beneficiano delle caratteristiche vantaggiose dell’aria modificata in azoto in quanto inerte e capace di conferire al flusso di fluido vettore una maggiore velocità di trasporto, oltre che consentire un considerevole risparmio di vernice.
Tuttavia, si à ̈ verificato che al variare delle condizioni di impiego e della tipologia di supporto da verniciare (metallico, plastico, forme più o meno complesse) l’impiego di aria modificata, in particolare se ricca in azoto, non à ̈ sempre ottimale per ottenere l’intensità di carica elettrostatica preferibile. Infatti, l'azoto non à ̈ capace di attrarre le cariche elettrostatiche, in quanto à ̈ un gas inerte, a differenza dell'ossigeno che à ̈ dotato di buona capacità di presa (grip) elettrostatica ed à ̈ una molecola presente nell'aria in percentuale estremamente maggiore rispetto all'argon, a sua volta dotato di attrattività elettrostatica.
Scopo dell’invenzione
Un primo scopo della presente invenzione à ̈ quindi proporre un metodo ed un apparato per la verniciatura elettrostatica esente dai suddetti inconvenienti dei sistemi noti descritti.
Sommario dell’invenzione
A questi ed ulteriori scopi si à ̈ pervenuti con un metodo ed un apparato per la verniciatura elettrostatica capace in maniera efficace ed immediata di modificare l’intensità ed il segno della carica elettrostatica, parametrando quest'ultima in rapporto alle condizioni di verniciatura e/o alla diversa tipologia del supporto da verniciare.
Un primo vantaggio dell’invenzione consiste nel fatto che à ̈ possibile mettere l’apparato nelle migliori condizioni di verniciatura durante l’uso, senza modifiche strutturali o interruzioni del lavoro, indipendentemente dal supporto da verniciare.
Lista dei disegni
Questi ed ulteriori vantaggi saranno meglio compresi da ogni tecnico del ramo dalla descrizione che segue e dagli annessi disegni, dati quale esempio non limitativo, nei quali:
- la fig.1 mostra schematicamente un apparato secondo l’invenzione; - la fig.2 mostra una tabella la caratteristica tribo-elettrica dei materiali. Descrizione dettagliata
Con riferimento ai disegni, Ã ̈ ora descritto un apparato per la verniciatura di un supporto 1 mediante un erogatore 6, di tipo in se convenzionale, che invia sul supporto un ventaglio di spruzzo 14 composto da un fluido vettore proveniente da un condotto 15 e vernice liquida o in polvere proveniente da un recipiente 5.
Il fluido vettore à ̈ fornito da una sorgente di aria compressa 2 ottenuta mediante prelievo di aria naturale ambiente, eventualmente filtrata mediante filtri 16, e viene immessa in una unità regolabile 3 di modifica della composizione mediante separazione e deprivazione dall’aria di sostanze residuanti, per ottenere un flusso in pressione di una miscela di aria modificata ricca in azoto, ossigeno e argon.
Preferibilmente l'unità 3 comprende un separatore di azoto a membrana a fibre cave 9 provvisto in uscita di una valvola di non ritorno 17 e di un regolatore di flusso 10.
Vantaggiosamente, tramite il regolatore di flusso 10 Ã ̈ possibile variare la percentuale di azoto e di ossigeno residuo dell'aria modificata, fino ad ottenere, preferibilmente, un flusso di aria modificata comprendente una percentuale di azoto compresa tra 78% e 99% e ossigeno tra 21% e 40%.
A valle della unità 3 sono inoltre previsti un gruppo ionizzatore 4 per caricare elettrostaticamente il flusso di aria modificata ed ottenere un flusso di fluido vettore in pressione carico positivamente, negativamente o allo stato di plasma neutro. A questo scopo lo ionizzatore 4 à ̈ controllato da un quadro di comando 29 tramite il quale l'operatore può selezionare il segno, positivo negativo o allo stato neutro, delle cariche indotte dal gruppo ionizzatore nel flusso di fluido vettore.
Secondo l'invenzione, l'apparato comprende inoltre una unità regolabile 7 di arricchimento del flusso di aria modificata erogata dalla unità 3 con un flusso addizionale di ossigeno con purezza compresa tra 70% e 98%.
Preferibilmente l'unità regolabile 7 comprende un separatore a filtro molecolare PSA (Pressure Swing Absorption) alimentato dalla stessa sorgente di aria compressa 2 e provvisto in uscita di una valvola di non ritorno 18.
Grazie all'invenzione, l'erogatore 6 viene quindi alimentato da un fluido vettore costituito da un flusso di aria modificata priva di polveri, olio e le altre sostanze residuanti separate dalla unità di separazione 3 e dal flusso di ossigeno regolato dalla unità 7.
Con questa soluzione la percentuale di ossigeno presente nel fluido vettore può essere regolata in modo ottimale parametrandola alle condizioni di verniciatura e/o al tipo di supporto da verniciare.
Vantaggiosamente, poiché le molecole di ossigeno puro ottenuto mediante separazione con un modulo PSA a zeoliti ceramiche e/o zeoliti al litio, presentano una elevata capacità di ionizzazione, aumentando o diminuendo la percentuale di ossigeno à ̈ possibile ottenere una maggiore capacità attrattiva di carica elettrostatica del flusso di fluido vettore, così ottimizzando l'efficienza di trasferimento delle particelle atomizzate di vernice e una migliore penetrazione nel supporto delle particelle polverizzate caricate elettrostaticamente.
Grazie all’invenzione, aumentando la percentuale di ossigeno del fluido vettore, l’atomizzazione della vernice liquida e/o la polverizzazione (in caso di uso di vernice a polvere) avrà quindi una migliore efficienza di trasferimento dovuta alla maggiore intensità della carica elettrostatica. Vantaggiosamente, la maggiore intensità di carica elettrostatica rende possibile una migliore penetrazione delle particelle cariche annullando l’effetto “gabbia di faraday†che si verifica soprattutto in supporti con geometrie complesse e che, nei metodi di verniciatura noti, impedisce alle particelle di vernice o polvere di raggiungere uniformemente tutti gli angoli o i punti da verniciare.
Un ulteriore vantaggio consiste nella forte riduzione dell’effetto rimbalzo delle particelle di vernice grazie all'effetto di grip elettrostatico più volte sopra richiamato.
A titolo di esempio, il supporto 1 potrà essere un supporto metallico, plastico, in legno, di forma più o meno complessa e quindi richiedere una carica elettrostatica positiva, negativa, o neutra e di intensità diversa.
Un'ulteriore vantaggio dell'invenzione consiste quindi nella possibilità di ottenere, mediante settaggi predeterminati, delle condizioni di ionizzazione del fluido parametrate alla natura elettrostatica della superficie da verniciare.
A tal scopo la presente invenzione prevede una gestione dell'apparato di verniciatura mediante una unità di controllo e miscelazione 8 azionabile su pannello esterno dall'operatore e collegata sia alla unità di separazione 3 (per ottenere una percentuale voluta di azoto e ossigeno dell'aria modificata), sia alla unità di arricchimento in ossigeno 7 (per ottenere una quantità voluta di ossigeno addizionale).
Nella forma di realizzazione descritta, i due flussi di aria modificata e di ossigeno addizionale confluiscono in una unità di controllo e miscelazione 8 che immette in un serbatoio in pressione 11 di accumulo del fluido vettore. Dal serbatoio 11 il fluido vettore transita da un gruppo di termocondizionamento 12 capace di condizionarne la temperatura ad un valore preferito, regolabile e costante, compreso tra -20°C e 100°C.
In forme diverse di realizzazione, il termocondizionatore 12 potrà comprendere sia elementi di riscaldamento elettrico, ad esempio resistenze, e moduli di raffreddamento, ad esempio "chiller" a piastre.
La presente invenzione à ̈ stata descritta secondo forme preferite di realizzazione ma varianti equivalenti possono essere concepite senza uscire dall'ambito di protezione dell'invenzione.

Claims (16)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per la verniciatura elettrostatica di un supporto (1) mediante un apparato comprendente una sorgente di aria compressa (2) ottenuta mediante prelievo di aria ambiente, un gruppo ionizzatore (4) per caricare elettrostaticamente detto flusso di aria compressa ed ottenere un flusso di fluido vettore in pressione carico positivamente o negativamente, una sorgente (5) di vernice liquida o in polvere, un erogatore (6) per inviare su detto supporto una miscela di detto fluido vettore e vernice atomizzata, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di arricchimento di detto flusso di aria compressa con un flusso addizionale regolabile di ossigeno.
  2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1 comprendente una fase di modifica in continuo della composizione di detta aria compressa mediante separazione e deprivazione dall’aria di sostanze residuanti, per ottenere un flusso in pressione di aria modificata ricca in azoto, ossigeno e argon.
  3. 3. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto flusso addizionale di ossigeno à ̈ ottenuto mediante separazione in continuo a partire da un flusso di aria naturale compressa.
  4. 4. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto flusso addizionale di ossigeno à ̈ ottenuto mediante almeno una unità di separazione a setacci molecolari PSA.
  5. 5. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto gruppo ionizzatore (4) Ã ̈ disposoto per caricare elettrostaticamente detto flusso di aria compressa ed ottenere un flusso di fluido vettore in pressione carico positivamente o negativamente o allo stato di plasma neutro
  6. 6. Apparato per la verniciatura elettrostatica di un supporto (1), comprendente una sorgente di aria compressa (2) ottenuta mediante prelievo di aria naturale ambiente, un gruppo ionizzatore (4) per caricare elettrostaticamente detto flusso di aria compressa ed ottenere un flusso di fluido vettore in pressione carico positivamente o negativamente, una sorgente (5) di vernice liquida o in polvere, un erogatore (6) per inviare su detto supporto una miscela di detto fluido vettore e vernice atomizzata, caratterizzato dal fatto di comprendere una seconda unità regolabile (7) di arricchimento di detto flusso di aria compressa con un flusso addizionale di ossigeno.
  7. 7. Apparato secondo la rivendicazione 6, comprendente una unità regolabile (3) di modifica della composizione di detta aria naturale compressa, ottenuta in continuo mediante separazione e deprivazione dall’aria di sostanze residuanti, per produrre un flusso in pressione di aria compressa modificata ricca in azoto, ossigeno e argon.
  8. 8. Apparato secondo una delle rivendicazioni 6-7, in cui detta unità (7) à ̈ una unità di separazione di ossigeno da aria operante in continuo a partire da un flusso di aria naturale compressa.
  9. 9. Apparato secondo una delle rivendicazioni 6-8, comprendente una unità di controllo e miscelazione (8) di detta prima unità (3) per ottenere una percentuale voluta di azoto e ossigeno di detto flusso di aria modificata e di regolazione di detta seconda unità (7) per ottenere una quantità voluta di ossigeno addizionale.
  10. 10. Apparato secondo una delle rivendicazioni 6-9, in cui detta prima unità regolabile (3) comprende un separatore di azoto a membrana osmotica a fibre cave (9) provvisto in uscita di un regolatore di flusso (10).
  11. 11. Apparato secondo una delle rivendicazioni 6-10, in cui detta seconda unità regolabile (7) comprende un separatore a setaccio molecolare PSA.
  12. 12. Apparato secondo una delle rivendicazioni 6-11, comprendente un serbatoio in pressione (11) di accumulo di detto fluido vettore.
  13. 13. Apparato secondo una delle rivendicazioni 6-12, comprendente un gruppo di termocondizionamento (12) di detto flusso di fluido vettore.
  14. 14. Apparato secondo una delle rivendicazioni 6-13, in cui detto gruppo di termocondizionamento à ̈ capace di condizionare la temperatura di detto flusso di fluido vettore tra -20°C e 100°C.
  15. 15. Apparato secondo una delle rivendicazioni 6-14, comprendente un quadro (9) di selezione del segno positivo negativo o allo stato neutro delle cariche indotte dal gruppo ionizzatore nel flusso di fluido vettore.
  16. 16. Apparato secondo una delle rivendicazioni 6-15, comprendente un miscelatore (13) nel quale confluiscono detto flusso di aria modificata e detto flusso di ossigeno addizionale e fuoriesce detto flusso di fluido vettore.
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