© Gema Switzerland GmbHNEW APPLICATION TECHNOLOGY DELIVERS CONSISTENT QUALITY,
GUARANTEED
Nuova tecnologia di applicazione per una qualità costante garantita
Roman Mlakar
Gema Switzerland GmbH,
St. Gallen, Switzerland

Opening photo:
The latest application
technology from Gema
ensures the exact
amount of powder isapplied always and at
the optimum charge
possible.
Foto d’apertura:la tecnologia di
applicazione più recentedi Gema garantisce
che l’esatta quantità
di polvere sia sempre
applicata e che sia
possibile ottenere la
carica ottimale.

178

E

L

A perfect surface coating depends not just on having
a sophisticated application gun. Rather, there areinterdependent and co-ordinated systems which
provide good coating results. Modern powder
coating offers customers an exciting variety of

Per rivestire perfettamente una superficie non basta
avere una pistola di applicazione sofisticata. Piuttosto, sono i sistemi interdipendenti e coordinati che
offrono ottimi risultati di verniciatura. La verniciatura

lectrostatic powder coating technology
requires the perfect combination of all
application parameters to achieve a stable
and reproducible coating quality. To consistently
produce this high quality, it is important to optimize
powder quantity, total air, high voltage and current.
The latest application technology from Gema ensuresthe exact amount of powder is applied always and at
the optimum charge possible (Ref. opening photo).
With this pioneering technology, Gema once again
sets a milestone in the powder coating industry.

N. 38 - MARCH/APRIL 2016 - international PAINT&COATING magazine

a tecnologia di verniciatura elettrostatica richiede la perfetta combinazione di tutti i parametri
di applicazione per ottenere un rivestimento diqualità costante e riproducibile. Per ottenere questa
stabilità qualitativa, è importante ottimizzare la quantità di polveri erogata, la portata di aria totale, la tensione e la corrente. La più recente tecnologia di applicazione Gema assicura in ogni momento l’applicazione
dell’esatta quantità di polvere con una carica ottimale(rif. foto d’apertura). Con questa tecnologia pionieristica, Gema ha ancora una volta stabilito un punto diriferimento nell’industria della verniciatura a polveri.

INNOVATIONS: PRESENT&FUTURE
colours, textures and characteristics. This involves
a large number of influencing factors which affectthe coating result both prior to and during theapplication process. For an optimum result, it isvital to use powder application technology which
precisely regulates and controls all the factors, frompowder fluidization to spraying.
Taking a look at the application process below,
and avoiding a detailed review of the physicalphenomena of electrostatics, we will evaluate
the three sub-processes of “delivery”, “charging”
and “atomization”. Each sub-process must meethigh requirements and at the same time function
optimally when used in combination. Whendeveloping the latest application technology, Gema’s
focus was on achieving the perfect synergy of allparameters.

Everything starts with the right powderdelivery
Virtually all types of powder available today aredesigned for a wide variety of applications. In order tobe able to have the required powder characteristics,
they must be processed as gently as possible within
the coating process. Therefore it is important that thetransportation technology used to supply the powder
to its target location maintains the original powder
composition and required precise quantity.
Precision delivery is needed to move the powder fromthe fluidized powder hopper to the gun, guaranteeing
stable and accurate quantities at all times. In order
for a perfect powder cloud to form, the powder mustbe supplied to the nozzle of the gun at the right speed.
Inhomogeneous powder-air mixtures and transportrelated influences on the powder should be avoided.
It results in measurable differences of the coating
thickness distribution and the reproducibility ofcoating performance.
There is currently two powder transport technologies
used in electrostatic powder coating which are in linewith the above requirements. The first is the “Injector”,
which works according to the Venturi principle, andthe other is the “Dense-phase Pump”, which pushes
the powder through the powder hose by means of
vacuum and pressure phases.
Dense-phase technology offers a more stable andprecise powder delivery over long operation, giving
this pump technology the ability to monitor andoptimize the subsequent processes of charging anda polveri moderna offre ai clienti un’ampia varietà dicolori, texture e caratteristiche. Sono numerosi i fattori
che possono influenzare il risultato di verniciatura, sia
prima che durante il processo di applicazione. Per unrisultato ottimale, è vitale utilizzare una tecnologia di
applicazione che regoli e controlli con precisione tutti
i fattori, dalla fluidificazione della polvere alla spruzzatura.
Dando uno sguardo al processo di applicazione, eviteremo di approfondire nel dettaglio il fenomeno fisico dell’elettrostatica concentrandoci su tre sottoprocessi: “erogazione”, “carica” e “nebulizzazione”. Ogni
sotto-processo deve soddisfare requisiti elevati e, allo
stesso tempo, funzionare ottimamente quando utilizzato in combinazione. Nello sviluppo delle sue tecnologie di applicazione più recenti, Gema si è concentrata sul raggiungimento della perfetta sinergia ditutti i parametri.

Tutto inizia con una corretta erogazionedelle polveri
Praticamente tutti i tipi di polvere oggi disponibili sono progettati per un’ampia varietà di applicazioni. Al
fine di avere le caratteristiche desiderate delle polveri,
queste devono essere processate il più delicatamente possibile all’interno del ciclo di verniciatura. È quindi importante che la tecnologia di trasporto utilizzata
per alimentare le polveri conservi la loro composizione originale e la quantità precisa richiesta.
È necessaria un’erogazione precisa per spostare lapolvere dai contenitori di polvere fluida alla pistola,
garantendo l’erogazione di quantità definite e stabili in ogni momento. Per formare una perfetta nuvola
di polvere, essa deve essere alimentata all’ugello della pistola alla velocità corretta. È necessario evitare lemiscele non omogenee polvere-aria e i fattori che influenzano il trasporto perché comporterebbero delledifferenze misurabili nella distribuzione dello spessore di vernice e nella riproducibilità del risultato.
Attualmente, sono due le tecnologie di trasporto delle polveri utilizzate nella verniciatura a polvere elettrostatica in linea con i requisiti citati. La prima consistenell’”iniettore”, che opera secondo il principio Venturi,
mentre l’altra è la “pompa in fase densa”, che spinge lapolvere attraverso il tubo dedicato per mezzo dell’alternanza di fasi di vuoto e pressione.
La tecnologia in fase densa offre un’erogazione dellapolvere più stabile e precisa a lungo termine, dando
alla pompa la possibilità di monitorare e ottimizzare

international PAINT&COATING magazine - MARCH/APRIL 2016 - N. 38

179

© Gema Switzerland GmbHNEW APPLICATION TECHNOLOGY DELIVERS CONSISTENT QUALITY, GUARANTEED

1

Application pump.
Pompa di applicazione.

1

atomization. Despite this advantage, the densephase technology available in the marketplace has
been unable to impress completely, primarily due tothe technical complexities and handling associated.
Understanding this reality and drawing upon the
many years of experience, Gema has developed a
new technology that is vastly different. The result isthe patent-pending application pump OptiSpray, apractical and economical system solution for superior
powder delivery performance (Fig. 1).
If the powder transport technology is capableof maintaining constant and definable powder
quantities, the expectations of uniform coating
thicknesses, reproducibility, sustainable savingsof powder, and reduced wear on parts will be met.
Whoever has the powder delivery under control will
have the whole powder application mastered.

180

i processi successivi di carica e nebulizzazione. Nonostante questo vantaggio, la tecnologia in fase densa
disponibile sul mercato non è riuscita a convincere
completamente, soprattutto a causa della complessità tecnica e di gestione ad essa associate. Gema, studiando approfonditamente questo contesto e grazie
alla sua esperienza, ha sviluppato una nuova tecnologia enormemente diversa. Il risultato (in attesa di brevetto) è la pompa OptiSpray, una soluzione pratica ed
economica che garantisce prestazioni di erogazione
superiori (fig. 1).
Se la tecnologia di trasporto delle polveri è in grado dimantenere quantità di polveri costanti e definite, tutte le aspettative - spessore del rivestimento uniforme,
riproducibilità, risparmi di polvere e usura ridotta deicomponenti - possono essere soddisfatte.

Injectors: Reliable but prone to wear

Iniettori: affidabili ma con tendenza
all’usura

The most widespread technology for powder delivery
is based on injectors (Fig. 2), which use vacuum tomove the powder through a hose. With injectors,
the stability of the powder flow is strongly dependent
on the condition of the internal components.
Due to higher speed of the air-powder mixture as

La tecnologia di erogazione delle polveri più diffusa sibasa sugli iniettori (fig. 2): questi sfruttano il vuoto per
spostare la polvere attraverso un tubo. Con gli iniettori, lastabilità del flusso di polvere dipende in gran parte dallo
stato dei componenti interni. A causa della velocità elevata della miscela di aria-polvere che si muove attraver-N. 38 - MARCH/APRIL 2016 - international PAINT&COATING magazine

INNOVATIONS: PRESENT&FUTURE
so l’iniettore si crea un effetto abrasivo sulle superfici dicontatto che riduce il flusso nel corso del tempo (fig. 3).
Con una selezione ottimizzata di materiali e geometrie,
Gema ha migliorato la tecnologia degli iniettori fino a ottenere un flusso di polvere continuo e interventi di manutenzione meno frequenti.
Gli effetti negativi dell’usura possono essere compensati
correggendo i parametri di controllo della pistola. Queste misure correttive si basano soprattutto su caratteristiche di usura specifiche della tecnologia di erogazione
e delle polveri usate; inoltre, l’applicazione dipende anche dadall’esperienza individualedi ogni operato
operatore. Il metodo principale
per migliorare i risultati consiste nella sostituzione delle parti interne consumatedell’iniettore. Il riferimento è alla guaina
c deve essere sostituita,
dell’iniettore, chein media, ogn
ogni due settimane in caso
di turno di lav
lavoro singolo (fig. 4).

© Gema Switzerland GmbHit moves through the injector, an abrasive
effect on the contact surfaces of the injector
is realized. This wear reduces the flow over thecourse of time (Fig. 3).
With an optimized selection of materials andgeometries, Gema has enhanced injector
technology to the point that a continuous
powder stream and long maintenance intervals
are achieved.
The negative effects of wear can becompensated by correcting parameters at the
gun control.
easures are based mainly
These corrective measures
aracteristics of the delivery
on specific wear characteristics
wder used and, therefore,technology and powder
applied depending on the individual experiencehe primary method toof each operator. Theo replace the worn internal
improve results is topart of the injector. This is known as the injector
rly changed, on average,
sleeve and is regularly
every two weeks in single-shift operation(Fig. 4).

Pompe di aapplicazione:
per il futuro
perfette pe

Application pump:
mp: Fit for the future
The new OptiSpray application pump does
not exhibit this wearr behaviour.
The flow of
powder remains
stable andthe amount of
so do not change
powder delivered also
5).
over long periods off time ((Fig. 5).
Figure 6 shows the superposition of figure 4 andnt differences between the two
5, with the significant
hnologies.
powder delivery technologies.
ctors, and in order toWhen using the injectors,
maintain the powder discharge level necessary forthe coating process, the actual powder delivery
value must be higher than the nominal value
over the entire life cycle of the injector sleeve.
This increased amount of powder is problematic
not only in relation to reproducible coating
thicknesses, but generates unnecessary powder
waste, as well as additional maintenance. This
results in a powder-saving potential, whichis shown by the shaded areas in figure 6. The
pump application technology used in the
OptiSpray exploits these savings potentials, thus
substantially reducing operating costs by saving

2

La nuova p
pompa di applicazione
OptiSpray nonon presenta questi problemi di usu
usura. Il flusso della polvere
resta stabile così come la quantità dipolvere eerogata, che rimane immutata pe
per lunghi periodi di tempo (fig. 5)5).
La figura 6 mostra la sovrapposid figure 4 e 5 e le signizione delle
ficat differenze tra le tue
ficativet
tecnologie
di erogazion della polvere. Al fine dinemmantenereil livello richied trasferimento della polsto divere per il processo di verniciatura, quando si utilizzano
gli iniettori è necessario erogarne una quantità maggiore rispetto al valore nominale per l’intero ciclo vita della guaina dell’iniettore. Il trasferimento di una quantità
maggiore di polvere crea dei problemi in relazione alla
riproducibilità dello spessore del rivestimento e sprechi
di polvere, oltre alla necessità di manutenzione aggiuntiva. Questo comporta dunque un potenziale di risparmio della polvere, illustrato dalle aree ombreggiate della
figura 6. La tecnologia della pompa di applicazione utilizzata da OptiSpray sfrutta questo potenziale di risparmio, riducendo così sostanzialmente i costi operativi risparmiando su polveri e tempi di manutenzione.

2

Injector with optimized
geometries for an
extended service life.
Iniettore con geometrieottimizzate per una vita
di servizio estesa.

international PAINT&COATING magazine - MARCH/APRIL 2016 - N. 38

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© Gema Switzerland GmbH© Gema Switzerland GmbHNEW APPLICATION TECHNOLOGY DELIVERS CONSISTENT QUALITY, GUARANTEED

3

4

3

4

Typical injector curve.

Stability of an injector over time.

Curva tipica dell’iniettore.

Stabilità dell’iniettore nel tempo.

powder and greatly reducing maintenance times.
Another important factor in achieving a stable flow of
powder is the design of the suction line between the
powder hopper and the delivery system.
A common fault in many powder systems is a powder
hose that is being used incorrectly. Long powder
hoses and tight bending radii have a negative effecton homogeneous powder flow. Therefore, to achieve
successful powder delivery it is vital to use a wellconceived design that integrates the powder delivery
technology and the powder hopper. The OptiSprayapplication pumps are mounted on both sides of thepowder hopper. This results in an extremely short andrigid suction line (figure 1 and figure 10). An additional
fill-level sensor in the powder hopper ensures the levelremains constant and thus ensures uniform suction
conditions.
With the OptiSpray, a special focus was placed on an
absolutely straight and break-free flow path inside
the pump. The design ensures gentle transport of thepowder, without changing the properties of the powder.
Powder types, especially sensitive reactive materials
such as metallic or textured powders, will be transported
smoothly and efficiently. They arrive at the atomizer intheir original condition, can be processed easily andproduce better results. The deliberate separation of
the powder suction from the powder hopper and thetransportation process to the spray gun allow for the useof very long powder hoses, without any significant losses
in the amount of powder delivery.
182

N. 38 - MARCH/APRIL 2016 - international PAINT&COATING magazine

Un altro fattore importante per ottenere un flusso di polvere stabile riguarda il design della linea di aspirazione trail contenitore delle polveri e il sistema di erogazione. Un
difetto comune a molti sistemi a polveri è rappresentato
dall’utilizzo scorretto del tubo dedicato alle polveri. Tubi
lunghi e raggi di curvatura stretti hanno un effetto negativo sul flusso omogeneo della polvere. Per questo motivo, per un’erogazione efficace è fondamentale usare un
design concepito attentamente che comprenda la tecnologia di erogazione della polvere e i relativi serbatoi.
Le pompe di applicazione OptiSpray sono montate su
entrambi i lati del serbatoio delle polveri, offrendo cosìuna linea di aspirazione estremamente corta e rigida (figure 1 e 10). Un sensore aggiuntivo del livello di riempimento, inserito nel serbatoio, assicura che il livello resti
costante e le condizioni di aspirazione uniformi.
Con OptiSpray è stata posta particolare attenzione
sull’ottenimento di un percorso di flusso diretto e libero all’interno della pompa. Il design assicura che la polvere sia trasportata delicatamente, senza alternarne leproprietà. È possibile trasportate in modo fluido ed efficiente diverse tipologie di polveri, in particolare i materiali reattivi sensibili come polveri metallizzate o testurizzate: arrivano all’atomizzatore nella loro condizione
originale, pronte per il processo e per offrire migliori risultati. La scelta di separare l’aspirazione della polvere
dal serbatoio e dal processo di trasporto fino alla pistola di spruzzatura consente di utilizzare tubi per polveri
molto lunghi, senza perdite significative nella quantità
di polvere erogata.

INNOVATIONS: PRESENT&FUTURE
Optimizing charging efficiency using
PCC mode

Ottimizzare l’efficienza della carica conla modalità PCC

Each user has experience of how muchelectrostatic power should be used to charge thepowder. To achieve the required coating quality,each powder can withstand only a specificamount of charge. With the increased use of
so-called high-charge powders, new devices
are needed which allow precise regulation of
the current values to below 10 μA and prevent
overcharging of the powder.

Ogni operatore sa quanta energia elettrostatica
dovrebbe utilizzare per caricare la polvere. Per
raggiungere il livello qualitativo di verniciatura
richiesto, le polveri possono sopportare soltanto una carica specifica. Con l’incremento dell’utilizzo delle polveri ad alta carica, sono necessari
nuovi dispositivi che consentano la regolazione
precisa dei valori di corrente al di sotto di 10 μA
e di prevenire il sovraccarico delle polveri.

When it comes to electrostatic charge, theprevailing view is “The more the better”.
In practice, the current value settings on thecontrol units therefore tend to be too high,which results in an excess of free ions.
This encourages the emergence of so-called“orange peel” pattern as a result of backionization effects, reduces the transfer efficiency
or limits the powder coverage of re-cesses area
typically associated with more complex partgeometries. To avoid or at least reduce theseeffects, the current flow through the workpiecemust be decreased. In practice, the free ions aredischarged via a grounded component, which
can be mounted on the gun. The free ions follow
the shortest path to a grounded object. But inthe case objects with more complex geometries,
the gun tip can be directed too close to thecoating surface, and the free ions discharge
at the wrong location. Here, the modern gun
control offers the option to work at constantcurrent levels. This means that the voltage
automatically adjusts relative to the distance ofthe component. This enables coating at ideal
current values, regardless of the distance to thepart, and prevents an excessive number of freeions.
At this point the question arises of what is ideal
charge for powder coating? Powder can begrouped into three types of charge (Fig. 7).
The so-called high-charge powder varieties,
charge type A, primarily include metallic andenamel powders or powders for two coat/
one fire applications (also known as dry-ondry process). For type A powders, a charging
current in the region of up to 10 μA is sufficient.
Depending on the specification, standard

Quanto si parla di carica elettrostatica, l’opinione prevalente è “più è, meglio è”. In pratica,
i valori della corrente stabiliti sulle unità di controllo tendono a essere troppi elevati, causando un eccesso di ioni liberi. Questo favorisce lacomparsa della “buccia d’arancia” come conseguenza della ionizzazione di ritorno; riduce inoltre l’efficienza di trasferimento oppure limita lacopertura delle polveri nelle zone più nascoste,
tipicamente in pezzi con geometrie complesse. Per evitare, o almeno ridurre, questi effetti la corrente che passa attraverso il manufatto
deve essere diminuita. In pratica, gli ioni liberi
sono scaricati attraverso una messa a terra, chepuò essere montata su una pistola: gli ioni liberi seguono il percorso più corto verso l’oggetto
messo a massa. Nel caso in cui i manufatti abbiano geometrie più complesse, l’ugello della
pistola potrebbe essere diretto troppo vicino alla superficie da rivestire, con gli ioni liberi che
si scaricano nella posizione sbagliata. In questo caso, il moderno controllo della pistola offre
la possibilità di operare a livelli di corrente costanti: questo significa che il voltaggio si regola
automaticamente in relazione alla distanza delcomponente, consentendo di verniciare sempre con valori di corrente ideali, indipendentemente dalla distanza del manufatto, e prevenendo un eccessivo numero di ioni liberi.
A questo punto sorge una domanda: qual è il livello di carica ideale delle vernici in polvere? Lapolvere può essere raggruppata in tre tipologie
di cariche (fig. 7). Le cosiddette polveri a carica
elevata, carica di tipo A, includono soprattutto
polveri metallizzate e gli smalti in polvere oppure
polveri per applicazioni polvere su polvere Per lepolveri di tipo A, è sufficiente una corrente di ca-

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5

6© Gema Switzerland GmbH© Gema Switzerland GmbH

5

6

Stability of a dense-phase pump over time.

Powder savings and reduced maintenance intervals.

Stabilità della pompa a fase densa nel tempo.

Risparmi di polvere e intervalli di manutenzione ridotti.

powders (polyester-epoxy, epoxy) belong tocategories B and C and achieve their ideal charge at
higher current levels.
In the charging process for high-charge powders(charge type A), currents below 10 μA are alreadysufficient to achieve maximum application
efficiency and the best surface finish. The key
is to avoid overcharging the powder, as thecharacteristics of the powder may be unused oreven destroyed.
Overcharging the powder produces surface defects,
which can be seen in particular with high-charge
powders (charge type A). The reasons for this areexcessively high electrical field line concentrations
or excessively high free ion stream per unit of timeand area. In easy-to-reach areas, backionization takes
place, whereas in more shielded areas an insufficientcoating thickness is produced. For charge type A,
it must accordingly be possible to carry out very
precise regulation. To cope with the characteristicsof the powder, PCC mode (Precision Charge Control)
has been developed for the gun control units inthe latest Gema OptiStar generation. PCC mode
regulates the charging current in the range below
10 μA with a resolution of 0.5 μA (Fig. 8). This
directly influences the charge level of the powder.
The controlled influencing of the current values
demonstrates that each powder has an optimum
charge value. If this value is used, it is possible toachieve the best results and the ‘the more charge
the better’ philosophy becomes outdated. To
improve the quality of the coating, it is worth
paying great attention to the charge process of thepowder.
184

N. 38 - MARCH/APRIL 2016 - international PAINT&COATING magazine

rica fino a 10 μA. A seconda delle specifiche, le polveri
standard (epossipoliestere, epossidica) appartengono alle categorie B e C e raggiungono la loro carica
ideale con livelli di corrente maggiori.
Nel processo di carica delle polveri ad alta carica (carica di tipo A), le correnti al di sotto di 10 μA sono
sufficienti per ottenere la massima efficienza di applicazione e la migliore finitura superficiale. La chiave èevitare il sovraccarico della polvere, poiché le sue caratteristiche potrebbero venire annullate o distrutte.
Il sovraccarico elettrostatico delle polveri produce difetti superficiali che possono essere visti in particolare con le polveri ad alta carica (carica di tipo A). Le ragioni di questo sono i campi elettrici eccessivamente
concentrati oppure un eccesso di ioni liberi per unità
di tempo e area. Nelle zone facili da raggiungere si
verifica la ionizzazione di ritorno, mentre in aree piùprotette si produce uno spessore di rivestimento insufficiente. Per la carica di tipo A, deve essere dunquepossibile una regolazione molto precisa. Per far fronte alle caratteristiche della polvere, è stata sviluppatala modalità PCC (Precision Charge Control) per le unità
di controllo delle pistole nella generazione più recente Gema OptiStar. La modalità PCC regola la corrente
di carica nella fascia al di sotto di 10 μA con una risoluzione di 0.5 μA (fig. 8). Questo influenza direttamente il livello di carica della polvere.
L’influenza dei valori di corrente dimostra che ogni
polvere possiede un valore di carica ottimale. Se si
utilizza questo valore , è possibile ottenere risultati
migliori: la filosofia “maggiore è la carica, meglio è” diventa così sorpassata. Per migliorare la qualità del rivestimento, è importante prestare molta attenzione
al processo di carica della polvere.

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Extended control rangeof the PCC mode.
Gamma di controllo
estesa della modalità
PCC.

186

Increased anti-corrosion requirements
are often implemented with a double
layer of powder. This means that theprocess of
coating andcuring is carriedout twice insuccession.
A particularfocus here ispreventing
corrosion on
cut edges.
Efforts are
currently
underway
to develop
a “powderon powder”
application
7
with just7
one curing
process. Until
Each powder‘s charging current.
now, it was
Corrente di carica per tipo di polvere.
assumed thatthe base coatmust be applied using
electrostatically charged
powder and the topcoat by means oftribo-charging.
The PCC function (precise
current control below
10 μA) integrated in
the application devices
by Gema provides theopportunity to work withvery low μA values. In
several practical lab trials
it has been demonstrated
that, with the PCC
function in the “powder
on powder” application,
both coats can be applied
without any problems
using electrostatic
8
charging.

I requisiti di anticorrosione più stringenti sono spesso soddisfatti con l’applicazione di un doppio strato
di polvere. Questo significa effettuare due volte diseguito il processo di verniciatura e polimerizzazione.
In queste applicazioni, particolare attenzione è posta
sulla prevenzionedellacorrosione sui
bordi. Gli sforzi sono attualmente diretti
allo sviluppodell’applicazione “polvere su
polvere” conun unico processo di polimerizzazione.
Fino ad ora, siè sempre supposto che la mano di fondo
dovesse essere applicata utilizzando pistola con carica acorona, mentre la mano a finire per mezzo di pistole carica a tribo.
La funzione PCC (controllo preciso della corrente aldi sotto di 10 μA) integrata
nei dispositivi di applicazione Gema offre la possibilità
di lavorare con valori molto
bassi di μA. In diverse prove pratiche di laboratorio è
stato dimostrato che, con lafunzione PCC nell’applicazione “polvere su polvere”,
entrambi gli strati possono
essere applicati senza problemi utilizzando pistole acorona.

N. 38 - MARCH/APRIL 2016 - international PAINT&COATING magazine© Gema Switzerland GmbHFunzione PCC per applicazioni con polveri adoppio strato© Gema Switzerland GmbH8

PCC function for double-coat
powder application

INNOVATIONS: PRESENT&FUTURE
9

DVC electronic air-flow
control.
Controllo elettronico
DVC del flusso d’aria.

9© Gema Switzerland GmbH

It’s all about the powder cloud

L’importante è la nuvola di polvere

The design of the spray nozzle is crucial for theformation of a homogeneous powder cloud andthe atomization of the powder for charging. Whendescribing powder clouds, the words ‘soft’ and ‘hard’
are often used.
Regardless of thischaracteristics,
the powder
cloud in frontof the object
to be coatedmust be an
optimum shapeand at the rightspeed. This canbe influenced
depending on
the coating10
requirements.

Il design dell’ugello di spruzzatura è cruciale per la formazione di una nuvola di polvere omogenea e per lanebulizzazione delle polveri cariche. Quando si descrivono le nuvole di polvere, le parole “morbida” e “dura”
sono usate spesso. A prescindere
da queste caratteristiche, la nuvola di polvere di
fronte all’oggettoda rivestire deve
avere una forma
ottimale e la giusta velocità. Questo può variare aseconda dei requisiti di verniciatura.
© Gema Switzerland GmbHPer una corretta
10
nebulizzazione e
For proper
atomization and Controlled mixing of conveying and atomizing air shortly before application.
diffusione della“fanning-out” of Miscela controllata di aria di atomizzazione e trasporto poco prima
polvere traspordell’applicazione.
the transported
tata, la miscela
powder, thepolvere-aria deve
powder-air
avere una certa
mixture must be at a certain speed at the spray
velocità sull’ugello di spruzzatura della pistola. Nel canozzle of the spray gun. In the case of injectors,
so degli iniettori, e anche della pompa di applicazioand also in the application pump, this is donene, questo è possibile con l’alimentazione di aria supwith supplementary air (also called atomizing air),plementare (chiamata anche aria di atomizzazione),which is additionally added to the conveying air.
che si aggiunge all’aria di trasporto.

international PAINT&COATING magazine - MARCH/APRIL 2016 - N. 38

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In modern injector technology, this air is
Nella moderna tecnologia di iniezione, quest’aria è alisupplied to the injector and transports thementata nell’iniettore e trasporta la polvere all’ugellopowder to the spray nozzle together with thedi spruzzatura insieme all’aria di trasporto. Per manteconveying air. To keep the ratio of the two air
nere costante il tasso delle due fonti d’aria, le unità disources constant, Gema control units use thecontrollo di Gema utilizzano la tecnologia Digital ValDigital Valve Control (DVC)ve Control (DVC): un sistema ditechnology. DVC is an electronic
controllo elettronico del flusso
air-flow control system, whichd’aria che regola con precisioprecisely regulates the two air
ne i due flussi e la miscela polflows and also the powdervere-aria molto rapidamente
air mixture very quickly and(fig. 9).
α ˜ 65°Low speed for ﬂat parts
accurately (Fig. 9).
Con la pompa di applicazione
With the OptiSpray application
OptiSpray, l’aria di atomizzapump, atomizing air is added
zione è aggiunta direttamente
directly at the spray gun. This
alla pistola di spruzzatura. Quemeans that, regardless of thesto significa che, indipendenlow air flow for transporting thetemente dal basso flusso d’apowder, a precisely controlled
ria che trasporta la polvere, èquantity of atomizing air isdisponibile una quantità conavailable for producing optimaltrollata con precisione di aria
powder cloud shapes (Fig. 10).
di atomizzazione per produrα ˜ 50°
Both air flows are introduced
re nuvole di polvere con forMedium speed forinto the process where theyme perfette (fig. 10). Entramﬂat parts and proﬁles
can have their full effect. Thisbi i flussi d’aria sono introdottiallows controlled charging
nel processo esattamente doand atomization and prevents
ve possono raggiungere il loro
a pulsing powder cloud. A
pieno effetto. Questo consenpulsing powder cloud means
te di controllare carica e nebuthat the powder particles are
lizzazione e prevenire la pulsafed to the gun in bursts and thezione della nuvola: una nuvola
charging process is not carried
di polveri pulsante trasferisce leout constantly, which leads toparticelle di polvere alla pistolairregular coating results.
a raffiche e il processo di carica
α ˜ 30°The shape of the nozzle is ideallynon è costante, il che comporHigh speed
chosen according to the partta risultati di verniciatura irreto be coated or the coating
golari.
requirements (Fig. 11).
La forma dell’ugello va scelta in
The shape and the speed of thebase al pezzo da verniciare op11
© Gema Switzerland GmbHpowder cloud are specificallypure ai requisiti di verniciatura
influenced via the control unit
(fig. 11). La forma e la veloci11
in an easy way, with the helptà della nuvola di polvere sono
Flat-jet nozzles for a wide range of uses.
of the atomizing air flow. The
specificamente determinate
Ugelli flat-jet per un’ampia varietà di utilizzi.
air speed in front of the object
dall’unità di controllo in modo
should be minimized so that
semplice, con l’aiuto del flusso
the electrostatic force of attraction can assumed’aria di atomizzazione. La velocità dell’aria di fronte al
the task of building up coats. More atomizing
manufatto dovrebbe essere minimizzata, in modo che
air automatically means an increase in speed
le forze elettrostatiche di attrazione possano formare
at the spraying nozzle and consequently lessgli strati. Maggiore è l’aria di atomizzazione, maggioair means a lower speed. Every new part tore è la velocità di spruzzatura dell’ugello e, di conse188

N. 38 - MARCH/APRIL 2016 - international PAINT&COATING magazine

INNOVATIONS: PRESENT&FUTURE
be coated can present a challenge. Even
the most experienced operator must alsocome close to the ideal settings, dependingon the coating specifications, the shape of
the parts, the design of the hangers, the air
currents within the booth and the conveyor
speed. In addition to his experience, theoperator is helped with the latest generationof application technology, which has various
options to positively influence the coating
result.
In order to coat difficult areas such asrecesses, in addition to adjusting the powder
cloud it is also possible to work in PCC
mode. In the case of recesses, the Faraday
Cage effect must often be recognized. Thismeans that the field lines end outside therecess and are completely absent within therecess. As a result, there is no electrostaticforce of attraction and powder particles only

guenza, minore aria significa velocità più bassa. Ogni
nuovo manufatto da verniciare può rappresentare
una sfida. Anche l’operatore con più esperienza deveriuscire ad avvicinarsi alle regolazioni ideali, a secondadelle specifiche di verniciatura, della forma dei manufatti, del design dei ganci, delle correnti d’aria all’interno della cabina e della velocità del trasportatore. Oltreche dalla sua esperienza, l’operatore è aiutato anche
dall’ultima generazione di tecnologia di applicazione,
che ha varie opzioni per influenzare positivamente ilrisultato di verniciatura.
Al fine di verniciare le zone più difficili da raggiungere,come i sottosquadra, oltre a regolare la nuvola di polvere è anche possibile lavorare in modalità PCC. Nelcaso dei sottosquadra, è necessario prendere in considerazione l’effetto della gabbia di Faraday. Questo significa che le linee del campo sono presenti all’esterno del sottosquadra, mentre sono totalmente assenti
al suo interno. Come risultato, non è presente nessuna forza elettrostatica di attrazione, e le particelle di

NEW APPLICATION TECHNOLOGY DELIVERS CONSISTENT QUALITY, GUARANTEED

enter the recesses via the delivery air, if at all. The
charging current of below 10 μA, precisely regulatedwith PCC mode, allows such a strong reduction of
charge that the powder particles detach from thefield lines and enter the recess by vir-tue of their own
kinetic energy. The result is a better coated part andin some cases leads to fully automated coating andthe elimination of manual touch up.

Conclusion
Both powder delivery technologies, dense-phasepump and injectors, are based on the same
operating concept and use the same control
unit and gun platform. Regardless of the delivery
technology, all the relevant requirements for
powder charging and atomization are integrated,
including the use of the precise current control in
the low μA range.
The areas of application of the two delivery
technologies are clearly distinct from one anotherand are essentially determined by the field of use
and the quality requirements of the user.
The robust and optimized injector technology
provides the excellent coating results but requires
ongoing process monitoring and regular
maintenance. If minor differences in the coating
quality are unimportant, the injector is the bestsolution.
Dense-phase technology is aimed at users who
have to meet high quality demands from theircustomers, have high expectations of their end
products coating performances and appearance,and place an extremely high value on processreliability. These users must be able to rely ontechnology that monitors and controls thefundamental influencing factors of the coatingprocess.
A coating system using modern technologythat achieves consistently reproducible resultsover a relatively long period of time, generates
confidence in the coating process while reducing
quality control costs. Gema has implemented
these requirements in the development of the
new OptiSpray application pump and the latest
generation of application devices. The result isa self-contained, coordinated application andpowder-delivery system which generates highquality coating results that can be re-produced at
any time. ‹190

N. 38 - MARCH/APRIL 2016 - international PAINT&COATING magazine

polvere entrano nei sottosquadra soltanto attraverso
l’aria di erogazione (in caso accada). La corrente di carica inferiore a 10 μA, regolata con precisione con lamodalità PCC, consente una riduzione talmente fortedella carica che le particelle di polvere si staccano dalle linee del campo ed entrano nel sottosquadra grazie alla loro stessa energia cinetica. Ne risulta un pezzo
verniciato meglio e, in alcuni casi, si arriva a una verniciatura completamente automatizzata e all’eliminazione dei ritocchi manuali.

Conclusione
Entrambe le tecnologie di erogazione delle polveri,
pompa a fase densa e iniettori, si basano sullo stesso
concept operativo e utilizzano la stessa unità di controllo e gamma di pistole. Indipendentemente dalla
tecnologia di erogazione, tutti i requisiti importanti
per la carica della polvere e l’atomizzazione sono integrati, incluso l’utilizzo del preciso controllo della corrente con bassi μA.
I settori di applicazione delle due tecnologie di erogazione sono chiaramente distinti uno dall’altro, e sono essenzialmente determinati dal campo di utilizzo e
dai requisiti di qualità dell’utente.
La tecnologia a iniettori, robusta e ottimizzata, offre
risultati di verniciatura eccellenti ma richiede continui
processi di monitoraggio e una manutenzione regolare. Se piccole differenze nella qualità di verniciatura
non sono importanti, l’iniettore è la soluzione migliore.
La tecnologia a fase densa è rivolta agli utilizzatori
che hanno bisogno di soddisfare gli elevati requisiti diqualità dei propri clienti, con elevate aspettative sulleprestazioni e sull’aspetto del rivestimento del prodotto finale, che danno un grande valore all’affidabilità diprocesso. Questi utilizzatori devono poter contare su
una tecnologia che monitora e controlla i fattori che
possono influenzare il processo di verniciatura.
Un sistema di verniciatura che utilizza una modernatecnologia, che consente di ottenere risultati riproducibili con costanza per un lungo periodo di tempo,
genera fiducia nel processo di verniciatura e riduce i
costi relativi al controllo qualità. Gema ha implementato questi requisiti nello sviluppo della nuova pompa
di applicazione OptiSpray e nei dispositivi di applicazione di ultima generazione. Il risultato è un’applicazione autonoma e coordinata con un sistema di erogazione delle polveri che offre risultati di verniciatura
di alta qualità riproducibili in ogni momento. ‹