Aerosoolvärvimine

Aerosoolvärvimine (inglise k. spray painting) on värvimistehnika, mille korral pihustatakse värv või mõni muu pinnakattevahend pihusti (tavaliselt värvipritsi) abil töödeldavale pinnale. Üldiselt kasutatakse aerosoolijoa pihustamiseks rõhu all olevaid gaase, tavaliselt suruõhku. Värvipritsid arenesid välja õhupintslitest (inglise k. airbrush), mis on käeshoitavad ja mida kasutatakse pintslite asemel täppistöödes, nagu fotode viimistlemine, küünte värvimine või maalikunst. Värvipritsid on õhupintslitest tavaliselt massiivsemad ning esmajoones kasutatakse neid suurte pindade katmisel ühtlase vedelikukihiga. Vastavalt vajadusele on need kas automatiseeritud või käes-hoitavad ning tavaliselt vahetatavate otsikute, düüsidega, et oleks võimalik muuta pihuse jälge. Üheks näiteks aerosoolvärvimisel kasutatavatest pihustitest on käeshoitavad aerosoolvärvid, kus värv on purgis rõhu all ja gaas surub selle läbi düüsi välja. Aerosoolvärvimise loojaks peetakse Francis Davis Millet'd. 1893. aasta Chicago maailmanäituse lähenedes tekkis eksponaatide valmissaamisega probleeme ja Daniel Burnham, maailmanäituse töödejuhataja, vahetas värvimistööde eest vastutava isiku tema vastu välja. Pärast mõningast katsetamist jõudis Millet tulemuseni, kus kasutades õlisegu ja pliivalget oli vooliku ning spetsiaalse otsiku abil võimalik kanda värvi pinnale märgatavalt kiiremini, kui traditsioonilise pintsliga värvimise korral. 1949. aastal töötas Edward Seymour välja aerosoolvärvi, mida saab käepäraselt purgist pihustada. Õhuga pihustamisel kasutatakse pinna värviga katmiseks värvipritsi. Värviprits koosneb värvipüstolist ja selle düüsist, kinnisest värvinõust ning õhukompressorist. Päästikule vajutades seguneb suruõhu juga värviga ja tekib värviosakestest ning õhust koosnev kõrgel rõhul olev aerosoolijuga. Sellist aerosooli nimetatakse pihussüsteemiks ja ainet, mis on pihustunud aerosoolis, nimetatakse pihuseks. Suruõhuga pihustamisel kasutatakse kõrgel rõhul suurt kogust õhku. Värvi omadused, nagu viskoossus, mõjutavad oluliselt pihuse jälje kuju ja düüsi valikut. Kuna vajadus erinevate omadustega värvide kasutamise ja erinevate pihuse jälgede kuju järele on suur, eksisteerib lai valik erinevate kujude ja suurustega düüse. Laiemalt levinud on kolm tüüpi: täiskoonus, õõneskoonus ja lapik juga (inglise k. vastavalt full cone, hollow cone, flat stream). Aerosoolpihustamine jaguneb kahte liiki: käsitsi ja automaatne pihustamine. Käsitsi pihustamise korral hoitakse värvipüstolit 15–25 sentimeetri kaugusel pinnast ja liigutatakse edasi-tagasi niimoodi, et toimub värvimisjälgede servade ülekattumine, et tagada ühtlane värvikiht. Automaatses protsessis on tegemist robotsüsteemiga, kus värvipüstol on paigaldatud kinnitusele ja pihustab värvijoa sellest punktist. Värvitav ese on tavaliselt liikuval konveieril või pöördlaual ja pihustipead on kas statsionaarsed või neid liigutatakse selle kohal edasi-tagasi. Traditsioonilistel suruõhuga värvipritsidel ei ole võimalust reguleerida rõhku ja värv väljub düüsist nii suure hooga, et tekitab probleeme, nagu ülepihustamine ja värvi tagasipõrkumine- värv tabab pinda liiga suure hooga, ei jää pidama ja põrkab tagasi, jättes pinna ebaühtlaselt kaetuks. HVLP sarnaneb traditsioonilisele värvipritsile, kuid vajab madalamat rõhku (inglise k. low pressure – LP). Värvi pihustamiseks madalamal rõhul tuleb kasutada see-eest suuremat kogust õhku (inglise k. high volume – HV). Tagajärjena jõuab rohkem värvi värvitava pinnani, samaaegselt vähendades ülepihustust, materjalikulu ja õhusaastet. Rusikareegel on, et kaks kolmandikku pihusest jääb pinnale ja kolmandik paisatakse õhku. Piisava õhuvoolu tekitamiseks kasutatakse HVLP värvipritsis elektrimootoriga õhuturbiini (sarnane tolmuimeja mootorile), mis toodab puhast sooja õhku, elimineerides võimaluse, et pihusesse satub õli- või veeosakesi, nagu võib juhtuda õhukompressoritega. Alternatiivina saab tavalise värvipritsi muuta HVLP värvipritsiks, kasutades regulaatorit rõhu madaldamiseks. Kui kompressor on eelnevalt olemas, tuleb HVLP värvipritside soetamisel ettevaatlik olla, sest odavamad HVLP värvipüssid vajavad tihti rohkem õhku kui kallimad. Odavamatele värvipüssidele võib piisava õhuvoolu tagamiseks vaja minna vähemalt 5-hobujõulist (3,7 kW) tööstuslikku kompressorit. HVLP lahendus on kõige laiemalt levinud ja neid värvipritse on igas suuruses: väikesed, mida kasutatakse näiteks autodele detailide joonistamiseks; suured, mida kasutatakse autokerede, majade, laevade ja muude suurte pindade värvimisel. HVLP plussid võrreldes traditsioonilise värvipritsiga on suur töökiirus ja -kindlus, vähene vajadus hoolduseks, väiksem värvikulu ja ülepihus. HVLP miinuseks on, et suure tootlikkuse saamiseks on vaja piisavalt võimsat kompressorit või turbiini, mis on võrdlemisi kallid. LVLP värvipritsid on samm edasi HVLP pritsidest. Sarnaselt HVLP-le töötavad need madalal rõhul (LP), aga uuendusena kasutavad väikesemat kogust õhku (inglise k. low volume – LV), kus õhukoguse kompenseerimiseks kasutatakse spetsiaalset düüsi. Sellise meetodiga suurendatakse katmise efektiivsust (umbes 5% efektiivsemad kui HVLP), rohkem värvi jääb pinnale ja vähem paisatakse ümbritsevasse õhku. Samaaegselt hoitakse kokku kasutatud suruõhu arvelt. Viimane on eriti tähtis juhul, kui puuduvad võimsad kompressorid või kui värvimisprotsessi spetsiifiliselt on vaja kasutada minimaalselt õhku. Soovitatavalt peaks kompressori jõudlus olema 2–3 hobujõudu. LVLP eelis on kõige väiksem ülepihus, nad on kõige efektiivsemad ja kõige konkreetsema pihusejäljega värvipritsid, mille tõttu on neid hea kasutada täppistöödes ja lõppviimistlusel. Lisaks saab LVLP lahenduse puhul kasutada väikese jõudlusega odavamapoolseid kompressoreid. LVLP suurim miinus on töökiiruse langus, mis on tingitud aeglasemast pihustuskiirusest ja kitsamast pihusejäljest (pihustusnurk max. 10–11 kraadi) – HVLP ja traditsioonilise värvipritsi puhul hajutab suurem õhukogus pihuse rohkem laiali. Kuna LVLP pihusejälg on võrdlemisi kitsas ja selle serv üsnagi järsk, siis käsitsi värvides on raskem saavutada ühtlane värvikiht ülekatvuse ala väiksuse tõttu. Elektrostaatilisel aerosool- või pulbervärvimisel pihustatud värviosakesed laetakse elektriliselt, mistõttu nad tõukuvad üksteisest ja jaotuvad düüsist väljumisel ühtlaselt. Värvitav pind laetakse vastasmärgiga laenguga või maandatakse, mille tagajärjel laetud värviosakesed tõmbuvad pinnale ja moodustavad ühtlase kihi. Selline meetod on palju efektiivsem kui suruõhuga värvimine, sest tagab ühtlasema kihi ja suurendab katmise efektiivsust. Lisaks saavad raskesti ligipääsetavad kohad kergemini kaetud. Pulbervärvimise korral kuumutatakse seejärel pulbriga kaetud pinda: pulber muutub tugevaks plastikuks. Pihustatud aerosooliosakeste elektriliselt laadimiseks kasutatakse kolme põhilist meetodit: otsene laadimine – elektrood pannakse värvireservuaari või värvitorustikku; pihuse laadimine – pihustatud vedelik satub elektrivälja düüsist väljudes. Elektriväli tekitatakse elektrostaatilise induktsiooni, koroonalahenduse või ühe või enama elektroodi abil (rõngaselektrood või elektroodide võrk); tribomeetriline laadumine – kasutatakse hõõrdumist, mis tekib värvi söötmisel värvipritsile. Värv hõõrdub vastu torustiku seina ja laadub. Elektrostaatilist värvimist kasutatakse näiteks rattaraamide ja auto keredetailide värvimisel. Õhuvabades pritsides kasutatakse kõrgerõhulist pumpa, mis vedelikule rõhku avaldades (2–50 MPa) pihustab selle. Pumba abil saavutatakse soovitud vedelikurõhk, tänu millele on võimalik pihustada ka palju raskemaid materjale, kui on tavalise värvipritsiga võimalik. Siin kasutatakse erinevaid düüsi suurusi, et saada soovitud parameetritega aerosoolijuga ja pihuse jälg. Selliseid süsteeme kasutatakse kõrge vastupidavusega tööstuslike, keemiliste ja mereliste pinnakatete värvimiseks. Õhuvaba värvipritsi eelised on järgmised: Pinnakate tungib kergemini aukudesse ja lõhedesse. Ühe korraga saavutatakse ühtlane paks kate, mis vähendab vajaminevate värvikihtide arvu. Pinnale kantud paks kiht tagab hea kleepumise ja ühtlase värvikihi tänu tasaseks valgumisele. Sellel meetodil saab enamasti pinnakatteid väga vähese lahjendi abil pihustada, mille tagajärjel lüheneb kuivamise aeg ja vähendatakse keskkonnaohtlike lahustite kasutamist. Mõnedel elektrilistel õhuvabadel värvipritsidel on juurde lisatud kompressor, et vajadusel saaks seda kasutada ka õhuga assisteeritud õhuvaba värvipritsina. Õhuvabade värvipritside kasutamisel tuleb olla väga ettevaatlik, sest esiteks on seade ise kõrge rõhu all ja teiseks väljub värv düüsist kõrgel rõhul. Kui seadmega peaks midagi juhtuma või keegi peaks sattuma värvijoa ette, võivad vigastused olla väga tõsised. Need pritsid kasutavad suruõhku ja vedeliku rõhku koos, et pinnakattematerjal pihustada. Vedelik surutakse suure rõhuga läbi düüsi ja suruõhk lastakse düüsist väljumisel juurde, et pihuse osakesed aerosoolis peenemateks muutuksid. See tehnoloogia võimaldab kiiresti ja efektiivselt kanda pinnale suure koguse värvi. Pinnale on võimalik kanda paksem kiht kuumutades värvi 60–80 kraadini. Kuumpihustamise korral põrkuvad värviosakesed vähem tagasi ja vähendavad seega värvi kadu. Värv kuivab kiiremini, kuna seda pihustatakse kõrgemal temperatuuril, mis kiirendab oluliselt värvimisprotsessi mitme kihi pealekandmise korral. Automaatsed lineaarsed pihustussüsteemid koosnevad konveierist ja statsionaarsetest ülalt alla suunatud värvipüstolitest. Tavaliselt kasutatakse sellist lahendust toodete jaoks, mis asuvad pikali konveierlindil, mis omakorda söödab need ette pihustussüsteemile. Värvipüstolid alustavad pihustamist hetkel, kui värvitav pind jõuab otse nende alla. Värvitavateks pindadeks on piklikud ja lihtsad tooted, nagu näiteks aknaraamid, põrandaliistud, puitvormid või suvalised muud lihtsa disainiga tooted, mille laius ei ületa 30 cm. Automaatsed pihustussüsteemid omavad üldjuhul värvi säästvaid süsteeme, mis võtavad uuesti kasutusse ülepihustatud ja õhku tagasi põrganud värvi, mida tootele esimese hooga ei õnnestunud kanda. Sellist värvimisliini kasutavad näiteks puutoodete masstootjad, et minimaalse personaliga värvida tooteid suure tootlikkuse ja kiiruse juures. Neid kasutatakse üldjuhul peitsi, värvi kinniti ja laki pealekandmisel, aga neis saab kasutada ka nii vee kui ka õli baasil värve. Kuna viimaste aastatel on hakatud järjest rohkem rõhku pöörama UV-kuivatatud pinnakatetele, siis on olemas ka liinid, mis on spetsiaalselt selleks tööks sobitatud. Liikuvate peadega pihustussüsteemid on spetsiaalselt välja töötatud värvimaks keerulise geomeetriaga tooteid, mis on õhemad kui 10 cm, nagu näiteks kaunistustega kapiuksed või sahtlite esiküljed. Värvipüstolid on asetatud värvitavatest esemetest kõrgemale ja on kogu aeg liikumises, et katta värviga kõik raskesti ligipääsetavad sooned. Päid liigutatakse tsükliliselt, kas ringikujuliselt või edasi-tagasi, et pind ühtlaselt värviga katta. Tüüpiliselt on liikuvate peadega süsteemid suured ning nendega värvitakse näiteks uksi, kappe või muid suuri pindu. Näide: link YouTube’is Värvimiskamber (inglise k. spray booth) on suletud keskkond, kus saab muuta temperatuuri, õhurõhku, -voolu ja -niiskust, et tagada ideaalsed olud värvimiseks. Sellised keskkonnad on varustatud ühe või mitme ventilatsioonisüsteemi ja põletiga, et soojendada ventileeritavat õhku. Värvimiskambreid kasutatakse näiteks autotöökodades autokerede värvimisel. Aerosool Aerosoolvärv Kompressor Pulbervärvimine Robotsüsteem Suruõhk Värv Värvipigment Värvipüstol Õhkpihusti Õhupintsel Erik Larson. The Devil in the White City. Vintage, 2004. "Arhiivikoopia". Originaali arhiivikoopia seisuga 1. oktoober 2011. Vaadatud 2. novembril 2011.{{netiviide}}: CS1 hooldus: arhiivikoopia kasutusel pealkirjana (link) Todd, Robert H., Dell K. Allen, Leo Alting. Manufacturing Processes Reference Guide. New York City, 1994. Industrial Press Inc. "Arhiivikoopia". Originaali arhiivikoopia seisuga 17. november 2011. Vaadatud 2. novembril 2011.{{netiviide}}: CS1 hooldus: arhiivikoopia kasutusel pealkirjana (link) http://www.wisegeek.com/what-is-a-hvlp-spray-gun.htm "Arhiivikoopia". Originaali arhiivikoopia seisuga 11. november 2011. Vaadatud 3. novembril 2011.{{netiviide}}: CS1 hooldus: arhiivikoopia kasutusel pealkirjana (link)