При какой температуре запекается порошковая краска
Перейти к содержимому

При какой температуре запекается порошковая краска

  • автор:

Идеальная технология порошковой покраски

Идеальная технология порошковой покраски

11.05.2019

Часто полагают, что применение порошковых красок уже само по себе обеспечивает качественные и экономичные полимерные покрытия. Но это далеко не так. Пренебрежение технологией и применение примитивного ручного оборудования разрушает оптимистичные ожидания многих кустарных производителей. А страдают от этого, прежде всего, потребители их низкокачественной и недолговечной продукции.

Оптимальный технологический цикл нанесения порошковой краски определяется исходя из требований к уровню качества финишного покрытия, которое даст существенное конкурентное преимущество окрашиваемой продукции. На этапе составления технического задания на проектирование оборудования следует учесть тип продукции, условия её эксплуатации и конкурентоспособный гарантийный срок службы покрытия.

Обязательные технологические стадии порошковой покраски

Для нанесения полимерных покрытий высокого качества необходимо соблюдение полного технологического цикла, состоящего из таких обязательных стадий:

  1. Загрузка деталей на конвейер;
  2. Химическая подготовка поверхности (обезжиривание + конверсионный слой);
  3. Сушка в печи;
  4. Охлаждение деталей после сушки;
  5. Электростатическое нанесение порошковой краски;
  6. Полимеризация порошковой краски в печи;
  7. Охлаждение деталей после полимеризации;
  8. Разгрузка красиво окрашенных деталей.

На картинке инфографика идеальной технологии порошковой покраски

Каждая стадия требует строгого соблюдения температурного режима и времени обработки. Поэтому длины всех активных зон проектируется в соответствии с рабочей скоростью конвейера.

Линии порошковой покраски

Мы проектируем эффективные линии с идеальной технологией покраски, которые обеспечивают качественное покрытие при минимальном потреблении энергии и ресурсов.

Рассмотрим по-отдельности каждую стадию технологии порошковой покраски и важные нюансы, на которые важно обратить внимание.

1. Загрузка изделий на конвейер

На картинке загрязнённая деталь при загрузке на конвейер

Чтобы добиться максимальной производительности окраски деталей в единицу времени, необходимо наиболее рационально загружать каждый погонный метр конвейера. При этом следует учесть геометрическую форму деталей и определить минимальные расстояния между деталями для их всесторонней покраски. Соседние подвески не должны касаться друг друга. Поэтому следует учесть допустимую дистанцию между ними для беспрепятственного прохождения поворотов и подъёмов конвейера.

Производственную программу окраски лучше разделить на серии однотипных деталей. Для каждого типа деталей необходимо разработать рациональные подвесы, обеспечивающие наиболее плотную «многоэтажную» загрузку.

На фото линия порошковой покраски EUROIMPIANTI с

2. Химическая подготовка поверхности перед покраской

На картинке химическая подготовка поверхности (обезжиривание с последующим нанесением конверсионного слоя)

Подготовка поверхности — обязательная и самая важная стадия порошковой окраски. В распылительном туннеле, на протяжении последовательных стадий струйной обработки смываются загрязнения, поверхность обезжиривается и наносится конверсионный слой.

Внимание! При отсутствии надлежащей предварительной подготовки поверхности ни о какой «идеальности» технологии и речи быть не может. Протирка тряпочкой с растворителем — не считается надлежащей подготовкой. Таким способом невозможно равномерно обработать всю поверхность. И одного обезжиривания — мало. Нужен конверсионный слой.

Для формирования конверсионных слоёв производят аморфное железофосфатирование, кристаллическое цинкфосфатирование, прогрессивный цикл нанокерамики и другие типы подготовки поверхности.

Выбор реагентов и цикла подготовки поверхности зависит от специфики изделий, типа сталей и предъявляемых требований к стойкости конечного покрытия в конкретных условиях эксплуатации окрашенной продукции.

Технологически важно обеспечить достаточное время обработки и температуры рабочих растворов, а также поддерживать рабочий диапазон концентраций реагентов и чистоту промывочных вод. Поэтому в туннеле целесообразно использовать автоматические дозаторы химических концентратов и регенераторы растворов.

На фото подготовка поверхности в распылительном туннеле

3. Сушка с интенсивным обдувом горячим воздухом

На картинке стадия сушки после подготовки поверхности

После промывки изделия поступают в конвекционную сушильную печь с усиленной циркуляцией горячего воздуха. Чем выше интенсивность обдува горячего воздуха, тем быстрее проходит сушка и тем меньше затраты энергии на нагрев.

Температура не должна превышать 120 — 130°C, иначе химический конверсионный слой может сгореть.

Из сушильной печи изделия выходят абсолютно сухими с равномерным химическим конверсионным слоем на поверхности металла.

На фото сушка изделий после подготовки поверхности

4. Охлаждение деталей после сушки

На картинке охлаждение деталей после сушильной печи

Это важная стадия, от которой зависит расход порошковой краски и равномерность толщины слоя лакокрасочного покрытия.

Как правило, остывание происходит естественным способом при транспортировке деталей от сушки до покрасочной кабины. На этапе проектирования, при расчёте длины пути отталкиваются от рабочей скорости конвейера и требуемого времени на остывание деталей, с учётом их металлоёмкости (массы).

Данную стадию можно ускорить благодаря использованию камер охлаждения с интенсивным обдувом остывающих деталей.

На фото зона естественного охлаждения деталей после сушки

5. Электростатическое нанесение порошковой краски

На картинке электростатическое нанесение порошковой краски

Основным методом нанесения порошковой краски в промышленности является электростатическое распыление. Популярность электростатики обусловлена высокой производительностью, эффективностью зарядки и точным контролем толщины покрытия.

Доля порошковой краски в себестоимости 1 м 2 покрытия занимает от 70 до 90%. Поэтому оптимизация процесса нанесения порошка является первоочередным приоритетом в сокращении издержек.

Функция покрасочного оборудования состоит в оптимизации толщины слоя покрытия и достижении максимальной степени использования порошковой краски. Поэтому необходимо очень обдумано подходить к выбору ручных и автоматических распылительных пистолетов, покрасочных кабин и систем рекуперации порошка.

При нанесении порошковой краски для достижения оптимальных результатов важно соблюдать нижеследующие условия:

  • Температура деталей при напылении краски не должна превышать 30 — 35°C. Иначе на горячей поверхности порошок начинает оплавляться, при этом толщина слоя краски становится неконтролируемой, что приводит к чрезмерному перерасходу порошковой краски.
  • Отдельный контур заземления окрашиваемых деталей на конвейере, с сопротивлением не более 10 Ом. Так же необходимо следить за чистотой подвесов и крючков, на которых закрепляются детали.
  • Размер и форма факела, скорость потока порошка и воздуха, напряжение на распылителе, сила тока, расстояние от распылителя до деталей. Это регулируемые параметры, от которых зависит толщина слоя и степень переноса краски. Данные параметры должны быть индивидуально настроены для всех форм окрашиваемых деталей и внесены в память контроллера. Правильные настройки исключат возникновение негативных эффектов клетки Фарадея и обратной ионизации.
  • Соблюдать микроклимат в помещении: поддерживать температуру 18 — 30°C и влажность не более 60% как при хранении, так и при нанесении порошковой краски. Избыточная влажность и высокая температура очень негативно сказываются на процессе нанесения порошка и значительно сокращают ресурс работы фильтров систем рекуперации. Идеальный вариант — изолированное помещение с приточным кондиционированным воздухом пониженной влажности и поддержанием оптимальной температуры.
  • Приточная вентиляция важна для полноценной работы систем рекуперации краски. Чтобы циклон и блок фильтров хорошо всасывали воздух, нужно этот воздух подать в цех. Тогда вся краска будет втягиваться в систему рекуперации и вокруг кабин будет чистота и порядок.

Дополнительные рекомендации по выбору краски и оптимизации её расхода описаны в статье о достижении минимальной себестоимости полимерного покрытия.

На фото нанесение порошковой краски

6. Полимеризация и формирование монолитного полимерного покрытия

На картинке полимеризация порошка в прочное монолитное полимерное покрытие

На финальной стадии покрытые порошком изделия отправляются в печь полимеризации, где при температуре 160 — 200°С, в течение 10 — 20 минут краска расплавляется и протекает химическая реакция полимеризации с образованием прочных химических связей. В результате расплавленные частицы порошка равномерно смачивают поверхность металла и образуют однородное покрытие с заданными декоративными и защитными свойствами.

Полимеризация происходит на нагретых до нужной температуры деталях. Поэтому важно учитывать время предварительного нагрева и выхода на полимеризационный режим, особенно для толстостенных массивных деталей.

В промышленных печах используют два основных способа передачи тепла:

  • Инфракрасный / ультрафиолетовый лучистый нагрев, при котором энергия ИК / УФ излучателей нагревает непосредственно освещаемую поверхность металла. Лучистый нагрев применяется только для изделий, имеющих простые геометрические формы — плоских или объёмных цилиндрических, которые можно прокрутить. Изделия сложной формы, имеющие теневые зоны, нагреть излучателями невозможно.
  • Конвекционный (конвективный) метод передачи тепла, при котором нагревается воздух и передаёт тепло обрабатываемым деталям. В конвекционных печах процесс нагрева проходит равномерно независимо от сложности формы изделий и толщин стенок металла. Поэтому данный тип печей получил наибольшее распространение в промышленности.

Основная функция конвекционных печей заключается в обеспечении равномерности распределения тепла во всём объёме печи по высоте деталей и на протяжении всей длины конвейера в активной «горячей» зоне печи. Перепад температур не должен превышать 5 — 10°С.

Современные термореактивные краски имеют прямые зависимости времени полимеризации (отверждения) от температуры нагрева деталей. Чем выше температура нагрева деталей, тем меньше времени необходимо для формирования полимерного покрытия. Поэтому у технологов есть возможность гибкой регулировки температуры в печи, в зависимости от скорости конвейера.

На фото полимеризация порошковой краски в печи

7. Охлаждение деталей после полимеризации

На картинке стадия охлаждения деталей после прохождения печи полимеризации

На выходе из печи полимеризации детали проходят над вытяжкой для удаления летучих продуктов полимеризации.

Длина воздушного конвейера для зоны охлаждения определяется исходя из массы и толщин стенок обрабатываемых изделий. Для остывания следует учитывать термическую инерционность металлоёмких изделий. Чем толще стенки деталей, тем больше времени требуется для остывания и тем длиннее будет путь воздушного конвейера.

Обычно энергия остывающих деталей рассеивается в производственном помещении, что благоприятно только в холодное время года.

Компания EUROIMPIANTI разрабатывает инновационные многоуровневые системы охлаждения, в которых энергия нагретых деталей после полимеризации рационально используется для частичного нагрева воздуха в сушильной печи.

8. Разгрузка красиво окрашенных деталей

На картинке красиво окрашенные изделия на стадии съёма с конвейера

После естественного охлаждения до общецеховой температуры, окрашенные изделия готовы к съёму.

На полностью автоматизированной линии вручную производится только загрузка / разгрузка конвейера. Для этой операции достаточно участия низкоквалифицированного персонала, количество которого зависит от скорости конвейера, геометрических размеров (этажности загрузки) и массы окрашиваемых деталей.

На фото зона загрузки / разгрузки конвейера

Идеальный результат порошковой покраски

Стремление к идеальному конечному результату — это непрерывный процесс совершенствования технологии для достижения максимально возможной степени использования энергии и ресурсов. Мы разработаем наилучший способ достижения желаемых результатов — предложим технологический цикл и оптимальную комплектацию модулей.

Технология порошковой покраски будет «идеальной» в том случае, когда она обеспечит требуемый уровень качества окрашиваемой продукции при минимальной себестоимости нанесения покрытия.

Благодаря внедрению эффективной покрасочной линии, с высокой степенью использования ресурсов в замкнутых циклах, возможно достичь практически полной безотходности технологии, доведя её до эталонного совершенства.

  • # Линии порошковой покраски
  • # Минимальная себестоимость
  • # Советы экспертов
  • # Экологическая устойчивость

Порошковая покраска

В настоящее время в области промышленной окраски нет достойной альтернативы порошковой покраске изделий как по технологическим и экономическим соображениям, так и в отношении охраны окружающей среды.

Порошковая краска отличается от традиционных жидких ЛКМ тем, что она не содержат органических и других летучих веществ.

В настоящее время порошковые краски практически единственный вид специальных лакокрасочных материалов, позволяющий безотходную технологию получения покрытий.

Помимо многочисленных преимуществ при их нанесении и использовании они позволяют получать высококачественные покрытия с хорошей антикоррозийной стойкостью, высокой ударопрочностью, и как правило без предварительного грунтования.

Технология порошкового окрашивания

Порошковое лакокрасочное покрытие представляет собой слой полимерных порошков, которые сперва напыляют на поверхность изделия, а затем подвергают полимеризации при определенной температуре в специальной печи (печи полимеризации).

Базовая технология нанесения порошковых ЛКМ состоит из трех основных этапов:

  1. Подготовка поверхности к покраске (включает удаление загрязнений и окислов, обезжиривание и фосфатирование для повышения адгезии и защиты изделия от коррозии).
  2. Нанесение слоя порошковой краски на окрашиваемую поверхность в камере напыления.
  3. Оплавление и полимеризация порошкового покрытия в печи полимеризации. Формирование пленки покрытия. Охлаждение и отвержение краски.

При больших объемах производства или обработке крупногабаритных деталей используется транспортная система. С ее помощью окрашенные изделия легко перемещаются от станции к станции. Принцип ее действия заключается в том, что окрашиваемые детали подаются на специальной подвеске или тележках, которые передвигаются по рельсам. Транспортная система позволяет проводить процесс окраски непрерывно, за счет чего значительно увеличивается производительность работы.

В начале процесса порошковой окраски производится загрузка частей на конвейерную ленту. При предварительной обработке поверхности перед окрашиванием детали попадают в пятиступенчатый очиститель, где подвергаются обработке очистителем, споласкиванию чистой водой, фосфатированию и антикоррозийной обработке.

После этого детали подвергаются сушке. Для этого они прогоняются через специальную печь для просушки с целью предотвращения попадания на них влаги, после чего они охлаждаются.

На следующем этапе детали помещаются в камеру окрашивания или напыления, где порошковая краска вручную распыляется на деталь с помощью электростатического распылителя под действием сжатого воздуха. В распылителе частицы краски приобретают электрический заряд. Под действием электростатических сил частицы порошка притягиваются к поверхности и располагаются на ней равномерными слоями.

После этого, детали на которые нанесена порошковая краска помещаются в печь или камеру полимеризации приблизительно на 10 минут для непосредственного окрашивания детали. Температура в печи достигает 150-220 о С. Здесь частицы порошка оплавляются и закрепляются на окрашиваемой поверхности. Этот процесс также называют формированием поверхности. После образования пленки покрытия детали охлаждаются и снимаются с конвейера.

Преимущества и недостатки порошковой окраски

Преимущества порошковой окраски заключаются, прежде всего, в прочности, экономичности и экологичности покрытия.

Производство ЛКМ все чаще опирается на изготовление инновационных высокотехнологичных материалов. Производство порошковых красок — одно из важнейших современных направлений.

В данной технологии производства не используются огнеопасные и токсичные жидкие растворители, поэтому данная технология практически безопасна. Отсутствие растворителей обеспечивает дополнительную экономию на стоимости краски. Кроме того, выбор цветов и текстуры практически не ограничен. Данный метод окраски позволяет выбирать любые оттенки и фактуры, например, золотистый или серебристый металлик, поверхности под бронзу, серебро или гранит. Используя метод порошковой покраски, можно получать поверхности с различной степенью глянца, а также с рельефной фактурой. Порошковые краски поставляются в готовом виде, что исключает такие дорогостоящие процедуры как контроль вязкости и колеровка. Это обеспечивает им экономичность, стойкость, прочность, долговечность и отличное качество.

Порошковая покраска обеспечивает образование ударопрочного антикоррозийного покрытия, которое работает в температурном диапазоне от –60 до + 150 о С и обеспечивает надежную электроизоляцию. Резкие смены температуры не влияют на качество краски.

Порошковые краски обладают следующими экономическими преимуществами:

  • экономны за счет низкого процента отходов;
  • практически 100 % краски переносится на рабочую поверхность;
  • при избыточном количестве краски, которая не оседает на окрашиваемой поверхности в процессе распыления, ее можно использовать еще раз;
  • технология высоко автоматизированная, что обеспечивает легкость в обучении рабочих отсутствие необходимости ухода за покрытием;
  • минимальные потери материала при окраске;
  • около 95 % краски, собранной в процессе очистки оборудования, можно использовать повторно, поэтому утилизация порошковых красок очень высока;
  • вследствие отсутствия растворителей не требуется ни времени на его испарение, ни затрат на удаление паров.

Экологические преимущества порошковых красок

  • не содержит вредных органических соединений;
  • технология является экологически чистой;
  • сниженная опасность возгорания;
  • минимальное выделение химического запаха;
  • технология способствует улучшению санитарно-гигенических условий труда;
  • концентрация летучих веществ, выделяющихся в процессе полимеризации, никогда не достигает предельно допустимой нормы.

Основные преимущества порошковых покрытий по сравнению с красками на растворителях

  • отличные декоративные и физико-химические свойства покрытий, недостижимые при традиционных способах окраски;
  • достигается более высокое качество покрытий и лучшие эксплуатационные свойства;
  • покрытие изделий осуществляется без грунтовки поверхности;
  • за счет 100 % ного содержания сухого вещества, порошковое покрытие наносится в один слой, в отличие от дорогих многослойных жидких покрытий;
  • пористость в порошковом покрытии намного меньше. Большинство порошковых красок обладает улучшенными антикоррозийными и ударопрочными свойствами по сравнению с обычными красками;
  • для нанесения порошкового покрытия не требуется особой подготовки или контроля вязкости, поскольку порошковые краски поставляются потребителю в готовом к применению виде;
  • потери при порошковой окраске составляют всего 1-4 %, в то время как потери при окрашивании жидкими красками составляют около 40 %;
  • затвердевание порошкового покрытия происходит в течение всего 30 минут;
  • порошковые краски не нуждаются в больших складских помещениях для хранения;
  • большая прочность порошкового покрытия сводит к минимуму повреждение окрашиваемых изделий при транспортировке, кроме того, обеспечивается снижение затрат на упаковку.
  • в процессе окрашивания для каждого цвета требуется отдельный контейнер;
  • необходимо четкое контролирование процесса покраски для предотвращения возможности взрыва;
  • могут возникать трудности с нанесением очень тонкого слоя краски;
  • возможны трудности с окрашиванием при низких температурах;
  • определенные ограничения в применении, например, при нестандартных формах объектов или сборных конструкций.

Виды прошковых красок

Порошковые краски — это твердые дисперсные композиции, в состав которых входят специальные пленкообразующие смолы, отвердители, пигменты, наполнители и целевые добавки.

Существует две больших группы порошковых красок в зависимости от типа пленкообразования: термопластичные и термореактивные.

Порошковые краски первой группы, изготовленные на основе термопластичных пленкообразователей, формируют покрытия без химических превращений, за счет сплавления частиц и охлаждения расплавов. Пленки, которые из них получаются, термопластичны и часто растворимы. Состав таких красок соответствует составу исходного материала. В эту группу относятся краски на основе поливинилбутираля, полиэтилена, поливинилхлорида, полиамидов.

Краски на основе поливинилбутираля применяются как защитно-декоративные, электроизоляционные, бензостойкие и абразивостойкие для окраски объектов внутри помещения. Такие покрытия выдерживают воздействие водных и солевых сред при комнатной температуре.

Поливинилхлоридные краски образуют покрытия, устойчивые к действиям моющих средств, атмосферостойкие. Эти краски используются как для окраски объектов внутри помещения, так и для внешних объектов.

Очень распространены полиамидные порошковые составы. Покрытия, образованные ими, имеют привлекательный внешний вид, высокую твердость и прочность, они устойчивы к истиранию, к воздействию растворителей. Полиамидные краски используются как для внутренних, так и для наружных работ.

Порошковые краски на основе полиэлифинов (полиэтилена, полипропилена) предназначены в основном для защиты поверхностей, так как обладают хорошими физико-механическими, антикоррозионными и электроизоляционными свойствами. Ими окрашивают изделия из проволоки, трубы, аккумуляторные баки, кронштейны, стеклотару, части стиральных и посудомоечных машин, стеллажи, металлическую мебель. Большой недостаток таких покрытий — склонность к растрескиванию. Кроме того, атмосферостойкость таких покрытий не очень высока.

Вторая большая группа порошковых красок — термореактивные, на основе термореактивного пленкообразователя. Покрытия формируются в результате сплавления частиц и последующих химических реакций. Они не плавки и не растворимы. К этой группе относятся краски на основе эпоксидных и полиэфирных смол, акрилатов, полиуретана. Составы этой группы хорошо подходят для окраски изделий, производимых в области машиностроения, если от покрытия требуются твердость, стойкость и высокие декоративные свойства.

Эпоксидные краски механически прочные, имеют хорошую стойкость к растворителям и хорошую адгезию, однако при перегреве желтеют. Под воздействием ультрафиолетового облучения верхний слой разрушается, становится мелоподобным.

В состав эпоксидно-полиэфирных порошковых красок входят эпоксидные и полиэфирные пленкообразователи, которые реагируют друг с другом при отверждении. Эти краски имеют меньшую склонность к пожелтению и выдерживают более высокие температуры.

Полиэфирные порошковые краски хорошо подходят для окраски объектов вне помещения, так как на открытом воздухе их верхний слой не разрушается и они не «мелят».

Полиуретановые краски придают покрытиям устойчивый блеск. Их применяют для защиты изделий, подвергающихся трению, абразивному износу. Кроме того, придают поверхности особый декоративный эффект — текстуру жатого шелка. Полиуретановые покрытия обладают высокой атмосферостойкостью, стойкостью к воде, жидкому топливу, минеральным маслам, растворителям.

Акрилатные порошковые краски используются при покраске предметов, подвергающихся внешнему воздействию. Устойчивы к щелочам и имеют хорошую термостойкость. Покрытия долгое время сохраняют глянец и цвет.

Свойства порошковых красок

Основными свойствами порошковых красок являются: дисперсионный состав, сыпучесть, гигроскопичность, насыпная плотность, и способность к псевдоожижению.

Дисперсионный состав. По величине частиц у порошковых красок наблюдается значительный разброс. Допустимый размер частиц находится в пределах 5–350 мкм. В зависимости от методов нанесения краски допустимый размер варьируется.

Сыпучесть. Необходимое требование ко всем порошковым краскам — хорошая сыпучесть. Если сыпучесть недостаточная, нанесение красок затруднено. Критерий оценки сыпучести — угол внутреннего трения, скорость высыпания порошка, угол ссыпания, угол обрушения. При нормальной сыпучести угол естественного откоса обычно колеблется от 36 до 45 градусов.

Еще одно свойство порошковых красок — гигроскопичность. Порошковые краски обладают способностью влагопоглощения. В результате снижается сыпучесть порошков, могут изменяться электрические свойства красок, а также это сказывается на качестве пленкообразования.

Насыпная плотность. Это одна из массовых и объемных характеристик порошковых красок. Насыпная плотность представляет собой массу свободно насыпанного порошка в единице объема, выражаемая в кг/кв.м. Нормой для промышленных порошковых красок является насыпная плотность от 200 до 800 кг/кв.м. Зависит этот показатель от состава краски, от формы и степени полидисперсности частиц.

Способность к псевдоожижению — к образованию кипящего слоя, необходимого по технологии создания покрытия, зависит от структуры и свойств порошка. Так к псевдоожижению не способны сильно увлажненные, мелкодисперсные порошки с углом естественного откоса более 43 градусов. А особенно хорошо проявляется эта способность у порошков, состоящих из укрупненных частиц, форма которых приближена к шарообразной.

Область применения порошковых красок

Порошковая окраска — экологически чистая безотходная технология получения высококачественных защитных и защитно-декоративных покрытий.

Покрытия формируют из полимерных порошков, которые наносят на поверхность изделия методом электростатического напыления. Покрытия, полученные таким способом, как правило, очень прочные и долговечные. Данный метод идеален для окраски кованых изделий, алюминиевых профилей и оцинкованных поверхностей.

Порошковые краски — современные инновационные лакокрасочные материалы. Их область применения постоянно расширяется.

Они широко применяются в строительстве, в сельскохозяйственном машиностроении и приборостроении, автомобилестроении и других областях промышленности для окраски:

  • алюминиевых профилей и металлических конструкций (ограждения, элементы наружной рекламы);
  • спортивного инвентаря (велосипеды, мотоциклы и снегоходы);
  • медицинской техники (кровати, стулья, столы);
  • кровельных материалов (металлические кровли, водостоки);
  • бытовой техники (корпуса холодильников, стиральные машины, компьютеры)
  • предметов мебели;
  • неметаллических изделий (предметы из гипса, керамики, стекла) и т. д.

Методы порошковой покраски

Есть четыре основных процесса порошковой покраски покрытий: электростатическое распыление, способ нанесения с помощью потока воздуха (fluidized bed), электростатическое распыление с помощью воздушного потока (electrostatic fluidized bed) и нанесение с помощью пламени (flame spray).

Электростатическое распыление — наиболее популярный на сегодняшний день метод порошковой покраски. Для всех прикладных методов, подготовка поверхности (то есть, очистка и конверсионное покрытие) должна создавать хорошую основу для нанесения покрытия. Поверхность должна быть подготовлена соответствующим образом.

Особенности четырех различных методов порошкового покрытия:

В процессе электростатического распыления сухие порошковые частицы приобретают электрический заряд, в то время как окрашиваемая поверхность электрически нейтральна. Заряженный порошок и нейтральная рабочая область создают электростатическое поле, которое притягивает сухие частицы краски к поверхности. Попадая на окрашиваемую поверхность, порошковое покрытие сохраняет свой заряд, который удерживает порошок на поверхности. Окрашенная таким образом поверхность помещается в специальную печь, где частицы краски тают и впитываются поверхностью, постепенно теряя свой заряд.

Второй метод нанесения предусматривает, что порошковые частицы краски удерживаются во взвешенном состоянии с помощью потока воздуха. Вступая в контакт с предварительно разогретой окрашиваемой поверхностью, эти частички тают и прочно удерживаются на ее поверхности. Толщина порошкового покрытия зависит от температуры, степени нагрева поверхности, а также от длительности контакта с порошковыми частицами. При нанесении покрытий из термопластика последующее нагревание в большинстве обычно не требуется. Однако для полного затвердевания порошкового покрытия в некоторых случаях необходимо дополнительное нагревание.

Электростатический способ нанесения порошковой краски с помощью воздушного потока во многом схож с предыдущим, однако в этом случае поток воздуха, удерживающий частицы краски, электрически заряжен. Ионизированные молекулы воздуха заряжают частицы краски при движении наверх в специальной печи, куда помещают окрашиваемую поверхность, и формируют облако заряженных частиц. Окрашиваемая поверхность, обладающая нейтральным зарядом, покрывается слоем заряженных частиц. В этом случае предварительного нагревания окрашиваемой поверхности не требуется. Эта технология подходит для окрашивания небольших и простых по форме объектов.

Метод окрашивания с помощью пламени появился сравнительно недавно и применялся, в основном, для порошковых покрытий из термопластика. Термопластический порошок плавится под воздействием сжатого воздуха и попадает в специальный пистолет, где проходит через горящий пропан. Расплавленные частицы краски наносятся на окрашиваемую поверхность, формируя прочный слой. Поскольку этот способ не требует прямого нагревания, он подходит для большинства материалов. С помощью данной технологии можно окрашивать поверхности из металла, древесины, каучука и камня. Нанесение краски с помощью пламени также подходит для больших или закрепленных объектов.

Порошковые краски выбираются в зависимости от желаемых характеристик поверхности. Свойства порошков должны отвечать индивидуальным запросам клиента, предъявляемым по отношению к поверхностям. Порошковые покрытия подразделяются на разные категории, в зависимости от особенностей применения. Термопластические покрытия применяются для окрашивания более плотных поверхностей и обеспечивают покрытиям долговечность, в то время как термостатическое порошковое покрытие применяется для окраски более тонких материалов, в основном, в декоративных целях. В порошковых красках используются полиэтилен, поливинил, нейлон, фторполимеры, эпоксидная смола, полиэстер и акриловые смолы.

Технология окрашивания с помощью электростатического нанесения с помощью воздушного потока наиболее подходит для окрашивания небольших металлических предметов.

Как и для всех типов окрашивания, порошковые материалы применяют на чистую, гладкую и хорошо подготовленную поверхность. Окрашиваемая поверхность не нуждается в предварительной обработке, однако дополнительная подготовка поверхности (например, обработка фосфатом железа для стали, фосфатом цинка для гальванических элементов или стали и фосфатом хрома для алюминиевых поверхностей) заметно улучшает качество порошкового покрытия.

Только те материалы, которые могут нагреваться до высокой температуры, могут подвергаться порошковому окрашиванию по технологии электростатического распыления, нанесения с помощью потока воздуха или электростатического нанесения с помощью воздуха. Следовательно, эти технологии более всего подходят для небольших металлических объектов.

Здоровье и безопасность

Порошковые краски могут легко воспламеняться вблизи открытых источников огня. Концентрация порошка в воздухе должна надежно контролироваться для обеспечения безопасного рабочего пространства. Несмотря на отсутствие легко воспламеняющихся растворителей, любой органический материал наподобие пыли или порошка может сформировать взрывчатую субстанцию в воздухе.

При окрашивании следует избегать вдыхания порошковой краски, поскольку это может привести к повреждению легких и защитных мембран организма.

Типовой процесс порошковой окраски представляет собой следующую последовательность операций:

  1. Подготовка поверхности изделия к окраске.
  2. Нанесение на окрашиваемую поверхность порошкового покрытия в камере напыления с помощью напылителя, в котором частицам полимерного порошка придается электрический заряд, и который с помощью сжатого воздуха транспортирует порошок к детали. Под действием электростатических сил частицы порошка притягиваются к поверхности окрашиваемой детали и равномерными слоями располагаются на ней.
  3. Нагрев изделия в печи оплавления и полимеризации при температуре 140-220 о C, (в зависимости от вида краски). В результате нагревания порошок оплавляется, полимеризуется и покрытие приобретает необходимые защитные и декоративные свойства.

История развития технологии порошковой покраски

Первые порошковые краски появились в 60-е годы прошлого века. В это же время был разработан электростатический способ их нанесения.

Становлению данной технологии способствовал ряд экономических факторов, возрастающие требования по охране окружающей среды, а также стремление к повышению качества покрытий.

Порошковые краски были разработаны не только с целью придать изделиям привлекательный внешний вид и обеспечить надежную защиту окрашиваемым поверхностям, но и уменьшить затраты на покраску и вред, наносимый экологии.

В 1960-х была разработана система анодирования. Появляются покрытия с эффектом «металлик», а также порошковые лакокрасочные материалы, обладающие высокой устойчивостью к воздействию внешних факторов.

Некоторые даты из истории развития технологии порошковой покраски

  • 1950-1955 гг. В Германии выдаются первые патенты на использование технологии порошковой окраски;
  • 1963 г. В Европе появляются первые электростатические распылители;
  • 1965-1970 гг. Появление порошковых красок на эпоксидной основе;
  • 1968-1972 гг. Появление порошковых красок из полиэстера, эпоксидной смолы и акрила для декоративного окрашивания;
  • 1971-1974 гг. В США построен первый завод по производству порошковых красок.

Полимеризация порошковой краски

Полимеризация порошковой краски

Большое значение в процессе окрашивания имеет полимеризация порошковой краски. Только строгое соблюдение технологии позволит получить ударопрочное, устойчивое к коррозии покрытие с электроизоляционными свойствами. Окраска имеет свои особенности в зависимости от размеров, толщины, материала обрабатываемых деталей. Чаще таким способом окрашиваются металлические поверхности. Но допускается нанесение порошкового красителя на древесину, термостойкие пластмассы.

Этапы полимеризации

После того как сухой порошок был нанесен на поверхность изделия с помощью распылителя, приступают к окрашиванию. Операция проводится с использованием специального оборудования и включает 3 стадии.

Оплавление

Помещенная в печь деталь нагревается до определенной температуры, заданной изначально. Установленные параметры зависят от нескольких факторов:

  • толщины и формы изделия;
  • типа оборудования;
  • вида красителя.

Этапы полимеризации оплавление.jpg

Нагреваясь, красящие частицы расплавляются, образуя слой средней вязкости. Воздух, изначально содержащийся в порошке, вытесняется. Краска превращается в блестящую пленку, то есть полимеризуется. Если процесс проводится правильно, то воздух вытесняется полностью, а получившаяся пленка характеризуется равномерностью. При нарушении технологии в покрытии могут оставаться воздушные пузырьки, что приводит к возникновению пор. Это ухудшает технические характеристики и внешний вид окрашенной поверхности.

Температура плавления красителя должна быть ниже установленной в камере. Тогда получится избежать дефектов. Резкие температурные колебания запрещены. Допустимые перепады не более 5 °С. Оптимальные показатели — 150-220 °С. Частицы наносятся тонким слоем.

Отвержение

Эта стадия занимает больше времени. Нагревание помещенного в камеру предмета продолжается, но температура снижается. Постепенно краситель проникает глубоко в структуру материала и затвердевает. На этапе отвержения формируются качественные характеристики верхнего слоя: прочность, декоративность, защитные свойства.

Следует помнить: тонкостенные изделия прогреваются быстрее, чем аналоги крупных размеров. Чтобы исключить появление дефектов, работа с деталями большой толщины проводится 2-мя способами:

  • их предварительно нагревают;
  • увеличивают время отвержения.

На этой стадии самый важный фактор – время. Сокращать его нельзя. Иначе пленка не успеет до конца затвердеть, что негативно скажется на адгезии и прочности. При соблюдении временного режима исключается риск возникновения изъянов, и повышаются механические свойства покрытия.

Этапы полимеризации отверждение.jpg

Охлаждение

Окрашенный предмет охлаждается в камере, которая входит в конструкцию печи. Время полимеризации порошковой краски составляет 15-30 минут. Весь процесс (от напыления частиц до получения конечного результата окрашивания) занимает 30-50 минут.

Оборудование для полимеризации

Оплавление красителя, образование пленки происходит в специальных печах (сушильных шкафах). В зависимости от конструктивных особенностей они бывают 2-х видов:

  1. Тупиковые (камерные) – целесообразно использовать при небольших объемах производства и меняющихся условиях окраски. Эксплуатация имеет собственные особенности. Так как загрузка обрабатываемых изделий проводится партиями, температурный режим характеризуется нестабильностью. Поэтому требуется предварительный прогрев сушилки.
  2. Проходные (конвейерные) – используются при серийном производстве. Работают в поточном режиме. На противоположных сторонах расположены отверстия, обеспечивающие свободный вход и выход деталей. Чтобы предотвратить тепловые потери, печи оборудуются специальными А-шлюзами. Также рядом с отверстиями возможна установка подъемных или раздвижных дверей.

Шкафы для сушки оснащены блоком управления, с помощью которого легко контролировать выполнение операций. Есть возможность автоматического отключения, благодаря заранее настроенному таймеру. Для работы полимеризационных печей используются различные источники энергии: мазут, природный газ, электричество.

Контроль и гарантия качества

Для контроля качества, как правило, используется современное оборудование. Степень заряда частиц определяется трибоэлектротестером. Для настройки температуры используется термограф. Степень адгезии проверяется адгезиметром, толщина покрытия – толщиномером. Выбирая компанию «Порошковая краска СПб», клиенты выбирают качество, надежность и доступные цены.

Порошковая покраска деталей: преимущества технологии

Порошковая покраска деталей: преимущества технологии

Покраска защищает металлические детали от коррозии, мелких механических повреждений, температурных воздействий, а также облегчает сортировку изделий со схожими размерами и формой. Существуют разные составы: масляные, алкидные, эпоксидные, акриловые и порошковая покраска металла полимерными составами. Состав и технология нанесения подбираются в зависимости от задач.

Полимерная или порошковая покраска металла обладает следующими преимуществами:

  1. Экологична. Полимерные составы не выделяют вредные вещества после затвердения. Эмиссия в процессе окраски не превышает ПДК (предельно допустимых концентраций).
  2. Экономична. Все отходы, образовавшиеся в процессе окраски, пригодны для сбора и повторного использования.
  3. Ровно ложится на сложный рельеф. Электростатический метод обеспечивает равномерное нанесение покрытия на поверхности нестандартных форм — вогнуто-выпуклых, с прорезями, сложной огранкой.
  4. Прочна. Детали не повреждаются при транспортировке, а на покрытии не появляются сколы и трещины.
  5. Устойчива к коррозии. Частицы краски образуют сплошной слой, который не пропускает влагу, выдерживает как повышенную влажность воздуха, так и интенсивные осадки.
  6. Температура эксплуатации от –60 до + 150 °С.
  7. Универсальна — подходит для любых металлов и сплавов, которые выдерживают нагрев до 220 °С (краска запекается при такой температуре).

Технология имеет ограничения: стоимость порошковой покраски выше, чем жидкого красителя из-за дорогого оборудования. Полимерное покрытие нельзя наносить без специального оснащения и мер индивидуальной защиты. Процесс проходит в покрасочной камере, поэтому размер окрашиваемой детали ограничен ее объемом.

Порошковая покраска деталей: преимущества технологии

Ограничения и высокие цены на услуги порошковой покраски компенсируются долгим сроком службы и высокой эффективностью защитного покрытия. Альтернативные составы (масляные, алкидные) не обеспечивают настолько надежной защиты. Иные варианты защитного покрытия (лакировка, оцинковка) менее универсальны: например, оцинковка защищает от коррозии, но не обеспечивает электроизоляцию, а лакировка не позволяет выбрать цвет.

Технология порошковой окраски

Порошковая краска представляет собой мелкие частицы полимера, которые при нагреве спекаются в равномерный прочный слой. Удаление слоя после затвердения возможно тремя способами:

  • химическими растворителями (есть специальные смывки);
  • механически (пескоструй, гидроабразив);
  • термически (выжигание лазером или строительным феном).

Обычные бытовые факторы не влияют на полимерный слой. Краска устойчива к сколам, царапинам, порезам, перепадам температуры и влажности.

Процесс окраски состоит из трёх основных этапов:

  • Подготовка металла;
  • нанесение состава;
  • полимеризация (запекание).

Подготовка детали включает удаление поверхностных дефектов (окалины, ржавчины), промывку и обезжиривание. Максимальная адгезия достигается при нанесении промежуточного конверсионного слоя (фосфата железа, цинка или хрома).

Порошковая покраска деталей: преимущества технологии

Полимеризация проходит при температуре от 170 до 220 °С, поэтому порошковая покраска деталей выполняется в специальной покрасочной камере. Состав наносится электростатическим методом. Заряд частицам краски придает краскопульт, оснащенный электрическим приводом. Положительно заряженные частицы «прилипают» к отрицательно заряженной детали, обеспечивая ровный и плотный слой в труднодоступных местах.

Покрытая частицами краски деталь прогревается до температуры полимеризации. Частицы краски расплавляются и застывают сплошным ровным слоем. Потёки и отслаивания исключены, так как разница зарядов надежно удерживает краску на детали.

Полимерная краска мгновенно сохнет, так как не содержит жидкость. Окрашенная деталь пригодна к эксплуатации сразу после остывания. Максимальная прочность покрытия достигается через месяц после окраски.

Современная порошковая покраска — недорого, если соизмерять с долговечностью и эффективностью. Технология широко применяется для окраски отдельных деталей и целых конструкций.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *