Защита изделий и их отдельных компонентов от внешних факторов, придание привлекательного вида и эстетики достигается за счет покраски. Итоговый результат продиктован не только качествами материалов и слоем покрытия, но технологиями нанесения, которые для этого будут использоваться. Привычный метод покраски жидкими веществами сменился порошковым, применимым все чаще на современных производствах.
Сфера применения
Использовать порошковые краски для покрытия металлических деталей, компонентов начали в 60-х годах 20 века. Возникло много предпосылок для подобного нововведения: забота о сохранности окружающей среды, денежная выгода, эстетичность полученного результата. Стартовало все с того, что стали использовать анодирование, покрытие на основе электростатики. В результате окрашиваемые компоненты получили повышенную стойкость к контакту со средой, увеличенный срок эксплуатации.
Порошковая покраска – это экологически чистая обрабатывающая технология, не сопровождаемая образованием отходов, а внешний вид деталей становится намного качественнее. Это касается декоративного покрытия, а также декоративно-полимерного. Так как метод требует обязательно высокотемпературной обработки, его получается наносить исключительно на металлические и стеклянные изделия и поверхности.
Нанесение порошкового состава осуществляется соответственно заданной методике. Начальный слой состава должен быть тонким, он подвергается термической обработке при температуре от 160 градусов. Далее металл покрывается сплошным цельным слоем окрашивающего вещества.
Состав порошковой краски – это мелкодисперсная смесь, в которую входит совокупность элементов в формате микроскопических частиц, куда добавлен воздух. В красителе есть цветовой пигмент, базовый компонент, дополнительные примеси.
Важно знать, как формируется стоимость такой покраски. При расчете финальной цены обязательно учитываются особенности обрабатываемой поверхности, способ нанесения и выполненная человеком работа.
Для покраски поверхностей металлов используется сухая смесь, содержащая в составе добавки в большом объеме, в том числе смолы, пигментирующие компоненты, отвердители – все это в формате мельчайших крупиц. В составе отсутствует растворитель, привычный для жидких красителей. При последующем нанесении он тоже не используется.
Методика имеет ограниченное назначение и область применения: поверхности деталей из металлов, нуждающиеся в антикоррозионной защите или повышенной изоляции от электротока.
С помощью нанесения порошкового состава можно решить три базовые задачи: экологическую, экономическую, практическую. Этот способ позволяет улучшить химические свойства, механические параметры покрытия. Такие преимущества высоко оценили во многих отраслях производства: в приборостроительной, автомобилестроительной промышленности, в сельском хозяйстве, строительстве и остальных:
- Покраска компонентов бытовой техники, изготовленных из металлов (холодильники, кухонный инвентарь, стиральные и посудомоечные машины и остальное);
- Финишное покрытие алюминия, который используется для производства торгового оснащения, медтехники, компонентов дверей и окон;
- Детали, нужные при возведении зданий: фасады, профили, материалы кровель, металлопрокат и прочее;
- Автомобили и остальные транспортные средства (велосипеды, скутеры, мопеды, самокаты): покрываются не только внешние детали, но и запчасти, внутренние компоненты;
- Покраска продукции из керамики, стекла, гипса, камня;
- Изготовление спортивного инвентаря.
Эта методика активно используется крупными автомобильными концернами.
Можно рассмотреть применение порошкового покрытия на практике на примере выпуска алюминиевых профилей для оконных проемов. На заводе по их изготовлению обязательно имеется выделенная линия окраски специальными дисперсными составами. Эта обработка обеспечивает сохранение для деталей качественных параметров и свойств на протяжении 15 лет и более.
Технология нанесения порошкового состава
Нанесение порошкового состава при окрашивании деталей из металла осуществляется поэтапно.
Подготовительные мероприятия
При подготовке металла к нанесению порошкообразного вещества учитывается, что поверхность будет обрабатываться не жидкостью, которая формирует пленку, а мелкодисперсным порошком, покрывающим ее равномерно. Требуется решить две первостепенные задачи: очистку поверхности от загрязнений, придание ей шероховатой структуры. Для подготовки может использоваться механический или химический метод.
Нанесение красящего вещества
Порошковая покраска металлических поверхностей реализуется:
- Посредством электростатического напыления;
- Газопламенным методом;
- Посредством погружения в порошок, подверженный электролизу.
Самым простым и универсальным методом считается электростатическое напыление. Он применяется чаще всего. Поверхности плоских деталей покрываются по технологии, имеющей сходство с теми, что применимы в копировальной технике.
Газопламенный метод используется редко, так как не позволяет обеспечить равномерное и качественное покрытие окрашивающим составом.
Погружение в толщу электризованного порошка больше всего актуально при изготовлении и обработке однотипных изделий. Обычно используется конвейерная линия.
Помимо указанных методов актуально плазменное напыление, предусматривающее добавление особых веществ с термостойкими свойствами, частицы которых подогреваются низкотемпературной плазмой. Этот метод актуален для покрытия поверхностей, для которых важна термостойкость.
Взаимодействие вещества с поверхностью обеспечивает равномерное нанесение порошкообразного состава, при этом частицы закрепляются довольно надежно. До выхода из пистолета происходит электризация частиц краски:
- Электродами формируется поле коронарного заряда;
- В результате контакта с поверхностью.
Заряд частиц традиционно отрицательный, а его величина входит в диапазон, который гарантирует их удержание на металле до появления жидкой пленки, которая отвечает технологии. Процесс регулируется различными методами: скоростью частиц, которая зависит от силы трения, материалом и площадью, параметрами электрода.
Покрытие порошковым составом посредством электростатического напыления актуально для металлов, ориентированных вертикально или горизонтально. Использование заземления ориентировано на то, чтобы придать металлической поверхности нулевой заряд.
Полимеризация (получение пленки)
При нагреве окрашивающих веществ до вязко-текущего состояния формируется пленка. Данный процесс реализуется так:
- В результате деформации материала он становится вязко-текучим;
- Удаляются частички воздуха;
- Полученная жидкость равномерно смачивает окрашиваемую поверхность.
Выпуск металлопрофиля и труб реализован при условии нанесения порошка на детали, разогретые заранее в «слое кипения»: полимеризация происходит из-за теплового сосредоточения.
При использовании для окрашивания термореактивных красящих составов выдержка при высокой температуре позволяет добиться химического отвердения пленки. Данный эффект реализован за счет полимеризации и поликонденсации частиц, которые образуют покрытие. Метод считается затратным, так как при малой производительности труда влечет увеличение материальных расходов и времени. Чтобы пленка скорее отвердевала, выгоднее пользоваться веществами, которые полимеризуются при УФ облучении и базирующиеся на смолах с термоактивными свойствами.
Формирование финального покрытия
Формирование пленки осуществляется при остывании деталей полностью. Это реализовано при различном по продолжительности охлаждении и воздействии внешних факторов. От условий получения покрытия зависит показатель адгезии, конечное качество. Тип красящего вещества влияет на то, какое охлаждение будет использоваться: быстрое или медленное. Достигается снижение внутреннего напряжения покрытия до нулевой отметки, если пользоваться пластифицирующими средами на базе полимеров.
В случае нанесения термопластичных составов для окрашивания можно пользоваться приемом повторного спекания, что обеспечивает устранение дефектов покрытия. Этого не получится добиться с термореактивными составами.
Преимущества и недостатки
Этот метод покраски металлических деталей обладает определенными преимуществами:
- Минимальный объем отходов. При использовании оборудования высокого качества можно повысить эффективность до 100%.
- Повышение качества санитарно-гигиенических рабочих условий. Эта технология признана экологически чистой и безопасной для человека. Даже при нагреве материалов в печи концентрация вредных компонентов ниже нормы.
- Не требуются растворители. Это сводит к минимуму число пор на металлической поверхности, снижает степень усадки.
- Выгода. Покрасочный процесс при использовании порошковых составов требует не более 30 минут на весь цикл, при этом получается отличный результат, ведь слой получается толще, чем при традиционной покраске. Экономятся не только вещества, но и снижаются объемы площадей для производства, расходы на упаковку продукции.
- Поверхность обретает устойчивость к механическим воздействиям. Покрытие на базе порошкового красящего вещества обеспечивает полноценную и надежную защиту металлоизделия от коррозии и УФ излучения.
- Богатая гамма цветов. В палитре порошковых красящих веществ насчитывается более 5000 оттенков.
- Безопасность. Падает показатель взрывоопасности и пожарной опасности на предприятии.
У порошковой покраски металлоизделий есть несколько минусов:
- Плавление порошкообразного вещества реализуется при высокой температуре. Требуется обязательная обработка при показателе от 150 градусов, что сильно ограничивает область применения полимерного покрытия. Запрещается наносить его на дерево и пластики, так как они воспламеняются от нагрева.
- Краску не получается наносить тонким слоем.
- Оборудование имеет ограничение при эксплуатации. Крупная деталь не влезет в малую печь для окрашивания, а для окрашивания и полимеризации мелких дателей не выгодно пользоваться крупной печью.
- Для запуска новой линии требуются немалые вложения.
- Дефекты покраски нельзя устранить локально. При получении неудовлетворительного результата требуется полностью перекрашивать изделие.
- Не делается колеровка. Для работы доступны только заводские окрашивающие составы.
Использование краски разных видов
По типу придания заряда принято выделять электростатический и трибостатический способы наложения краски.
В случае использования электростатического способа коронирующий электрод подает заряд повышенного напряжения (20-100 В). это мощные и обрабатывающие установки и приборы. Напряжение электрода влияет на скорость струи воздуха.
Чтобы достичь трибостатического эффекта, нужен пистолет с фторопластиковым корпусом. Эффект обеспечивается силой трения частичек корпус приспособления и друг о друга.
Для трибостатического метода необходимо не настолько дорогое оборудование, как для окрашивания электростатическим способом, однако оно и менее производительное. На поверхностях оседает меньше краски. Компоненты пистолета требуется регулярно заменять, ведь они сильно изнашиваются. К многим краскам нужно добавлять особые вещества, ведь от трения они не будут заряжаться. Такой способ актуален для покрытия деталей с пазами, выемками, углублениями. Порошковая покраска металлоизделий и компонентов сложной конфигурации и компоновки не слишком качественная, ведь велика вероятность образования неокрашенных зон.
Есть три разряда смол смеси:
- эпоксидные;
- полиэфирные;
- эпоксидно-полиэфирные.
Самыми стойкими к маслам и химическим воздействиям стали эпоксидные краски. При нанесении эпоксидного состава на поверхности не нужно предварительной грунтовки. Такие составы допускается использовать в качестве грунтовки под жидкие или порошковые окрашивающие составы, наносимые после них. Требуется наносить слой вещества толщиной до 500 мкм.
Эпоксидные краски характеризуются изоляционными свойствами, поэтому максимально востребованы в радио- и электротехнической промышленности. Они используются для обработки компонентов из металлов, требующих максимальная стойкость к коррозии. Определенные металлы нуждаются в фосфатиризации (оцинкованная сталь и черные металлы), а определенные в хроматизации (алюминий и сплавы на его основе). Нанесение на поверхности порошковых составов на эпоксидной основе позволяет обеспечить полноценное прочное покрытие с антиударными характеристиками.
У полиэфирных красок повышенный показатель адгезии, поэтому требуется наносить их на облегченные сплавы, а также на металлы. Это полноценный электроизолятор, обладающий стойкостью к механическим воздействиям и атмосферным факторам. В случае контакта с щелочами окрашивающий слой иногда разрушается.
В качестве декоративного варианта порошкового покрытия можно назвать эпоксидно-полиэфирные краски. Допускается их использовать как базу для обработки тисненой кожи, чтобы создать эффект металлика или античной поверхности. Окрашивание металла такими порошковыми веществами не очень практично, ведь изделие будет сильнее подвержено коррозии, атмосферным факторам.
Почему порошковая краска лучше жидкой
Если сравнивать окрашивание металлических деталей жидкими и порошковыми красками, то нужно учесть то, насколько порошковый метод безопасен для экологии и выгоден. Для жидкого окрашивания требуется пользоваться пожароопасными растворителями. При порошковом методе этого не требуется. Микроскопические частицы краски допускается использовать снова, если они сразу не закрепились, а осыпались.
У порошковой покраски металлоизделий есть несколько преимуществ:
- Повышенные физико-химические свойства: улучшенная защита от ударов, стойкость к коррозии и атмосферным явлениям;
- Возможность распределения равномерно по поверхности: более ровный слой;
- Металлоизделие не нуждается в предварительной обработке (грунтовке);
- Нужно наносить меньше слоев красящего состава: жидкое окрашивание предполагает повторное нанесение несколько раз, а для порошкового хватает одного;
- Цвет металлоизделия можно легко изменить;
- Процент отходов на производстве меньше: теряется не более 4% материала при сухом окрашивании (против 40% при жидком);
- Короткий цикл окрашивания: при нанесении жидкой краски полный цикл занимает много времени, так как металлоизделие нуждается в сушке, а при порошковом на всю работу требуется не более двух часов;
- Материалы удобно хранить, для них не требуются какие-то особые условия;
- Экономичность и удобство перевозки: не нужно тратить дополнительные средства на упаковку, ведь на поверхность нанесена пленка полимерного вещества, задача которой – защита от механических повреждений;
- Производственная автоматизация: можно быстро обучить работников;
- Повышенные санитарно-гигиенические производственные условия.
Получается, что порошковая покраска оказывается выгоднее и практичнее при окрашивании металлоизделий, поэтому эту технологию внедряют все больше производителей.
Оборудование для порошковой покраски
Есть много отличий порошкового окрашивания от традиционного жидкого как в плане качества, так и по технологии. Обязательно учитывают, какое оборудование должно применяться для работы.
Окрашивание начинается с нанесения красящего материала на предварительно подготовленную металлическую поверхность. Это делается посредством распылителя особой конструкции (пистолета). При прохождении вещества сквозь пистолет частицы краски обретают заряд, поэтому порошок «фиксируется» на поверхности.
Долее «прилипший» порошок проходит этап термической обработки. Проводится его плавление в специализированной камере или печи. Получается, необходимо оборудовать камеру, где температура повышается до 250 градусов.
Помещение может быть совершенно обычным, нет каких-то сверхъестественных требований к нему. Важно, чтобы оно было сухим, чистым и светлым. В нем нужно обеспечить достаточно пространства и полноценную вентиляцию.
Для работы с порошкообразным красителем используется оборудование, которое должно соответствовать не только возможностям, но и задействованной площади. Полноценная работа по окрашиванию требует следующего:
- 2 камеры: в одной будет наноситься порошок, а в другой – происходить полимеризация;
- Электростатический распылитель;
- Конвейер;
- Компрессор;
- Рекуператор.
Определенное оборудование обязательно потребуется купить, но некоторые элементы вполне реально изготовить самостоятельно.
В покрасочном комплексе основным блоком является печь полимеризации. Если нужно только раз покрасить металлоизделия порошковым составом, то можно воспользоваться для этого бытовой духовкой. Если решено заниматься окрашиванием на регулярной основе, то потребуется приобрести специализированную камеру. Однозначно какую-то порекомендовать нельзя: камеры могут стоить по-разному и различаться по типу нагрева. В данной отрасли есть одна новинка – камеры с инфракрасными нагревательными элементами, обладающие определенными преимуществами:
- Допускается использование нескольких цветов порошковой краски одновременно;
- Электроэнергия расходуется экономично: в 1,5-2 раза меньше, чем для печи конвекционного типа;
- Допускается точная настройка режима температуры внутри камеры;
- Мощность излучателей регулируется;
- Есть возможность собрать камеру нужной конфигурации;
- Температурный режим выбирается в пределах 250 градусов.
В камерах есть вентиляционная система, обеспечивающая устранение из печи побочных продуктов. В таких условиях выполняется полноценная полимеризация металлоизделий.
Камера для покраски металлоизделий порошковыми красками имеет вид герметичной кабины, состоящей из:
- Несущего каркаса, изготовленного из металлического уголка, профтрубы или швеллера;
- Листового металла наружной или внутренней обшивки: можно заменить на листы поликарбоната в каких-то модификациях;
- Напольной электроизоляции: укладываются обычные резиновые коврики.
- Конструкция камеры не сложная, поэтому допускается сделать ее самостоятельно. При сборке требуется учесть совокупность рекомендаций и моментов:
- Внутри камеры все углы требуется сделать закругленными, при этом стыки обязательно герметизируются. Это позволяет ускорить очистку камеры, при это можно одновременно работать с красителем нескольких цветов.
- Листы металла обшивки должны быть окрашены. Рекомендовано использовать для этого краситель в порошковом формате.
- При установке подвесного конвейера обязательно оборудовать соответствующую камеру, то есть, проходную. Получается, нужны двери, чтобы через них проводить подвески для деталей.
Освещение – это еще один важный компонент. Оптимальным считаются лампы дневного света или фонари на базе светодиодов. Подобные приборы не подвержены накаливанию, поэтому нет вероятности неожиданной расплавки порошкового красителя и прилипания вещества к стенкам камеры или лампам.
Электростатический краскопульт – это важное оборудование для нанесения порошковой краски на поверхности. Маляры, работающие с порошкообразными красителями, пользуются трибостатическими распылителями.
Трибоэлектричество — это методика получения заряда, ставшая самой первой из придуманных человеком. Электричество получают за счет обычного трения предметов друг о друга. Трибостатическое оборудование отличается от пистолета-пульверизатора наличием определенных возможностей:
- Окрашивание сложных по конфигурации деталей;
- Порошковый краситель наносится полноценно и равномерно;
- Конструкция максимально надежная;
- Порошок распределяется по металлической поверхности равномерно.
Трибостатическое оборудование легко использовать для работы с красителями разных цветов. Порошок засыпается в съемный резервуар объемом пол литра, который можно снять при необходимости, заменив на другой бачок.
Для покраски металлоизделий порошковым составом требуется не просто базовое оборудование, но и дополнительное.
Подача сжатого воздуха обеспечивается компрессором. Выбирать его нужно с ориентиром на определенные параметры: наличие фильтра высокого давления, показатель производительности и мощности.
Удалять частицы красящего порошкообразного вещества из камеры лучше рекуператором. Допускается пользоваться бытовым циклонным пылесосом. Последние модели пылесосов сложно назвать нормальным решением проблемы из-за того, что в них используются пылесборники, которые забиваются порошковыми частицами.
Для крупных производственных объемов или при необходимости порошковой покраски крупных металлических изделий обязательно нужна система транспортировки. Можно ее купить или изготовить своими силами. С ее помощью обеспечивается настройка передвижения деталей от этапа к этапу.
Чтобы изготовить систему самостоятельно, можно воспользоваться монорельсом и кареткой с подвеской. Ее работа может быть ручной или автоматической. Автоматизация обеспечивается посредством электротельферов.
Помимо перечисленного оборудования требуется обеспечить безопасность рабочего места. В камере обязательно должна работать вентиляционная система, электрическая проводка помещения, используемого для проведения покрасочных работ, должна быть заземлена.
Практические советы
Пистолет-распылитель и окрашиваемое металлоизделие обязательно должны снабжаться заземлением. Это условие является необходимым, если для порошковой покраски применяют электростатическое оборудование. Заземление выполняется не просто по соображениям безопасности. Оно обеспечивает непрерывность электроцепи посредством оттока заряда от детали.
Обеспечить крепкое и равномерное нанесение порошкового состава на поверхность получится лишь в том случае, если она предварительно качественно обезжирена. Масляная пленка служит изолятором, поэтому при недостаточной подготовке металлической детали можно столкнуться с тем, что слой краски будет иметь различную толщину: по краям масляного пятна он будет толстым, а на самом пятне – тонким.
Питатель влияет на то, насколько успешной будет работа оборудования. Получается, необходимо оптимизировать режим работы максимально тщательно. При эксплуатации устаревших установок нужно обратить внимание на особые добавки, которые предназначены для обеспечения перевода во взвешенное состояние частиц краски.
Если качество подаваемого воздуха недостаточно хорошее, то это приводит к формированию трудно разрушаемых агрегатов порошковой краски. На качество красителя могут отрицательно повлиять определенные факторы:
-
- Продолжительное хранение порошка в условиях, которые для этого не подходят: повышенная влажность или температура среды в помещении;
- Негерметичная упаковка;
- Вскрытие упаковки невовремя: при перемещении из нагретого помещения в охлажденное и наоборот.
Агрегированию могут способствовать такие факторы, как несоответствие режима температур при полимеризации порошковой краски. При ошибках в ходе складирования или перевозки качество веществ падает, особенно тех, что упакованы в мягкую тару.
Для получения на поверхности окрашивающего слоя, достаточного для формирования пленки заданной толщины, допускается воспользоваться факелом-распылителем. Он должен перемещаться с заданной скоростью вдоль обрабатываемой металлической поверхности на удалении 200-400 мм. В камере можно установить несколько распылителей на траверсах, чтобы существенно повысить скорость производства. Работа траверсов может быть стационарной, при этом их движения будут вертикальные возвратно-поступательные. Производителями все чаще эксплуатируются дисковые распылители, характеризующиеся высоким показателем производительности. С их помощью создается цилиндрическое облако заряженной краски. На конвейере подвешивается металлоизделие, которое перемещается внутри облака кругами.