Главная > Растения > Подкраска поверхностей при порошковой окраске. Способы порошковой окраски металла. Печь и пистолет


Подкраска поверхностей при порошковой окраске. Способы порошковой окраски металла. Печь и пистолет




Порошковая покраска металла была изобретена еще в 60-х годах прошлого века и очень быстро получила широкое распространение. Связано это с множеством достоинств данной технологии, таких как экономичность, экологичность, привлекательный внешний вид покрытия.

Общие сведения

Итак, смысл данной технологии заключается в том, что на окрашиваемую поверхность напыляют полимерный порошковый краситель. Именно поэтому данный метод и получил такое название. После нанесения красителя, поверхность подвергается термической обработке, в результате чего порошок оплавляется и образует сплошную равномерную пленку.

Полученное данным способом покрытие обладает следующими свойствами:

  • Защитой от коррозии;
  • Хорошей адгезией к основанию;
  • Устойчивостью к перепадам температур;
  • Устойчивостью к механическим повреждениям, в том числе и ударопрочностью;
  • Влагостойкостью;
  • Устойчивостью к химическим воздействиям;
  • Отличными декоративными свойствами;
  • Долговечностью.

Совет!
Благодаря хорошей адгезии, данный способ является самым оптимальным вариантом покраски нержавеющей стали.

Отдельно следует сказать о декоративных свойствах такого покрытия, которое отличается разнообразностью цветов и фактур, что достигается путем использования различных добавок.

В частности порошковая окраска металла позволяет получить следующие типы поверхности:

  • Матовую;
  • Глянцевую;
  • Плоскую или объемную;
  • Имитирующую золото;
  • Имитирующую фактуру древесины;
  • Под мрамор;
  • Под серебро и пр.

Достоинства технологии порошковой покраски

Помимо возможности получения покрытия с высокими эксплуатационными качествами, данная технология обладает и рядом других преимуществ, таких как:

  • Возможность нанесения красящего состава одним слоем , что недопустимо при покраске жидкими лакокрасочными материалами.
  • Отсутствие необходимости использовать растворитель и контролировать вязкость материала.
  • Высокая экономичность красителя , так как порошок, который не осел на окрашиваемую поверхность, можно использовать повторно. Для этого напыление выполняют в специальной камере, которая позволяет собрать весь неизрасходованный порошок. В итоге, стоимость порошковой покраски металла ниже, чем нанесение ЛКП другими способами.
  • Процесс покраски занимает немного времени , причем, после нанесения краски, не надо ждать, пока она высохнет.
  • Экологическая безопасность , так как краситель не содержит токсичных органических соединений. В результате отсутствует необходимость использования мощных вентиляционных систем.
  • Технология нанесения красителя высоко автоматизированная , что упрощает процесс обучения работы с оборудованием.

Недостатки

Как и любая другая технология, окраска металла порошковой краской имеет некоторые недостатки:

  • Невозможно устранить локальные дефекты покрытия – в случае их возникновения, необходимо полностью перекрашивать поверхность.
  • Невозможность выполнения покраски своими руками, так как для этого требуется специальное оборудование и цеховые условия.
  • Габариты окрашиваемых поверхностей ограничены.
  • – разрешается использовать только порошковые краски по металлу от производителей.
  • Невозможно окрашивать детали, которые в дальнейшем будут подвергаться сварке, так как обгоревшие участки покрытия невозможно реставрировать.

Технология порошковой покраски

Подготовка основания

Предварительная обработка является наиболее продолжительным и трудоемким этапом покраски. Однако, ей необходимо уделять особое внимание, так как от подготовки зависит эластичность, стойкость и качество покрытия.

Подготовка детали к покраске заключается в удалении каких-либо загрязнений, обезжиривании поверхности, а также фосфатировании для улучшения адгезии и защиты металла от коррозии. Очистка обрабатываемой поверхности выполняется механическим или химическим способом.

Для удаления окислов, ржавчины и окалины, эффективным методом очистки является дробеструйная очистка. Реализуется они при помощи песка, стальных или чугунных гранул.

Под воздействием сжатого воздуха или центробежной силы эти частицы с большой скоростью подаются на обрабатываемую поверхность и оббивают ее.В результате окалина, ржавчина и другие виды загрязнения откалываются от металла, что значительно улучшает адгезию.

Химический способ очистки называется травлением.

В этом случае удаление ржавчины, окислов и других загрязнений, выполняется при помощи составов на основе следующих видов кислот:

  • Соляной;
  • Азотной;
  • Серной;
  • Фосфорной.

Преимущество травления перед абразивной очисткой заключается в большей производительности и простоте применения. Однако, после данной процедуры необходимо хорошо промывать поверхность. Соответственно, возникают затраты на использование дополнительных чистящих средств.

На фото — покраска небольшой детали

Нанесение краски

После завершения предварительной обработки металла, деталь помещается в специальную камеру, где выполняется напыление красящего порошка. Как уже было сказано выше, камера нужна для улавливания неиспользованного материала. Кроме того, она не допускает попадания частиц краски в помещение.

Подобные камеры оборудованы средствами очистки, такими как бункеры и вибросито, а также системами отсоса.

Надо сказать, что камеры бывают двух типов:

  • Проходные – для покраски крупногабаритных изделий;
  • Тупиковые – для покраски небольших предметов.

Кроме того, существуют автоматические модели, в которых покрытие наносится автоматическими пистолетами-манипуляторами. Конечно, цена такого оборудования наиболее высокая, однако, производительность его тоже значительно выше – порошковое покрытие в этом случае наносится буквально за считанные секунды.

Как правило, нанесение краски выполняется электростатическим способом, т.е. распыляется электростатически заряженный порошок, который обволакивает заземленную деталь и прилипает к ней. Само распыление происходит при помощи пневматического распылителя, который или просто пистолетом.

После напыления порошка, изделие перемещают в камеру-печь, где оно подвергается термической обработке. Под воздействием высокой температуры порошок переходит в вязко-текучее состояние, после чего оплавленные частицы образуют монолитный слой.

Обратите внимание!
Для получения качественного результата покрытия должна строго соблюдаться инструкция по эксплуатации оборудования.
Поэтому заниматься данной работой должен специалист.

Вывод

Порошковая покраска металлических поверхностей во многом более совершенная, чем покраска жидкими красками. Однако,в ряде случаев ее применение ограничено. К тому же, выполняться она может только с использование профессионального дорогостоящего оборудования, поэтому неприменима в домашних условиях.

Дополнительную информацию по данной теме можно получить из видео в этой статье.

Отверждение (полимеризация) порошковых полимерных покрытий должно проходить как можно более рационально и при этом не нарушать качество образующегося покрытия (Пк), еще чувствительного к внешним воздействиям.

Порошковых полимерных покрытий протекает в зависимости от состава композиции, согласно законам кинетики, при определенной температуре и времени в печи полимеризации. При горячей сушке весь слой порошкового краски должен быть как можно быстрее нагрет до необходимой температуры при ее однородном распределении в отверждаемом слое. Только при таких условиях расплав порошковой краски может достичь минимальной вязкости без ухудшения растекаемости в результате проходящей реакции полимеризации. При медленном нагревании в толщине слоя порошковой краски начинается процесс полимеризации еще до того, как произошло его достаточное растекание по поверхности изделия, в результате чего отвержденная поверхность получается неровной. Обычно температура горячей сушки для порошковых красок составляют 110 - 250°C, а время выдержки 5 - 30 мин. Определенное влияние на процесс отверждения-полимеризации имеют форма и толщина окрашиваемых изделий. Под временем нахождения в печи обычно подразумевается время, в течение которого изделие находится в активной зоне печи полимеризации. Оно делится на время нагрева и выдержки. Температура горячей сушки и необходимое время выдержки определяются типом порошкового ЛКМ, а время нагрева -толщиной материала подложки и конструктивной формой зоны нагрева. Постоянство температуры горячей сушки и контроль температуры в процессе нагрева обеспечивают получение покрытия с равномерным блеском и предотвращают перегрев порошкового полимерного покрытия.

Конструкционные разновидности сушильных камер

В зависимости от вида загрузки сушилки делятся на камерные и непрерывного действия. Корпуса сушилок состоят, как правило, из кассет с двойными стенками, выполненных из листового металла, между которыми находится изолирующий материал. Отдельные кассеты на местах стыков должны плотно прилегать друг к другу, поэтому крайне важен тщательный монтаж с использованием подходящей уплотнительной массы. При этом на участке нанесения порошковых покрытий следует избегать использования силиконсодержащих герметиков, поскольку их остатки приводят к образованию дефектов (кратеров).

Конструкция сушилок всегда должна быть такой, чтобы образовывалось как можно меньше «тепловых мостиков» между их наружной и внутренней обшивкой. Начиная с определенной длины и температурных диапазонов, должны быть предусмотрены специальные стыки, учитывающие расширение материала и достаточные для компенсации колебаний длины внутренней и наружной обшивок корпуса. Кроме того, необходимо обеспечить полную герметичность всех воздуховодов и воздушных каналов. Вентиляторы должны быть соединены с корпусом так, чтобы не передавалось никаких колебаний, мешающих работе.

Камерные сушилки представляют собой самые простые конструкции печей полимеризации и загружаются в периодическом режиме. Эти сушилки используют при малой пропускной способности и/или при существенно изменяющихся условиях горячей сушки, например когда с для окрашиваемых изделий различной толщины необходимо разное время сушки или когда при использовании различных порошковых ЛКМ применяют разную температуру сушки.

Большим недостатком этих печей является загрузка изделий отдельными партиями. Когда двери сушилки открываются для загрузки или выгрузки, температура в печи заметно падает и для достижения требуемой температуры приходится ждать определенное время. Однако для оптимальной полимеризации и хорошей растекаемости ЛКМ по поверхности необходимая температура изделия должна быть достигнута за возможно более короткое время.

Сушилки непрерывного действия при серийном производстве загружаются в поточном режиме - непрерывно или периодически, в большинстве случаев с применением транспортных установок. У этого типа сушилок входное и выходное отверстия располагаются на противоположных сторонах. Возможна реверсивная компоновка, при которой система транспортирования сконструирована таким образом, что изделия один или несколько раз меняют направление своего движения.

Сушилки непрерывного действия и реверсивные сушилки оборудуют в настоящее время так называемыми A-шлюзами, представляющими собой зоны, предназначенные для предотвращения потерь тепла у входного и выходного отверстий сушилки с помощью поднимающихся или опускающихся по наклонной участков транспортной системы внутри сушилки. При этом вход и выход располагаются на одном уровне, ниже дна сушилки. Если установка работает в периодическом режиме, сушилка для предотвращения потерь тепла может быть оборудована раздвижными или подъемными дверями. Такая конструкция используется преимущественно при больших размерах окрашиваемых изделий и меньшей пропускной способности. В этом случае площадь на которой располагается печь возрастает на величину, занимаемую участком подъема конвейерной системы, который тем короче, чем круче может подниматься конвейер с учетом способа подвески окрашиваемых изделий. Достаточное расстояние между двумя обрабатываемыми изделиями составляет 100 мм, минимальное - 80 мм.

При недостатке производственных площадей зачастую не удается реализовать конструкцию, включающую А-шлюз с полностью соответствующим ему участком конвейерной системы. Компромисс в этом случае достигается за счет того, что в торцевой стенке делают вырез для конвейера и подвески, и только более широкие окрашиваемые изделия поступают внутрь печи снизу. Потери на участке более узкого выреза можно снизить путем установки защитных элементов, изготовленных из эластичного материала.

Корытные сушилки - аппараты, конструкция которых предуматривает загрузку вертикально сверху в периодическом режиме. Чрезмерные потери тепла предотвращаются с помощью откидных дверей. Корытные сушилки часто применяют в погружных установках с ваннами, оборудованными передвижными подъемно-транспортными системами. Они также используются при транспортировании крупногабаритных окрашиваемых изделий вдоль погружной установки с помощью загрузочных автоматов (передвижных подъемно-транспортных систем). Температура в печи сохраняется наложением сверху крышки с подвесками, на которые навешивается обрабатываемое изделие, а при отсутствии подвесок - с помощью откидной или передвижной крышек.

Комбинированная сушилка или сушилка блочного типа. Поскольку перед нанесением порошкового ЛКМ изделия, как правило, подвергаются предварительной химической обработке, в большинстве установок для нанесения наряду с печью полимеризации необходима также сушильная камера для удаления воды. Комбинирование этих агрегатов позволяет получить определенную экономию благодаря наличию совместной разделительной стенки для каждой печи и отсутствию потерь трансмиссии через наружную стенку. Кроме того, отходящий воздух печи полимеризации можно смешивать с воздухом сушильной камеры и оттуда выводить наружу как отработанный. Таким образом, отпадает необходимость в наличии трубы для удаления отходящего воздуха и возникает возможность рекуперации энергии в соответствии с перепадом температур между печью полимеризации и сушилкой для удаления воды.Печь полимеризации в случае применения такой сушилки блочного типа имеет в большинстве случаев U-образную конструкцию, так что длина корпуса чаще всего приблизительно одинакова с сушилкой блочного типа.

Методы сушки

В зависимости от характера переноса тепла различают сушку за счет конвекции или различного рода облучения. Конвекционная или циркуляционная сушка осуществляется за счет движения потока нагретого воздуха на изделия, причем на их поверхности происходит интенсивный теплообмен. Нагретый воздух охлаждается, передавая тепловую энергию окрашиваемому изделию. При этом температура изделия повышается и нагревается лакокрасочные покрытий.

Для нагревания воздуха в сушилках циркуляционного типа могут использоваться все известные источники энергии. На практике чаще всего применяют дизельное топливо, природный газ, электроэнергию, масла, горячую воду и пар. Источник энергии выбирают, исходя из экономических или специфических для конкретного предприятия соображений, а также с учетом из температуры, необходимой для сушки.

Различают прямой или косвенный обогрев. В сушилках с косвенным обогревом перенос энергии в циркулирующий воздух осуществляется с помощью теплообменников. В аппаратах с прямым обогревом сушильная среда нагревается путем введения нагретых газов, образующихся в результате сгорания природного газа или котельного топлива.

Прямой обогрев более выгоден с точки зрения экономии энергии, но может быть использован только в тех случаях, когда чистота топочных газов исключает возможность загрязнения окрашиваемой поверхности, так как в противном случае может произойти пожелтение покрытия или внесение частичек сажи, образующихся в результате неполного сгорания. При особенно высоких требованиях к качеству получаемых покрытия можно производить фильтрацию как циркуляционного, так и свежего воздуха сушилки, чтобы надежно защитить еще не отвержденное покрытие от попадания загрязнений. Для циркуляции горячего воздуха используются вентиляторы, обычно радиального типа. Конвекционные сушилки работают, как правило, со скоростью циркуляции воздуха 1-2 м/с. В ряде случаев, несмотря на высокий расход энергии, имеет смысл значительно увеличить мощность вентиляторов, обеспечивающих циркуляцию воздуха. На практике обычно выбирается скорость до 25 м/с.

Важнейшее преимущество циркуляционной сушилки заключается в возможности ее универсального использования в широком диапазоне производственных программ. Это и объясняет их большую распространенность. Различные по геометрическим параметрам части, обладающие одинаковым отношением массы к поверхности, достигают одинаковой скорости нагревания. Поэтому изделия различной величины и формы, но одинаковой толщины могут подвергаться сушке при одном температурном режиме, т.е. одновременно. Выравнивание температуры происходит даже при обработке партий крупных изделий самой различной формы. Кроме того, благодаря одинаковому температурному режиму снижается до минимума опасность «пережигания» покрытия, т.е. его повреждения в результате перегрева на некоторых изделиях. В связи с малым различием между температурой окружающей среды и обрабатываемого изделия даже нарушения работы с остановкой конвейера не приводят, как правило, к производственному браку. Однако необходимо обращать внимание на соответствие температуры и времени выдержки указаниям изготовителей, так как превышение этих параметров может привести к изменению цвета. При нарушении работы и временной остановке производства необходимо принять соответствующие меры для снижения температуры печи и/или извлечения из нее окрашиваемых изделий.

Сушка инфракрасным облучением использует еще один способ передачи энергии для отвержения ЛКМ. Интенсивность ИК-излучения зависит от диапазона длины волн и температуры излучателя. Различают длинно-, средне-, коротко- и ультракоротковолновое излучение. Зависимость между длиной волны и температурой ИК-излучения приведена в таблице.

Иногда вместо длины волны оценивается температура терморадиационной стенки. В этом случае различают темные и светлые излучатели. Так называемые «темные излучатели» приблизительно соответствуют нижнему диапазону длинных волн. Эти излучатели представляют собой каналы из черной жести, в которых циркулируют дымовые газы при температуре 300 - 400°C, и используются, как правило, в тех случаях, когда в распоряжении имеется отходящее тепло соответствующей температуры, например в сушилках для кузовов автомобилей с термической очисткой отходящего воздуха. Из-за большой массы эти излучатели очень инерционны при регулировании. Кроме того, из-за большой поверхности теплообменников потери тепла за счет конвекции весьма велики, что приводит к значительному нагреванию воздуха.

В средне-, коротко- и ультракоротковолновом диапазонах обычно применяют электрические излучатели. Они обеспечивают более точное регулирование температуры поверхности окрашиваемых изделий.

ИК-лучи в зависимости от свойств облучаемой поверхности могут поглощаться или отражаться. Светлые гладкие поверхности, как и при воздействии световых лучей, отражают большую часть облучения по сравнению с шероховатыми и темными поверхностями. Неотраженная часть облучения преобразуется в тепло, что приводит к повышению температуры изделий и нагреванию слоя ЛКМ также и изнутри. Преимущество сушки ИК-облучением заключается также и в возможности переноса большого количества энергии за очень короткий промежуток времени. Это позволяет быстрее подготовить сушилку к работе, быстрее нагреть окрашиваемые изделия, а также значительно сэкономить рабочие площади благодаря более короткому пути движения изделий в процессе сушки.

Эти преимущества могут быть использованы в полной мере при сушке изделий с ровными тонкими стенками. Изделия более сложной формы и различной толщины отличаются разной скоростью нагревания. Так как нагревание при более высокой температуре излучателя происходит быстрее, в определенных местах может очень быстро произойти перегрев Пк. Этого можно избежать при применении дорогостоящих технических решений, предусматривающих дополнительное регулирование или существенное увеличение циркуляции воздуха, что сводит на нет все преимущества терморадиационной сушки.Средневолновые ИК-электроизлучатели (IRM-излучатели) представляют собой наиболее распространенный тип. Они отличаются прочностью конструкции и длительным сроком службы. Их недостаток - относительно медленное нагревание: до достижения полной мощности требуется около 2 мин.Коротковолновые электрические ИК-излучатели при регулировании превосходят IRM-излу-чатели, но обладают гораздо более коротким сроком службы. Газовые ИК-излучатели сочетают преимущества терморадиационного нагрева с дешевым теплоносителем.

Важным элементом при конвекционном нагревании являются воздуховоды, так как в печах терморадиационной сушки происходит обязательный нагрев воздуха. Чтобы избежать перегрева и добиться равномерного распределения тепла, в терморадиационных печах обеспечивается циркуляция находящегося внутри печи воздуха и отвод отходящего воздуха. При использовании ИК- и газовых излучателей можно во избежание перегрева дополнительно применять водяное охлаждение. Кроме того, у газовых излучателей необходимо обеспечивать отвод продуктов сгорания с помощью вентиляторов или в сочетании с находящейся вблизи сушилкой с циркуляцией воздуха.

Специальные методы отверждения. При других ускоренных методах отвержения, например УФ- или электронной терморадиационной сушке, излучение служит не для нагревания, а в качестве катализатора полимеризации пленкообразователя. Высокочастотная сушка (нагревание изделий с использованием индуктивного или емкостного сопротивления в высокочастотном поле) также является специальным методом отвержения, при котором для нанесения покрытия на металлы может быть использована только индуктивная сушка. Она в ряде случаев применяется для нанесения покрытий на трубы, проволоку и упаковочную ленту.

Индуктивное нагревание предполагает нахождение изделия в магнитном поле и его нагревание с помощью возникающих внутри вихревых токов. В результате этого тепло вырабатывается непосредственно внутри изделия. Тем самым сушка покрытия происходит всегда по направлению изнутри наружу, а не снаружи внутрь, как при других методах.

Индуктивный нагрев пригоден для всех методов сушки, в том числе для ЛКМ, содержащих растворители. Индуктивная сушка существенно улучшает адгезию покрытия. Кроме того, по данным одного из изготовителей, возможно относительно быстрое нагревание: в некоторых случаях в течение секунд. Можно сушить также изделия больших размеров, так как преобразование энергии происходит в зависимости от выбора частоты только на поверхности, т.е. именно там, где необходимо нагревание.Используемая для нагревания индукционная катушка в большинстве случаев представляет собой выбранный в соответствии с обрабатываемым изделием кольцевой или линейный индуктор. Благодаря соответствующей конструкции индукционных катушек возникает также возможность нагревать только отдельные зоны обрабатываемого изделия.

Условием применения индукционной сушки является определенная геометрия изделий, способствующая равномерному распределению поступающего тока, чем обеспечивается одинаковая температура. Идеальными для этого вида сушки являются трубы, штанги или болты. В автомобильной промышленности этот метод используется также для сушки при окраске приводных валов, тормозных дисков, педалей сцепления или подшипников колес.Индуктивный нагрев можно комбинировать с традиционными методами сушки. Например, можно производить предварительный нагрев индуктивным методом, а дальнейшее отвержение - с помощью конвекции или облучения. Таким образом, можно очень быстро достичь температуры, лишь немного не достигающих максимального уровня, в результате чего весь процесс сушки значительно сокращается.

Микроволновая сушка - совершенно новый метод, обеспечивающий нагревание покрытия изнутри наружу. Высокочастотные электромагнитные волны проникают через лакокрасочную пленку и нагревают подложку. Таким образом, в этом случае предотвращается первоначальное отверждение пленки на поверхности, как это имеет место при конвекционной сушке. Длина волн, используемых при микроволновой сушке, составляет от1 мм до 15 см. Они создаются в трубе с магнитным полем (магнетроне) с частотным диапазоном 2,45 ГГц. В связи с тем, что микроволновая сушка обеспечивает интенсивное воздействие и дает очень быстрый результат, можно создавать более короткие по сравнению с традиционным процессом установки и за счет этого снижать общие затраты на сушку. Нужно также учитывать, что такие установки те требуют получения специального разрешения на использование. Термореакционная сушка подразумевает применение термореакторов. Этот метод пригоден как для порошковых, так и для жидких ЛКМ. Термореакторы представляют собой каталитические ИК-излучатели, создающие тепловое излучение с длинами волн ИК-диапазона. Поскольку спектр излучения находится в области 2-8 мкм, можно очень гибко регулировать мощность. С помощью этих систем также можно добиваться существенного снижения времени сушки и тем самым времени обработки изделий в сушильных установках. По имеющимся данным, экономия энергии может составлять до 50%.

После нанесения порошковой краски изделие направляется на стадию формирования покрытия. Она включает оплавление слоя краски, последующее получение пленки покрытия, его отвержения и охлаждения. Оплавление и полимеризация происходят в специальной печи. Существует много разновидностей камер полимеризации, их конструкция может меняться в зависимости от условий и особенностей производства на конкретном предприятии. С виду печь представляет собой сушильный шкаф с электронной «начинкой». При помощи блока управления можно контролировать температурный режим печи, время окрашивания и настраивать таймер для автоматического отключения печи при завершении процесса. Источниками энергии для печей полимеризации могут служить электричество, природный газ и даже мазут.

Печи делятся на проходные и тупиковые, горизонтальные и вертикальные, одно- и многоходовые. Для тупиковых печей важным моментом является скорость подъема температуры. Этому требованию в наибольшей степени соответствуют печи с рециркуляцией воздуха. Камеры нанесения из диэлектриков с электропроводным покрытием обеспечивают равномерное распределение порошковой краски на поверхности детали, однако при неправильном использовании они могут накапливать электрические заряды и представлять опасность.

Оплавление и полимеризация происходит при температуре 150-220 °С в течение 15-30 минут, после чего порошковая краска образует пленку (полимеризуется). Основным требованием, предъявляемым к камерам полимеризации, является поддержание постоянной заданной температуры (в разных частях печи допускается разброс температуры не менее 5°С) для равномерного прогрева изделия.

При нагреве в печи изделия с нанесенным слоем порошковой краски частицы краски расплавляются, переходят в вязкое состояние и сливаются в непрерывную пленку, при этом вытесняя воздух, находившийся в слое порошковой краски. Часть воздуха может все же оставаться в пленке, образовывая поры, ухудшающие качество покрытия. Для избежания появления пор окраску следует проводить при температуре, превышающей температуру плавления краски, а покрытие наносить тонким слоем.

При дальнейшем нагревании изделия краска глубоко проникает в поверхность и затем отвержается. На этом этапе формируется покрытие с заданными характеристиками структуры, внешнего вида, прочности, защитных свойств и т.д.

При окраске больших металлических деталей температура их поверхности поднимается значительно медленнее, чем у тонкостенных изделий, поэтому покрытие не успевает полностью затвердеть, в результате чего снижается его прочность и адгезия. В этом случае деталь предварительно нагревают или увеличивают время его отвержения.

Отвержение рекомендуется производить при более низких температурах и в течение более продолжительного периода времени. При таком режиме снижается вероятность возникновения дефектов, и улучшаются механические свойства покрытия.

На время получения необходимой температуры на поверхности изделия влияют масса изделия и свойства материала, из которого изготовлена деталь.

После отвержения поверхность подвергается охлаждению, которое обеспечивается за счет удлинения конвейерной цепи. Также для этой цели используются специальные камеры охлаждения, которые могут являться частью печи отвержения.

Соответствующий режим для формирования покрытия необходимо подбирать с учетом вида порошковой краски, особенностей окрашиваемого изделия, типа печи т.д. Необходимо помнить, что для нанесения порошкового покрытия решающую роль играет температура, особенно при нанесении покрытия на термостойкие пластмассы или изделия из древесины.

Большой спрос в машиностроении, строительстве и других отраслях промышленности привёл к тому, что для отделки металлических деталей начала использоваться полимерно-порошковая краска, как наиболее эффективный метод и прочный материал. Нанесения в основном осуществляется ручными или автоматическими распылителями методом трибостатической или электростатической зарядки в камерах проходного или тупикового типа.

Мы не сможем рассказать вам досконально всю технологию производства. Но вы здесь получите основы понимания того, как это делается. Кроме того, сможете посмотреть тематическое видео в этой статье в качестве дополнительного материала.

Особенности нанесения в условиях серийного и мелкосерийного производства

Технология нанесения

  1. Производственный процесс по экологически чист и безвреден для окружающих. При этом получаются превосходные декоративные и защитно-декоративные покрытия. Состав распределяют по поверхности детали, которую затем помещают в печь полимеризации порошковой краски. Там происходит процесс термообработки при определённой температуре.

  1. Принцип нанесения покрытия в общих чертах заключается в следующем: обрабатываемую деталь заземляют и к ней притягиваются заряжённые частицы краски.

А вообще весь процесс делится на три этапа, это:

  • Подготовка детали (обработка поверхности);
  • Набрызгивание порошка из распылителя;
  • Оплавление нанесённого порошка или полимеризация.
  1. Качество отделки деталей, в первую очередь, будет зависеть от тщательного соблюдения технологии на каждом из этапов. К тому же, инструкция требует, чтобы полностью отсутствовали заусенцы, выступающие сварные швы, брызги и прожоги, а также масляные и другие пятна.

Подготовка

Примечание. Для удаления старых покрытий, окалины и ржавчины с поверхности в большей степени используются химические и механические способы.

Среди механических способов присутствует струйная и абразивная обработка с помощью пескоструйных, дробеструйных и дробемётных аппаратов. А в качестве обезжиривателей используются водные щелочные и кислые моющие растворы, а также органические растворители.

Учитывая то, органические растворители типа Уайт-спирита, 646 являются вредными для здоровья, инструкция производства ограничивает протирку при обезжиривании ручным способом хлопчатобумажной ветошью и это применяется лишь для небольших партий.

Большие партии обезжириваются не своими руками, а моющими составами при температуре 40⁰C-60⁰C. Сам процесс происходит при помощи окунания детали в жидкость на 5-15 минут или распылением по 1-5 минут с последующей промывкой и сушкой.

Нанесение порошка

Процесс нанесения, как это видно на верхнем фото, осуществляется в камерах порошкового напыления, где действуют системы воздухоотсоса и аспирации для предотвращения попадания частиц в помещение цеха ().

В тупиковых камерах подвешивают изделие и через специальное окно или сбоку КН-2, КН-5 производят окраску, а проходной камере деталь транспортируется мимо маляра, через рабочую область напыления КН-3, КН-6. Для длинномерных деталей существуют двухпостовые проходные камеры КН-3-2, КН-6-2 (две однопостовые камеры разворачивают друг напротив друга на 180⁰).

Поскольку краситель для полимеров, это сам порошок и никаких смешиваний делать не приходится, для мелкосерийного производства был разработан установка ручного напыления (УРН-2). У неё есть преимущество — подача порошка там осуществляется из оригинальной коробки, в которую его упаковали на заводе, то есть его не нужно пересыпать в какую-либо ёмкость.

Патрубок для всасывания оборудован устройством псевдосжижения, что в комплекте с инжектором и вибростолом позволяет переработать порошки с повышенной увлажнённостью.

УРН-2 может быть укомплектована электростатическим и/или трибостатическим пистолетом-распылителем. В нем совмещённый агрегат был разработан для разных видов красок и поверхностей разной сложности. Совмещение позволяет практически мгновенно переходить с режима электростатики на режим трибо. Это увеличивает эффективность производства и при этом, естественно, падает цена выпускаемой продукции.

Примечание. Электростатический способ подразумевает принудительную зарядку частиц при помощи коронирующего электрода, находящегося под высоким напряжением. Трибостатический способ подразумевает зарядку частиц при их прохождении через трибоэлектризующий узел трибоствола (трибоэффект).

Оплавление

После того как на изделие нанесли порошок (это вовсе не полимерная краска для пола) его направляют в печь типа ПП-16 для формирования покрытия с помощью оплавления слоя.

Печи тоже бывают тупиковыми или проходными и состоят теплоизолирующих панелей, одного (тупиковая) или двух (проходная) дверных блоков, а также от одного до восьми нагревательных блоков с системой рециркуляции воздуха. Теплоизолирующая панель сделана из базальтовых плит толщиной 100 мм, которые зажаты между оцинкованными профилированными панелями.

В большинстве случаев температура полимеризации порошковой краски составляет 150⁰C-180⁰C с точностью до +-5⁰C и временем содержания от 10 до 20 минут, хотя это зависит от инструкций производителя порошка. Таким требованиям в наибольшей степени соответствуют печи с рециркуляцией воздуха.

Заключение

Следует отметить, что электропроводная краска Zinga, а также огнезащитные краски по металлу Полистил к полимеризации в печи отношения не имеют. Процесс оплавления проходят исключительно порошковые красители (

Новые технологии сухого окрашивания существенно упростили и ускорили процесс покраски металлических изделий. Предметы, прошедшие «порошковую» обработку, приобретают дополнительные защитные свойства и отличаются высокими декоративными качествами.

Выполнить порошковую покраску можно самостоятельно. Для этого необходимо подготовить помещение, оборудовать покрасочный цех и сушильную камеру. При соблюдении технологического процесса и требований безопасности удастся выполнить качественную покраску.

Отличительные особенности порошковой покраски от жидкостной технологии

Покраска порошковой краской частично заменила стандартную жидкостную технологию. Такой метод окрашивания стал основным при изготовлении металлических изделий, бытовых приборов, автомобилей, оконных профилей и прочих металлоконструкций. Порошковая окраска отлично зарекомендовала себя в окрашивании различных деталей складского, торгового, промышленного оборудования, а также в трубопроводах и нефтяных скважинах.

Сравнивая два способа покраски, следует отметить экономичность и экологичность порошкового окрашивания. Порошковые красители не содержат огнеопасные, токсичные растворители, а сам материал расходуется достаточно экономно - мельчайшие частицы, которые не осели на изделии, применяются при повторном окрашивании.

К числу основных достоинств порошкового метода относятся:

  • высокие физико-химические свойства (ударопрочность,устойчивость к температурным колебаниям и коррозии);
  • покрытие хорошо ложится на рельефные поверхности;
  • нет необходимости предварительно грунтовать изделие;
  • в большинстве случаев достаточно одного слоя порошковой краски для получения желаемого результата (при жидком методе часто требуется многослойная покраска);
  • низкий расход материала - отходы составляют порядка 4%, потери жидких ЛКМ - достигают 40%;
  • сокращенный цикл окрашивания (порядка 1,5-2 часов); при использовании жидкой краски нужно время для высыхания предыдущего слоя;
  • изделия, покрытые порошковой краской, можно транспортировать без специальной упаковки - на поверхности образуется защитная полимерная пленка, предотвращающая появление царапин;
  • для хранения порошковой краски не нужны специальные условия, чего не скажешь об огнеопасных жидких ЛКМ;
  • процесс покраски порошковыми красками автоматизирован - нет необходимости длительно обучать персонал;
  • во время покраски не выделяется едкий запах - санитарно-гигиенические условия труда по сравнению с «жидкой» технологией улучшаются;
  • порошковые краски по прочности на удар и изгиб превосходят жидкие лакокрасочные материалы;
  • на поверхности изделия не остаются потеки;
  • долговечность обработанного покрытия - исследования показали, что средний срок службы около 20-ти лет.

Анализируя список весомых достоинств, можно задаться вопросом: «А есть ли недостатки?». Перечислим некоторые минусы порошкового окрашивания:

  • технология нанесения краски исключает возможность ее использования для окрашивания пластика и дерева;
  • для организации процесса покраски потребуются крупные единоразовые капиталовложения;
  • возможности эксплуатации оборудования несколько ограничены - большая печь будет неэффективно использоваться при обработке мелких деталей, а в маленькой камере не получится окрасить крупные изделия;
  • при низких температурах сложно организовать порошковую покраску.

Принцип покраски порошковой краской

Технология позволяет окрашивать изделие сухими красителями. Как это возможно? Всю процедуру покраски можно разбить на два основных этапа:

  • нанесение порошковой краски;
  • закрепление покрытия.

Во время напыления мельчайшие частички порошка приобретают заряд, противоположный заряду окрашиваемой детали. Плюс и минус, как известно, притягиваются, и порошковая краска оседает на поверхности изделия.

На этом этапе покрытие не надежно и полученный результат необходимо закрепить. Следующий шаг - запекание краски. Окрашенный объект помещается в специальную печь. По мере нагревания сухой порошок начинает плавиться, образуя на поверхности защитную пленку. Температура внутри термопечи может достигать +250°С - значение зависит от разновидности порошковой краски.

Необходимое оборудование для покраски порошковой краской

Работа с порошковыми красителями требует наличия специального оборудования:

  • окрасочной камеры;
  • распылителя (краскопульта);
  • сушильной камеры.

Камера покраски ограничивает распространение частиц сухой краски, а также препятствует проникновению пыли, грязи с производственного помещения или улицы. Обычно камеры оснащены фильтрационной системой, очищающей воздух и позволяющей улавливать до 90-95% неизрасходованной краски. Некоторые модели покрасочных камер имеют эжектор обратной подачи, вытяжной вентилятор и контролер. Камера имеет один или два проема. Изделие поступает через проем в передней части, а выходит через отверстие с обратной стороны или через входной проем.

В продаже есть модели камер, предназначенные для обработки единичных изделий или мелкосерийного производства. Такое оборудование оптимально подходит для организации покраски порошковой краской своими руками.

Распылитель сухой краски может содержаться в окрасочной камере или приобретаться отдельно. С помощью напылителя частицы краски заряжаются и в виде аэразоля распыляются на поверхности изделия. В быту часто применяют ручные пистолеты для покраски порошковой краской. Бывают трибостатические и электростатические. Разница между ними в том, что в первом варианте заряд краски происходит за счет трения в стволе напылителя. Во втором варианте оборудование функционирует в электростатическом поле по принципу приобретения заряда.

Более дорогие установки позволяют за один «проход» напылителя охватывать больший объем изделия, поэтому весь процесс покраски занимает меньше времени.

Сушильная камера - термопечь для оплавления и полимеризации сухой краски. Камеры промышленного назначения бывают электрические и газовые. Большинство духовых шкафов оснащены пультом управления для регулирования времени автоматического отключения и температурного режима сушки. Окрашивающий предмет находится в печи полимеризации в течение 10-20 минут при температуре 160-200°С. Для единичной покраски в «гаражных» условиях некоторые мастера используют электрические обогреватели, выставленные на режим максимальной мощности. При такой сушке главное помнить о технике пожарной безопасности!

На производственных предприятиях для облегчения процесса покраски используют специальную транспортную систему. Установка перемещает детали между этапами покрасочного процесса.

Может понадобиться и дополнительное оборудование:

  • промышленный пылесос для очистки фильтров при смене краски и переходе с одного оттенка на другой;
  • компрессор - необходим в случаях, если в камере напыления не предусмотрена подача сжатого воздуха.

Важно! При организации окрасочного процесса следует позаботиться о хорошей вентиляции, достаточном освещении и надежной электропроводке

Выбор порошковой краски

Зависимо от типа пленкообразования все порошковые краски делят на две основные группы: термопластичные и термореактивные.

Сухие краски первой группы (цена около 200 р/кг) формируют покрытие без химических преобразований. Пленка на поверхности образуется за счет сплавления мельчайших частиц и охлаждения расплавов. Получаемая пленка часто растворима и термопластична. К этой группе относят краски на основе полиэтилена, полиамидов, поливинилхлорида и поливинилбутираля. Термопластичные краски применяются для покраски изделий, используемых внутри помещений.

Термореактивная краска для порошковой покраски (цена 450-700 р/кг) формирует нерастворимое и не плавкое покрытие, стойкое к химическим и механическим воздействиям. Составы этой группы подходят для окраски деталей, производимых в машиностроительной области, где от изделия требуется стойкость, твердость и хорошие декоративные качества. К группе термореактивных красок относятся составы на основе полиэфирных и эпоксидных смол, полиуретана, акрилатов.

Технология покраски порошковыми красками своими руками

Организация процесса

Стоимость окрашивания изделий из металла достаточно высока. Для экономии средств можно организовать покраску порошковой краской в домашних условиях. Технологический процесс идентичен этапам работы в профессиональной мастерской. Возможные отличия заключаются в используемом оборудовании.

Обустроить компактный покрасочный цех получится на территории в 100-150 м.кв. Этого достаточно для размещения камеры напыления, термопечи, двух складов (для расположения готовой продукции и изделий под покраску).

Важно! Окрасочную камеру следует устанавливать на расстоянии не меньше пяти метров от вероятных источников возгорания

Планируя организацию рабочего процесса, первым делом необходимо определиться с размерами окрашиваемых объектов. Для единоразовой покраски мелких изделий подойдет «гаражный» вариант. Крупные детали, такие как корпус автомобиля, лучше красить в полнофункциональной камере.

Помещение для напыления должно быть чистым, без пыли. Оборудуя камеру в гараже, надо провести тщательную уборку. Равномерное окрашивание обеспечит пистолет для покраски, работающий под давлением порядка 5-ти атмосфер.

Подготовка поверхности

Подготовка поверхности к окрашиванию - наиболее трудоемкий процесс. От качества его выполнения во многом зависит долговечность покрытия. Подготовительные мероприятия включают несколько обязательных этапов:

  • чистка поверхности от грязи, пыли, остатков предыдущего слоя краски;
  • обезжиривание предмета;
  • защитная обработка металлических изделий от коррозии;
  • фосфатирование, способствующее улучшению адгезии - обязательно к выполнению при покраске предметов, эксплуатирующихся вне помещения или подвергающихся хромированию (изделия из алюминия).

Обработку поверхности можно выполнить механическим или химическим способом. В первом варианте применяется диск для шлифовки или щетка для стали. После тщательной чистки поверхность надо протереть мягкой тканью, смоченной в уайт-спирите или другом растворителе. Химический способ обработки подразумевает нанесение на поверхность разных специальных составов - кислот, щелочей, растворителей и нейтральных веществ. Выбор средства определятся степенью загрязнения и материалом изготовления объекта.

На обрабатываемый предмет полезно нанести конверсионный подслой. Выполнение этого этапа предотвратит попадание пыли, грязи под краску и убережет покрытие от отслаивания. Последующая обработка заключается в фосфатировании поверхности. Завершающий этап, рекомендованный к выполнению многими специалистами, - пассивирование - обработка натрием и нитратами хрома. Процедура препятствует появлению коррозии.

После проведенных мероприятий изделие надо сполоснуть и высушить. Предмет готов к покраске.

Нанесение краски

Обработанное изделие поместить в камеру напыления. С помощью распылителя нанести равномерным слоем сухую краску. Во время окрашивания желательно использовать ширму, которая не даст частичкам краски разлетаться по всему помещению.

Окрашиваемый предмет должен быть заземлен - это необходимо, чтоб заряженные частицы сухой краски надежно удерживались на поверхности.

При покраске в специализированной камере «цветной порошок» помещают в бункер. Компрессор начинает подачу сжатого воздуха, частицы краски электризуются, после чего насос подает сухой краситель в напылитель.

Формирование покрытия и запекание краски

Окрашенные изделия помещаются в термопечь, где происходит оплавление слоя краски и формирование на покрытии пленки. Предмет находится в сушильной камере около 15-30 минут. Режим плавления подбирается с учетом разновидности порошковой краски, материалом изготовления и условиями эксплуатации изделия, а также типом окрасочной печи.

После полимеризации предмет охлаждается на свежем воздухе. Полностью остывшее изделие готово к применению.

Покраска порошковой краской: видео

Меры безопасности

Перечислим основные правила, обеспечивающие безопасность выполнения покраски сухой краской:

  1. Использование местной системы вентиляции. Над зоной подготовки поверхности можно установить зонт. Камера напыления обязательно должна иметь вентиляционную систему для удаления аэровзвеси. Если этим условием пренебречь, появляется угроза взрыва, а вредное воздействие мелких частиц краски на мастера увеличивается.
  2. Организация общей приточной вентиляции в покрасочном цеху.
  3. В одном помещении одновременно нельзя использовать порошковую и жидкую покраску.
  4. Оборудование обязательно должно быть заземлено.
  5. Недопустимо объединение печи полимеризации и вентиляционной системы камер покраски.
  6. Цех надо укомплектовать средствами пожарной безопасности.
  7. Ветошь необходимо убрать в металлические контейнеры и закрыть крышками.
  8. Во время работы обязательно использовать средства индивидуальной защиты: респиратор, очки, резиновые перчатки, обувь на прорезиненной подошве.