Покраска порошковой краской изделий из металла, правила нанесения. Возможные дефекты порошковой окраски и основные способы их устранения В какой технологии не требуется нагревания краски
Порошковая покраска металла технология не такая и сложная. Здесь надо просто соблюдать технологию и вы получите качественную и привлекательную поверхность.
Сегодня мы расскажем, что из себя представляет технология порошковой окраски и как ее сделать правильно причем своими руками. Тогда конечная цена будет не большой. Так же на видео в этой статье и фото вы сможете найти много дополнительной и нужной информации.
Что такое порошковая покраска
Технология порошковой покраски несколько отличается от обычной. Судя по названию можно понять, что краска является мелкодисперсным порошком. В его структуре заключаются неорганические и органические вещества, а именно полимеры. Технология окраски порошковой экологически безопасна и дает идеальное и долговечное покрытие.
Благодаря ей можно добиться декоративного покрытия детали и придать наилучшего эстетического вида. Краска оплавляться при двухсот градусах температуры. Для покраски данным методом отлично подходит метал и стекло.
Свою популярность порошковая краска завоевала по следующим преимуществам:
- Ее использование куда экономнее от классических видов.
- Порошковая краска невероятно быстро высыхает после нанесения.
- Это продукт очень просто в использовании.
- Здесь присутствует различная декоративность.
- Прочность и долговечность - особенное важные характеристики для любой краски.
- Экологичность.
- В ее состав входят полимерные смолы, отвердители и прочие пигментирующие. На них воздействует высокая температура печи (приблизительно до 200 градусов). Она формирует в них прочность и идеальность покрытия.
- Данный метод окрашивания применяется только к той поверхности, которая способна выдержать процесс полимеризации. Ведь для нее понадобится высокий уровень нагрева температуры.
Чтобы создать однородное покрытие, нужно использовать камеру полимеризации (см. Делаем печь для порошковой покраски своими руками). Своего рода это печь, в которой поддерживается температура до 200 градусов.
Внимание: Перед покраской стоит задуматься над тем, или способна окрашиваемая деталь выдержать столь высокий уровень температуры. Хотя сам процесс не занимает много времени, но последствия конкретно зависят от самого предмета окрашивания.
Конечно, есть и некоторые минусы. Например, для окрашивания своими руками понадобится большое умение, так как сам технологический процесс требует особые условия. Разве вы сможете заменить камеру полимеризации?
Есть затруднения с цветом. Нельзя смешать два вида порошка, чтобы добиться какого-то определенного цвета и оттенка. Попросту вы не добьетесь однотонности. В целом, рынок предоставляет самые различные варианты по выбору цвета.
Какое оборудование нужно для порошковой краски
Технология нанесения порошковых красок предполагает наличие покрасочной камеры. Просто на воздухе ничего сделать не получится.
- Чтобы процесс покраски был выполнен быстро и качественно, для этого понадобится правильно подобрать помещение. По правде говоря, для такого вида работы подойдет и гараж. Главное, чтобы там было достаточно места для размещения необходимого оборудования и для самого удобства в работе.
- Перед начало процесса окраски следует подготовить само оборудование. В роли оборудовании выступает специальная камера. Большая часть работы как раз в ней и происходит. Характеристики данной печи зависят от обрабатываемого материала.
Аспекты, которые следует знать при покраске:
- В специальной камере размещается еще одна камера, которая отвечает за напыление порошковой краски в саму печь. Если вы не планируете заниматься порошковой окраской постоянно, можно обойтись и без плавильной печи. Духовочный шкаф также подойдет для данного вида работы.
- Кроме основного оборудования, понадобится и дополнительное. Речь идет про электростатический пистолет-пульверизатор (см. Пульверизатор для краски: особенности использования). Важно, чтобы в его функционале присутствовала возможность подключить сжатый воздух. В принципе, можно использовать и компрессор. Для него понадобится фильтр высокого давления.
- Технологические процессы порошковой покраски по металлу требуют помещение с хорошим освящением. Для этого дела подойдут дневные лампы. Главное, чтобы на поверхность лампы не налипала краска. Еще понадобится хорошая вентиляция. Она послужит защитой для вашего здоровья. Ибо без вентиляции процесс работы может оказывать вред для человеческого организма.
- Что делать с остатками краски? В этом вам поможет рекуператор. Конечно, вы можете обойтись и без профессионального оборудования. Достаточно будет использовать пылесос циклонного типа. Но не в коем случае не стоит воспользоваться обычным, так как он будет забиваться. В целом, для эксплуатации такого ассортимента оборудования важно потребуется мощная электросеть.
- Если окрашиваться будут изделия больших объемов или габаритов, эффективно будет использовать транспортную систему. Важно, чтобы каждую деталь можно было свободно передвигать для более тщательного этапа окраски.
- Специальная транспортная система способствует ускоренному процессу окрашиванию порошковой краской. Передвигаемые тележки на рельсах значительно повышают скорость производства и уровень удобства самого процесса нанесения краски.
В чем заключается принцип окрашивания порошковой краской
Технология порошковой окраски металла предполагает равномерное распыление красителя по плоскости. В этом процесса равномерно ложится на поверхность окрашиваемого предмета. Чтобы добиться долгой стойкости краски, нужно выполнять работу равномерно и не спеша.
Цена покрытия большая, но давайте разберемся, на сколько оно привлекательно:
- Стоимость порошковой покраски такая же самая, как и традиционной. Тем не менее, преимуществ у нее куда больше, чем от стандартных методов.
- Детали окрашиваемые порошковой краской приобретают декоративные качества . Например, вы можете найти на рынке самые разнообразные цвета и оттенки. В их выборе могут находится универсальные цвета (к примеру, серебристый и золотистый).
- Данным методом покраски можно добиться различного вида стилистики. Допустим, вам необходимо, чтобы окрашиваемый материал выглядел как бронза, серебро или гранит. В этом отлично поможет краска по металлу порошкового состава. Кроме этих эффектов доступны и другие. А именно, применение на рабочем материале эффекта хамелеона, перламутр и антик. То есть, кроме структуры изделия, возможно изменить и фактуру.
Правила порошковой покраски
Сейчас очень часто присутствует необходимость в покраске металла, а значит многих заинтересует метод порошковой покраски. Он может гарантировать эстетичность и защиту изделию, а сам процесс окрашивания не требует длительных сроков. Это один из самых популярных методов признанный по европейским стандартам.
| Обработка материала | Перед началом работы нужно как следует подготовить материал. От этого зависит весь успех наложения краски и как она будет смотреться в дальнейшем. Чего следует избегать перед покраской, так это загрязнений и ржавчины.
|
| Подходим к концу подготовки поверхности | После тщательной очистки понадобится осуществить химическое обезжиривание, а после чего просушить материал. В зависимости от будущей эксплуатации изделия, порошковое окрашивание может требовать хроматирование или фосфатирование поверхности перед нанесением слоя краски. Особенно это касается окраски дисков. |
| Маскировка | Иногда не все части детали приходится красить, а для этого используют маскировку. Она помогает прикрыть те места, которые не нуждаются в покраске. Зачастую маскировку частично используют, чтобы разделить детали на необходимое число частей не требующих покраску. Например, покрывают резьбу и шлифованные части. |
| Красим метал | После маскировки и тщательной очистки изделие закрепляют на транспортере. А после его переносят в специальную камеру, где будет происходить процесс порошковой окраски. Дальше начинается режим распыления при помощи электростатического инструмента. По завершению предыдущих этапов работ, краска будет держатся за счет энергии нанесенной специальным устройством. При неосторожности ее можно легко сдуть или стереть. |
| Покрытие металла полимерным методом | Как упоминалось выше, слой порошка не закреплен и от него легко можно избавиться. Соответственно, закрепить его можно при помощи камеры полимеризации. В печи краска будет оплавляться, а после она затвердеет. Этот процесс осуществляется при довольно высокой температуре. Слой краски при максимальном нагреве быстро расплавляется и сцепляется с поверхностью детали, так как проникает в ее поры. Такой же метод используют при покраске дисков. |
Завершение работы
Специальная печь выполнила свою работу и осталось только извлечь деталь. Нужно дать время остыть изделию, в то время как порошковая краска конкретно станет твердой. На все это понадобится 24 часа, чтобы получить гарантированную прочность.
Итак:
- Для метода порошковой покраски металлических изделий крайне необходимо специальное оборудование и прилежное для данной работы помещение. Естественно, что в связи с такими требованиями гарантированы конкретные расходы. Вы можете сэкономить за аренду места воспользовавшись своим же гаражом. Тем не менее, покупать столь профессиональное оборудование стоит в том случае, если вы планируете им пользоваться на постоянной основе.
- Какое выбрать оборудование для себя? Профессионалы советуют приобрести продукцию от компании Encore. Она предлагает широкий выбор систем окрашивания, как для ручного режима, так и для автоматического. Данную продукцию могут себе позволить приобрести обычные бизнесмены и более крупные клиенты, у которых налажено свое собственное производство. От компании Encore вы можете получить полный ассортимент оборудования: оборудование порошкового напыления, электростатический инструмент, камеры ручной и автоматической окраски.
- Если хотите осуществить быструю и качественную покраску, рекомендуется выбирать система с автоматическим режимом. Она вмещает в себе дополнительные комплектации с манипуляторами, которые облегчают работу. При крупном бизнесе советуется воспользоваться интегрированной системой управления. Таким способом технологический процесс будет значительно оптимизирован.
- Еще одно преимущество автоматических систем заключается в том, что они позволяют сэкономить приблизительно до 20 процентов используемого материала, а в данном случае это касается порошка. Вот в ручном режиме сэкономить вряд ли получиться. Тем не менее, ручной вариант не такой дорогой по стоимости в отличии от автоматического.
Порошковая технология нанесения не такая и сложная. Приобретя себе камеру вполне на этом можно и зарабатывать деньги. Инструкция поможет вам не допустить ошибок при выполнении работы.
Порошковая краска используется уже достаточно давно. Но если вы не владеете технологией ее применения в нужной степени, если не располагаете необходимым опытом, придется основательно изучить всю информацию, чтобы не допустить ошибок. Именно их предотвращению мы и посвящаем этот материал.
Особенности
Порошковую краску делают из полимеров, которые превращают в порошок и затем наносят на определенную поверхность методом напыления. Чтобы придать покрытию нужные свойства, его обрабатывают термическим способом, расплавленный порошок превращается в однородную по толщине пленку. Ключевыми достоинствами такого материала оказываются стойкость к коррозии, значительная адгезия. Под действием высоких температур, в том числе при их чередовании с низкими, порошковая краска долго сохраняет свои положительные качества. Механические и химические воздействия тоже неплохо переносятся ею, а контакт с влагой не нарушает поверхность.
Все эти достоинства порошковая краска сохраняет длительное время наряду с внешней привлекательностью. Вы можете покрасить поверхность, добившись самых разных тональностей и фактур, варьируя вводимые добавки. Матовый и глянцевый блеск – лишь самые очевидные примеры, такой декор создается порошковой краской легко и быстро. Но возможна и более оригинальная покраска: с трехмерным эффектом, с воспроизведением внешнего вида древесины, с подражанием золоту, мрамору и серебру.
Несомненным преимуществом порошкового окрашивания является возможность завершить всю работу с нанесением одного слоя, при работе с жидкими составами это недостижимо. Кроме того, вам не нужно будет применять растворители, и следить за вязкостью лакокрасочного состава. Весь неиспользованный порошок, который не удержался на нужной поверхности, можно собрать (при работе в особой камере) и распылить снова. Как результат, при постоянном использовании или при больших разовых объемах работы порошковая краска выгоднее прочих. А еще хорошо то, что нет необходимости ждать высыхания красящего слоя.
Все эти достоинства, а также оптимальная экологичность, отсутствие потребности в мощной вентиляции, возможность почти полностью автоматизировать работу, стоит учесть.
Не забывайте и об отрицательных сторонах такой методики:
- Если появился какой-то дефект, если при работе или последующем использовании покрытие повреждено, придется перекрашивать весь предмет или, по крайней мере, одну его грань с нуля.
- В домашних условиях порошковая покраска не проводится, для нее нужно весьма сложное оборудование, а величина камер ограничивает размеры окрашиваемых предметов.
- Колеровать краску нельзя, нельзя и применять ее для деталей, конструкций, которые предстоит сваривать, поскольку обгоревшие части красочного слоя не восстанавливаются.
Для каких поверхностей можно использовать?
Мощная адгезия делает порошковый способ окрашивания идеальным для нержавеющих сталей. В целом при обработке металлических изделий бытового, промышленного и транспортного назначения порошок используется гораздо чаще, чем жидкие составы. Именно так красят составные части складских и торговых аппаратов, станков, металл трубопроводов и скважин. Кроме легкости нанесения, внимание инженеров к такому способу обработки привлекает безопасность краски в пожарном и санитарном отношении, нулевой уровень ее токсичности.
Кованые конструкции, изделия из алюминия и нержавейки вполне могут быть окрашены порошковым способом. Практикуется такой метод нанесения покрытий и при выпуске лабораторного, медицинского оборудования, спортивного инвентаря.
Изделия из черных металлов в том числе с внешним цинковым слоем, керамики, МДФ, пластика тоже могут быть неплохой подложкой для порошкового окрашивания.
Красители на основе поливинилбутирала отличаются повышенными декоративными свойствами, стойки к воздействию бензина, не проводят электрический ток, и хорошо переносят контакт с абразивными веществами. Способность пережить попадание воды, даже соленой, очень полезно при создании трубопроводов, радиаторов отопления, иных контактирующих с жидкостью коммуникаций.
При нанесении специального порошка на поверхность алюминиевого профиля приоритетом является не столько защита от коррозии, сколько придание красивого внешнего вида. Обязательно следует подбирать режим работы, в зависимости от состава красителя и особенностей подложки, учитывать специфику оборудования. Алюминиевый профиль с термовставкой обрабатывают самое большее 20 минут при нагреве не выше 200 градусов. Электростатический метод хуже трибостатического при окраске металлических изделий с глухими отверстиями.
Использование порошковой флуоресцентной краски практикуется при работе над дорожными знаками и другими информационными конструкциями, когда свечение в темноте важнее. По большей части применяют аэрозольные составы, как самые практичные и создающие наиболее ровный слой.
Как разводить?
Вопрос, чем развести порошковую краску, в какой пропорции надо разбавить ее перед нанесением покрытия, перед профессионалами не стоит в принципе. Как вы уже знаете, окрашивание таким видом красок производится в совершенно сухом виде, и как бы ни пытались любители экспериментов разбавить, растворить эту смесь, ничего хорошего у них не получится.
Расход
Различают декоративное, защищающее и комбинированное покрытие, в зависимости от принадлежности к конкретной группе формируется слой различной толщины. Также нужно принять во внимание геометрическую форму поверхности и трудности работы с ней.
Окраска
Как вы уже знаете, в домашних условиях окрашивать что-либо порошковыми красками нельзя. Основные трудности при использовании их в индустриальном масштабе возникают в процессе подготовительных работ. Технология предусматривает, что с поверхности надо удалять малейшие загрязнения, обезжиривать ее. Обязательно поверхность фосфатируют, чтобы порошок прилипал лучше.
Несоблюдение метода подготовки приведет к ухудшению эластичности, крепости и внешней привлекательности покрытия. Снять грязь можно при механической или химической очистке, выбор подхода определяется решением технологов.
Чтобы удалить окислы, корродировавшие участки и окалину, часто используют дробеструйные установки, распыляющие песок, либо специальные гранулы из чугуна, стали. Абразивные частицы бросает в нужную сторону сжатый воздух или центробежная сила. Этот процесс происходит с высокими скоростями, благодаря чему посторонние частицы механически отбиваются от поверхности.
Для химической подготовки окрашиваемой поверхности (так называемого травления) применяют соляную, азотную, фосфорную или серную кислоту. Такой метод несколько проще, поскольку отпадает потребность в сложном оборудовании, да и общая производительность повышается. Но сразу после травления нужно смыть остатки кислот и нейтрализовать их. Потом создается специальный слой из фосфатов, формирование его играет ту же роль, что и нанесение грунтовки в других случаях.
Дальше деталь нужно положить в особую камеру: она не только уменьшает расход рабочей смеси, улавливая ее, но и предотвращает загрязнение краской окружающего помещения. Современная техника неизменно оснащается бункерами, вибрационными ситами, средствами отсоса. Если нужно покрасить большую вещь, используют проходной тип камер, а сравнительно мелкие детали можно обработать и в тупиковых аппаратах.
На крупных производствах используют автоматизированные камеры для покраски , в которые встраивают манипулятор формата «пистолет». Стоимость подобных устройств достаточно высока, но получение полностью готовых изделий за секунды оправдывает все затраты. Обычно распылитель использует электростатический эффект, то есть порошок сначала получает определенный заряд, а поверхность - тот же заряд с противоположным знаком. «Стреляет» «пистолет» не пороховыми газами, конечно, а сжатым воздухом.
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.
Порошковые краски были разработаны в 60-х годах XX века ввиду необходимости обеспечения защиты окрашиваемых поверхностей, придания им привлекательного внешнего вида, снижения затрат на покраску, а также в целях уменьшения вреда, наносимого экологии. Тогда же возникли электростатический способ нанесения покрытия и система анодирования. Стали появляться покрытия с эффектом «металлик» и краски, устойчивые к воздействию неблагоприятных внешних факторов.
Полимерное порошковое покрытие сначала напыляют на изделие, а после этого в специальной печи и при определённой температуре подвергают полимеризации. Технология покраски порошковой краской подразумевает следующие этапы:
- Подготовку поверхности
- Нанесение порошковой краски
- Полимеризацию
Предварительная обработка поверхности
Предварительная обработка изделия – это самый продолжительный и трудоёмкий процесс, которому иногда не уделяют нужного внимания, в то время как от него зависят стойкость, качество и эластичность покрытия. Подготовка поверхности к процессу покраски включает в себя удаление каких-либо загрязнений, обезжиривание и фосфатирование в целях повышения адгезии, а также защиты металла от коррозии.
Очистка обрабатываемой поверхности может осуществляться механическим либо химическим способами. В случае механической очистки применяются стальные щётки или же шлифовальные диски, возможна притирка чистой, смоченной в растворителе тканью. Что касается химической обработки, она осуществляется с использованием кислотных, щелочных или нейтральных веществ и растворителей, которые подбирают в зависимости от степени загрязнения, материала, размера и типа обрабатываемой поверхности и других факторов.
Нанесение конверсионного подслоя позволяет предотвратить попадание под покрытие разного рода загрязнений и влаги, которые вызывают отслаивание и последующее разрушение покрытия. Фосфатирование поверхности с нанесением слоя неорганической краски даёт возможность повысить адгезию, то есть сцепляемость поверхности с краской в 2-3 раза, и предохранить её от ржавчины. При удалении окислов (окалины, ржавчины и окисных плёнок) весьма эффективны абразивная (механическая, дробеметная, дробеструйная) и химическая очистки, то есть травление.
- Абразивная очистка реализуется с помощью мелких частиц (дроби, песка), чугунных или стальных гранул, скорлупы ореха, которые с большой скоростью подаются на поверхность посредством сжатого воздуха или центробежной силы. Эти частицы откалывают кусочки металла с окалиной, ржавчиной или другими загрязнениями, что значительно повышает адгезию покрытия.
- Травлением называют удаление окислов, ржавчины и других загрязнений с помощью растворов на основе соляной, серной, азотной, фосфорной кислот или же едкого натра. В них содержатся ингибиторы, замедляющие растворение очищенной поверхности. Преимущества химической очистки перед абразивной – это большая производительность и простота применения. Но после неё нужно промывать очищенную поверхность от растворов, а это, в свою очередь, вызывает необходимость дополнительного использования очистных средств.
- Заключительная стадия подготовки поверхности – пассивирование. Иначе говоря, обработка кузова соединениями нитрата натрия и хрома. Пассивирование проводится в целях предотвращения появления вторичной коррозии на любых этапах подготовки поверхности – после обезжиривания, фосфатирования либо хроматирования.
По завершении ополаскивания и сушки детали в печи (секции отвержения), можно считать поверхность готовой для нанесения порошковой краски.
Нанесение порошковой краски на поверхность изделия
Когда предварительная обработка закончена, окрашиваемый предмет помещают в камеру напыления, где на него непосредственно наносится порошковая краска.
Основным назначением этого бокса является улавливание порошковых частиц, которые не осели на окрашиваемое изделие, утилизация краски, предотвращение попадания её в помещение. Такая камера оборудована системой фильтров, средствами очистки (виброситом, бункерами и др.) и системами отсоса.
Бывают тупиковые и проходные типы боксов. В тупиковых камерах обычно окрашиваются изделия небольшого размера, в то время как крупногабаритные предметы – в длинномерных. Существуют и автоматические модели, где за считанные секунды порошковое покрытие наносится при помощи пистолетов-манипуляторов.
Самым распространённым способом нанесения порошковой краски является электростатическое напыление, то есть нанесение электростатически заряженного порошка на заземлённое изделие с помощью пневматического распылителя, который также называют пистолетом, аппликатором или пульверизатором.
Формирование покрытия
Когда краска уже нанесена на изделие, его направляют на следующую стадию – формирования покрытия, которая включает в себя оплавление слоя краски, получение плёнки покрытия, его отвердение и охлаждение.
Процесс оплавления осуществляется в специальной печи или камере. Есть много видов камер полимеризации, в зависимости от особенностей производства их конструкция может меняться. Говоря простым языком, такая печь – это своеобразный сушильный шкаф, имеющий электронную «начинку». С помощью блока управления есть возможность контролировать температурный режим камеры и время окрашивания, настраивать автоматическое отключение по окончании процесса. Источником энергии для печи полимеризации может быть электричество, природный газ или даже мазут.
Разделяют горизонтальные и вертикальные, проходные и тупиковые, одно- и многоходовые печи. Оплавление и полимеризация происходят при температуре в 150-220°С на протяжении 15-30 минут, в результате чего образуется плёнка, то есть порошковая краска полимеризуется.
Главное требование, которое предъявляется к камерам полимеризации, заключается в постоянном поддержании заданной температуры для равномерного прогрева окрашиваемого изделия. Необходимый режим для формирования покрытия подбирается с учётом особенностей данного изделия, вида порошковой краски, типа печи и т. п.
По окончании полимеризации окрашиваемая деталь охлаждается на воздухе, а после того, как она остынет, можно считать, что покрытие готово.
При обработке крупногабаритных деталей или больших объёмах производства применяется транспортная система. Благодаря ей окрашенные изделия с лёгкостью перемещаются от одного этапа покраски к другому. Принцип действия в том, что окрашиваемые предметы подаются на особой подвеске либо тележках, передвигающихся по рельсам. Такая транспортная система даёт возможность непрерывно проводить процесс окраски, что, в свою очередь, позволяет значительно увеличить производительность работы.
Преимущества порошковых покрытий
Технология порошковой покраски металла имеет много достоинств:
- Прекрасные физико-химические и декоративные свойства покрытий, которых невозможно достичь другими способами окраски, в том числе богатая палитра возможных цветовых решений.
- Хорошие эксплуатационные свойства покрытий
- Долговечность изделий, окрашенных порошковыми красками
- Нанесение покрытия в один слой благодаря 100%-му содержанию сухого вещества, что говорит об экономичности использования порошковых красок
- Малая пористость
- Улучшенные ударопрочные и антикоррозийные свойства по сравнению с другими красками
- Отсутствие необходимости контроля вязкости, так как порошковые краски поставляются непосредственному потребителю в готовом к использованию виде
- Потери при окраске порошковыми красками составляют 1-4%, а, например, при использовании жидких красок – около 40%
- Затвердевание покрытия в течение 30 минут
- Отсутствие необходимости в больших помещениях для хранения порошковых красок
- Минимум повреждений окрашиваемых деталей при транспортировке и снижение затрат на их упаковку
- Экологическая безопасность покраски порошковыми красками
Ввиду всех вышеперечисленных достоинств данного способа окрашивания металла, большинство промышленников сегодня отдают своё предпочтение именно ему.
