Фарбування порошковою фарбою виробів із металу, правила нанесення. Можливі дефекти порошкового фарбування та основні способи їх усунення У якій технології не потрібно нагрівання фарби
Порошкове фарбування металу технологія не така й складна. Тут треба просто дотримуватися технології і ви отримаєте якісну і привабливу поверхню.
Сьогодні ми розповімо, що собою являє технологія порошкового забарвлення і як її зробити правильно причому своїми руками. Тоді кінцева ціна буде невеликою. Також на відео в цій статті та фото ви зможете знайти багато додаткової та потрібної інформації.
Що таке порошкове фарбування
Технологія порошкового фарбуваннядещо відрізняється від звичайної. Судячи з назви, можна зрозуміти, що фарба є дрібнодисперсним порошком. У його структурі полягають неорганічні та органічні речовини, а саме полімери. Технологія фарбування порошкової екологічно безпечна і дає ідеальне та довговічне покриття.
Завдяки їй можна досягти декоративного покриття деталі та надати найкращого естетичного вигляду. Фарба оплавлятиметься при двохсот градусах температури. Для фарбування цим способом відмінно підходить метал і скло.
Свою популярність порошкова фарба завоювала за такими перевагами:
- Її використання набагато економніше від класичних видів.
- Порошкова фарба неймовірно швидко висихає після нанесення.
- Це продукт дуже просто у використанні.
- Тут є різна декоративність.
- Міцність та довговічність- особливе важливі характеристикидля будь-якої фарби.
- Екологічність.
- До її складу входять полімерні смоли, затверджувачі та інші пігментуючі.Там впливає висока температура печі (приблизно до 200 градусів). Вона формує в них міцність та ідеальність покриття.
- Даний метод фарбування застосовується лише до поверхні, яка здатна витримати процес полімеризації.Адже для неї знадобиться високий рівеньнагрівання температури.
Щоб створити однорідне покриття, потрібно використовувати камеру полімеризації (див. Робимо піч для порошкового фарбування своїми руками). Свого роду це піч, у якій підтримується температура до 200 градусів.
Увага: Перед фарбуванням варто задуматися над тим, чи здатна деталь, що фарбується, витримати такий високий рівень температури. Хоча сам процес не займає багато часу, але наслідки безпосередньо залежать від самого предмета фарбування.
Звичайно, є деякі мінуси. Наприклад, для фарбування своїми руками знадобиться велике вміння, оскільки сам технологічний процеспотребує особливих умов. Хіба ви можете замінити камеру полімеризації?
Є труднощі із кольором. Не можна змішати два види порошку, щоб досягти якогось певного кольору та відтінку. Просто ви не досягнете однотонності. В цілому, ринок надає різні варіанти на вибір кольору.
Яке обладнання потрібне для порошкової фарби
Технологія нанесення порошкових фарб передбачає наявність камери для фарбування. Просто на повітрі нічого вдіяти не вийде.
- Щоб процес фарбування був виконаний швидко та якісно, для цього потрібно правильно підібрати приміщення. Правду кажучи, для такого виду роботи підійде і гараж. Головне, щоб там було достатньо місця для розміщення необхідного обладнання та для зручності в роботі.
- Перед початком процесу фарбування слід підготувати саме обладнання. У ролі обладнання виступає спеціальна камера. Більшість роботи якраз у ній і відбувається. Характеристики даної печі залежать від матеріалу, що обробляється.
Аспекти, які слід знати під час фарбування:
- У спеціальній камері розміщується ще одна камера, яка відповідає за напилення порошкової фарби в печі. Якщо ви не плануєте займатися порошковим фарбуванням постійно, можна обійтися і без плавильної печі. Духовка також підійде для даного виду роботи.
- Крім основного обладнання, знадобиться додаткове. Йдеться про електростатичний пістолет-пульверизатор (див. Пульверизатор для фарби: особливості використання). Важливо, щоб у його функціоналі була можливість підключити стиснене повітря. В принципі можна використовувати і компресор. Для нього знадобиться фільтр високого тиску.
- Технологічні процеси порошкового фарбування металом вимагають приміщення з хорошим освяченням. Для цієї справи підійдуть денні лампи. Головне, щоб на поверхню лампи не налипала фарба. Ще знадобиться гарна вентиляція. Вона стане захистом для вашого здоров'я. Бо без вентиляції процес роботи може шкодити людському організму.
- Що робити із залишками фарби? У цьому вам допоможе рекуператор. Звичайно, ви можете обійтися без професійного обладнання. Досить використовувати пилосос циклонного типу. Але не в жодному разі не варто скористатися звичайним, тому що він забиватиметься. Загалом, для експлуатації такого асортименту обладнання важливо буде потрібна потужна електромережа.
- Якщо фарбуватимуться вироби великих обсягів або габаритів, ефективно використовуватиме транспортну систему. Важливо, щоб кожну деталь можна було вільно пересувати для більш ретельного етапу фарбування.
- Спеціальна транспортна система сприяє прискореному процесу фарбування порошковою фарбою. Візки, що пересуваються, на рейках значно підвищують швидкість виробництва і рівень зручності самого процесу нанесення фарби.
У чому полягає принцип фарбування порошковою фарбою
Технологія порошкового фарбування металу передбачає рівномірне розпилення барвника по площині. У цьому процесі рівномірно лягає на поверхню предмета, що фарбується. Щоб досягти довгої стійкості фарби, потрібно виконувати роботу рівномірно і не поспішаючи.
Ціна покриття велика, але давайте розберемося, наскільки воно привабливе:
- Вартість порошкового фарбування така сама, як і традиційного.Тим не менш, переваг у неї набагато більше, ніж від стандартних методів.
- Деталі, що фарбуються порошковою фарбою, набувають декоративних якостей.. Наприклад, ви можете знайти на ринку найрізноманітніші кольори та відтінки. У їх виборі можуть бути універсальні кольори(Наприклад, сріблястий і золотистий).
- Даним методом фарбування можна досягти різного видустилістики.Допустимо, вам необхідно, щоб матеріал, що фарбується, виглядав як бронза, срібло або граніт. У цьому добре допоможе фарба по металу порошкового складу. Крім цих ефектів, доступні й інші. Зокрема, застосування на робочому матеріалі ефекту хамелеону, перламутр і антик. Тобто, крім структури виробу, можна змінити і фактуру.
Правила порошкового фарбування
Зараз дуже часто є необхідність у фарбуванні металу, а значить багатьох зацікавить метод порошкового фарбування. Він може гарантувати естетичність та захист виробу, а сам процес фарбування не потребує тривалих термінів. Це один із найпопулярніших методів визнаний за європейськими стандартами.
| Обробка матеріалу | Перед початком роботи необхідно добре підготувати матеріал. Від цього залежить весь успіх накладання фарби і як вона виглядатиме надалі. Чого слід уникати перед фарбуванням, так це забруднень та іржі.
|
| Підходимо до кінця підготовки поверхні | Після ретельного очищення знадобиться здійснити хімічне знежирення, а потім просушити матеріал. Залежно від майбутньої експлуатації виробу порошкове фарбування може вимагати хроматування або фосфатування поверхні перед нанесенням шару фарби. Особливо це стосується забарвлення дисків. |
| Маскування | Іноді не всі частини деталі доводиться фарбувати, а для цього використовують маскування. Вона допомагає прикрити ті місця, які не потребують фарбування. Часто маскування частково використовують, щоб розділити деталі на необхідну кількість частин, що не вимагають фарбування. Наприклад, покривають різьблення та шліфовані частини. |
| Фарбуємо метал | Після маскування та ретельного очищення виріб закріплюють на транспортері. А потім його переносять у спеціальну камеру, де відбуватиметься процес порошкового фарбування. Далі починається режим розпилення за допомогою електростатичного інструменту. По завершенню попередніх етапів робіт, фарба буде триматися за рахунок енергії, нанесеної спеціальним пристроєм. При необережності можна легко здути або стерти. |
| Покриття металу полімерним методом | Як згадувалося вище, шар порошку не закріплений і його легко можна позбутися. Відповідно, закріпити його можна за допомогою камери полімеризації. У печі фарба оплавлятиметься, а потім вона затвердіє. Цей процес здійснюється за досить високої температури. Шар фарби при максимальному нагріваннішвидко розплавляється і зчепляється з поверхнею деталі, тому що проникає в її пори. Такий самий метод використовують при фарбуванні дисків. |
Завершення роботи
Спеціальна піч виконала свою роботу і залишилося лише витягти деталь. Потрібно дати час охолонути виробу, тоді як порошкова фарба саме стане жорсткою. На все це знадобиться 24 години, щоб отримати гарантовану міцність.
Отже:
- Для методу порошкового фарбування металевих виробів вкрай необхідне спеціальне обладнання та дбайливе для даної роботи приміщення. Природно, що у зв'язку з цими вимогами гарантовано конкретні витрати. Ви можете заощадити за оренду місця скориставшись своїм гаражем. Тим не менш, купувати так професійне обладнанняварто в тому випадку, якщо ви плануєте користуватися ним на постійній основі.
- Яке вибрати обладнання для себе? Фахівці рекомендують придбати продукцію від компанії Encore. Вона пропонує широкий вибір систем фарбування як для ручного режиму, так і для автоматичного. Дану продукцію можуть собі дозволити придбати звичайні бізнесмени та більші клієнти, у яких налагоджено своє власне виробництво. Від компанії Encore ви можете отримати повний асортимент обладнання: обладнання порошкового напилення, електростатичний інструмент, камери ручного та автоматичного фарбування.
- Якщо хочете здійснити швидку та якісне фарбування, рекомендується вибирати систему з автоматичним режимом. Вона містить додаткові комплектації з маніпуляторами, які полегшують роботу. При великому бізнесі рекомендується користуватися інтегрованою системою управління. У такий спосіб технологічний процес буде значно оптимізовано.
- Ще одна перевага автоматичних систем полягає в тому, що вони дозволяють заощадити приблизно до 20 відсотків матеріалу, що використовується, а в даному випадку це стосується порошку. Ось у ручному режимі заощадити навряд чи вийде. Тим не менш, ручний варіант не такий дорогий за вартістю, на відміну від автоматичного.
Порошкова технологія нанесення не така й складна. Придбавши камеру цілком на цьому можна і заробляти гроші. Інструкція допоможе вам не допустити помилок під час роботи.
Порошкова фарба використовується вже досить давно. Але якщо ви не володієте технологією її застосування в потрібній мірі, якщо не маєте необхідного досвіду, доведеться вивчити всю інформацію, щоб не допустити помилок. Саме їхньому запобіганню ми і присвячуємо цей матеріал.
Особливості
Порошкову фарбу роблять із полімерів, які перетворюють на порошок і потім наносять на певну поверхню методом напилення. Щоб надати покриттю потрібні властивості, його обробляють термічним способом, розплавлений порошок перетворюється на однорідну плівку по товщині. Ключовими перевагами такого матеріалу є стійкість до корозії, значна адгезія. Під дією високих температур, у тому числі при чергуванні з низькими, порошкова фарба довго зберігає свої позитивні якості. Механічні та хімічні впливи теж непогано переносяться нею, а контакт з вологою не порушує поверхню.
Всі ці переваги порошкова фарба зберігає тривалий час поряд із зовнішньою привабливістю. Ви можете пофарбувати поверхню, досягши різних тональностей і фактур, варіюючи введені добавки. Матовий і глянсовий блиск - лише очевидні приклади, такий декор створюється порошковою фарбою легко і швидко. Але можливе і оригінальніше фарбування: з тривимірним ефектом, з відтворенням зовнішнього виглядудеревини, з наслідуванням золота, мармуру та срібла.
Безперечною перевагою порошкового фарбування є можливість завершити всю роботу з нанесенням одного шару, при роботі з рідкими складами це недосяжно. Крім того, вам не потрібно буде застосовувати розчинники, і слідкувати за в'язкістю лакофарбового складу. Весь невикористаний порошок, який не втримався на потрібної поверхні, можна зібрати (при роботі в особливій камері) і розпорошити знову. Як результат, при постійному використанні або при великих разових обсягах роботи порошкова фарба вигідніша за інші. А ще добре те, що немає необхідності чекати на висихання барвника.
Всі ці переваги, а також оптимальна екологічність, відсутність потреби у потужній вентиляції, можливість майже повністю автоматизувати роботу, варто врахувати.
Не забувайте і про негативні сторони такої методики:
- Якщо виник дефект, якщо при роботі або подальшому використанні покриття пошкоджене, доведеться перефарбовувати весь предмет або, принаймні, одну його грань з нуля.
- У домашніх умовах порошкове фарбування не проводиться, для неї потрібно дуже складне обладнання, а величина камер обмежує розміри предметів, що фарбуються.
- Колірувати фарбу не можна, не можна і застосовувати її для деталей, конструкцій, які потрібно зварювати, оскільки обгорілі частини барвистого шару не відновлюються.
Які поверхні можна використовувати?
Потужна адгезія робить порошковий спосіб фарбування ідеальним для нержавіючих сталей. Загалом при обробці металевих виробів побутового, промислового та транспортного призначення порошок використовується набагато частіше, ніж рідкі склади. Саме так фарбують складові складських і торгових апаратів, верстатів, метал трубопроводів і свердловин. Крім легкості нанесення, увага інженерів до такого способу обробки привертає безпеку фарби у пожежному та санітарному відношенні, нульовий рівень її токсичності.
Ковані конструкції, вироби з алюмінію та нержавіючої сталі цілком можуть бути пофарбовані порошковим способом.Практикується такий метод нанесення покриттів та при випуску лабораторного, медичного обладнання, спортивний інвентар.
Вироби із чорних металів у тому числі із зовнішнім цинковим шаром, кераміки, МДФ, пластика теж можуть бути непоганою підкладкою для порошкового фарбування.
Барвники на основі полівінілбутирала відрізняються підвищеними декоративними властивостями, стійки до дії бензину, не проводять. електричний струмі добре переносять контакт з абразивними речовинами. Здатність пережити попадання води, навіть солоної, дуже корисно при створенні трубопроводів, радіаторів опалення, інших комунікацій, що контактують з рідиною.
При нанесенні спеціального порошку на поверхню алюмінієвого профілю пріоритетом є не так захист від корозії, як надання красивого зовнішнього вигляду. Обов'язково слід підбирати режим роботи, залежно від складу барвника та особливостей підкладки, враховувати специфіку обладнання. Алюмінієвий профільз термовставкою обробляють якнайбільше 20 хвилин при нагріванні не вище 200 градусів. Електростатичний метод гірший за трибостатичний при фарбуванні металевих виробів з глухими отворами.
Використання порошкової флуоресцентної фарби практикується під час роботи над дорожніми знаками та іншими інформаційними конструкціями, коли свічення у темряві важливіше. Здебільшого застосовують аерозольні склади, як найпрактичніші та створюють найбільш рівний шар.
Як розводити?
Питання, чим розвести порошкову фарбу, в якій пропорції треба розбавити її перед покриттям, перед професіоналами не стоїть у принципі. Як ви вже знаєте, фарбування таким виглядом фарб проводиться в сухому вигляді, і як би не намагалися любителі експериментів розбавити, розчинити цю суміш, нічого хорошого у них не вийде.
Витрата
Розрізняють декоративне, що захищає та комбіноване покриття, залежно від приналежності до конкретної групи формується шар різної товщини. Також необхідно взяти до уваги геометричну форму поверхні та проблеми роботи з нею.
Забарвлення
Як ви вже знаєте, в домашніх умовах фарбувати щось порошковими фарбами не можна. Основні труднощі під час використання в індустріальному масштабі виникають у процесі підготовчих робіт. Технологія передбачає, що з поверхні треба видаляти найменші забруднення, знежирити її. Обов'язково фосфатують поверхню, щоб порошок прилипав краще.
Недотримання методу підготовки призведе до погіршення еластичності, міцності та зовнішньої привабливості покриття. Зняти бруд можна при механічному чи хімічному очищенні, вибір підходу визначається рішенням технологів.
Щоб видалити оксиди, що корродували ділянки та окалину, часто використовують дробоструминні установки, що розпорошують пісок, або спеціальні гранули з чавуну, сталі. Абразивні частинки кидає у потрібний бік стиснене повітря чи відцентрова сила. Цей процес відбувається з високими швидкостями, завдяки чому сторонні частки автоматично відбиваються від поверхні.
Для хімічної підготовки поверхні, що фарбується (так званого травлення) застосовують соляну, азотну, фосфорну або сірчану кислоту. Такий метод дещо простіше, оскільки відпадає потреба у складному обладнанні, та й загальна продуктивність підвищується. Але відразу після травлення потрібно змити залишки кислот та нейтралізувати їх. Потім створюється спеціальний шар із фосфатів, формування його відіграє ту ж роль, що і нанесення ґрунтовки в інших випадках.
Далі деталь потрібно покласти в особливу камеру: вона не тільки зменшує витрату робочої суміші, вловлюючи її, але і запобігає забрудненню фарбою навколишнього приміщення. Сучасна техніканезмінно оснащується бункерами, вібраційними ситами, засобами відсмоктування. Якщо потрібно пофарбувати велику річ, використовують прохідний тип камер, а порівняно дрібні деталі можна обробити і тупикових апаратах.
На великих виробництвах використовують автоматизовані камери для фарбування., в які вбудовують маніпулятор формату пістолет. Вартість таких пристроїв досить висока, але отримання повністю готових виробів за секунди виправдовує всі витрати. Зазвичай розпилювач використовує електростатичний ефект, тобто порошок спочатку отримує певний заряд, а поверхня - той же заряд протилежним знаком. "Стріляє" "пістолет" не пороховими газами, звичайно, а стисненим повітрям.
Затвердіння (полімеризація) порошкових полімерних покриттів повинно проходити якомога раціональніше і при цьому не порушувати якість покриття, що утворюється (Пк), ще чутливого до зовнішніх впливів.
Порошкових полімерних покриттів протікає залежно від складу композиції, згідно з законами кінетики, за певної температури та часу в печі полімеризації. При гарячому сушінні весь шар порошкової фарби повинен бути якнайшвидше нагрітий до необхідної температури при її однорідному розподілі в шарі, що затверджується. Тільки за таких умов розплав порошкової фарби може досягти мінімальної в'язкості без погіршення розтікання в результаті реакції полімеризації. При повільному нагріванні в товщині шару порошкової фарби починається процес полімеризації ще до того, як відбулося його достатнє розтікання поверхнею виробу, внаслідок чого затверділа поверхня виходить нерівною. Зазвичай температура гарячої сушіння для порошкових фарб становлять 110 - 250 ° C, а час витримки 5 - 30 хв. Певний вплив на процес затвердіння-полімеризації мають форма і товщина виробів, що фарбуються. Під часом перебування в печі зазвичай мається на увазі час, протягом якого виріб знаходиться в активній зоні полімеризації печі. Воно ділиться на час нагрівання та витримки. Температура гарячої сушіння і необхідний час витримки визначаються типом порошкового ЛКМ, а час нагрівання - товщиною матеріалу підкладки та конструктивною формою зони нагріву. Постійність температури гарячої сушіння та контроль температури в процесі нагрівання забезпечують отримання покриття з рівномірним блиском і запобігають перегріву порошкового полімерного покриття.
Конструкційні різновиди сушильних камер
Залежно від виду завантаження сушарки діляться на камерні та безперервної дії. Корпуси сушарок складаються, як правило, з касет з подвійними стінками, виконаних з листового металуміж ними ізолюючий матеріал. Окремі касети на місцях стиків повинні щільно прилягати один до одного, тому дуже важливим є ретельний монтаж з використанням відповідної ущільнювальної маси. При цьому на ділянці нанесення порошкових покриттів слід уникати використання силіконовмісних герметиків, оскільки їх залишки призводять до утворення дефектів (кратерів).
Конструкція сушарок завжди повинна бути такою, щоб утворювалося якнайменше «теплових містків» між їх зовнішньою і внутрішньою обшивкою. Починаючи з певної довжини та температурних діапазонів, повинні бути передбачені спеціальні стики, що враховують розширення матеріалу та достатні для компенсації коливань довжини внутрішньої та зовнішній обшивоккорпуси. Крім того, необхідно забезпечити повну герметичність всіх повітроводів та повітряних каналів. Вентилятори повинні бути з'єднані з корпусом так, щоб не передавалося жодних коливань, що заважають роботі.
Камерні сушарки є найпростішими конструкціями печей полімеризації і завантажуються в періодичному режимі. Ці сушарки використовують при малій пропускній спроможності та/або при істотно змінних умовах гарячої сушіння, наприклад коли для офарблюваних виробів різної товщини необхідно різний час сушіння або коли при використанні різних порошкових ЛКМ застосовують різну температуру сушіння.
Великим недоліком цих печей є завантаження виробів окремими партіями. Коли двері сушарки відчиняються для завантаження або вивантаження, температура в печі помітно падає і для досягнення необхідної температури доводиться чекати певний час. Однак для оптимальної полімеризації і хорошої розтікання ЛКМ по поверхні необхідна температура виробу повинна бути досягнута за більш короткий час.
Сушарки безперервної дії при серійному виробництві завантажуються в потоковому режимі - безперервно або періодично, в більшості випадків із застосуванням транспортних установок. У цього типу сушарок вхідний та вихідний отвори розташовуються на протилежних сторонах. Можливе реверсивне компонування, при якому система транспортування сконструйована таким чином, що вироби один або кілька разів змінюють напрямок свого руху.
Сушарки безперервної дії і реверсивні сушарки обладнують в даний час так званими A-шлюзами, що являють собою зони, призначені для запобігання втрат тепла біля вхідного та вихідного отворів сушарки за допомогою піднімаються або опускаються по похилій ділянок транспортної системи всередині сушарки. При цьому вхід і вихід розташовуються на одному рівні нижче дна сушарки. Якщо установка працює в періодичному режимі, сушарка для запобігання втратам тепла може бути обладнана розсувними або підйомними дверима. Така конструкція використовується переважно при великих розмірах виробів, що фарбуються, і меншої пропускної здатності. У цьому випадку площа на якій розташовується піч зростає на величину, займану ділянкою підйому конвеєрної системи, який тим коротше, ніж крутіше може підніматися конвеєр з урахуванням способу підвіски виробів, що фарбуються. Достатня відстань між двома оброблюваними виробами становить 100 мм, мінімальна – 80 мм.
При нестачі виробничих площ часто не вдається реалізувати конструкцію, що включає А-шлюз з ділянкою конвеєрної системи, що повністю відповідає йому. Компроміс у цьому випадку досягається за рахунок того, що в торцевій стінці роблять виріз для конвеєра і підвіски, і тільки ширші вироби, що фарбуються, надходять всередину печі знизу. Втрати на ділянці вужчого вирізу можна знизити шляхом встановлення захисних елементів, виготовлених з еластичного матеріалу.
Коритні сушарки - апарати, конструкція яких предуматрує завантаження вертикально зверху в періодичному режимі. Надмірні втрати тепла запобігають за допомогою відкидних дверей. Коритні сушарки часто застосовують у занурювальних установках з ваннами, обладнаними пересувними підйомно-транспортними системами. Вони також використовуються при транспортуванні великогабаритних виробів, що фарбуються вздовж занурювальної установки за допомогою завантажувальних автоматів (пересувних підйомно-транспортних систем). Температура в печі зберігається накладенням зверху кришки з підвісками, на які навішується виріб, що обробляється, а при відсутності підвісок - за допомогою відкидної або пересувної кришок.
Комбінована сушарка або сушарка блочного типу. Оскільки перед нанесенням порошкового ЛКМ вироби, як правило, піддаються попередньої хімічної обробки, більшість установок для нанесення поряд з піччю полімеризації необхідна також сушильна камера для видалення води. Комбінування цих агрегатів дозволяє отримати певну економію завдяки наявності спільної розділової стінки для кожної печі та відсутності втрат трансмісії через зовнішню стінку. Крім того, повітря печі полімеризації, що відходить, можна змішувати з повітрям сушильної камери і звідти виводити назовні як відпрацьований. Таким чином, відпадає необхідність у наявності труби для видалення відпрацьованого повітря і виникає можливість рекуперації енергії відповідно до перепаду температур між піччю полімеризації та сушаркою для видалення води. U-подібну конструкцію, Так що довжина корпусу найчастіше приблизно однакова з сушаркою блочного типу.
Методи сушіння
Залежно від характеру перенесення тепла розрізняють сушку за рахунок конвекції або різного роду опромінення. Конвекційне або циркуляційне сушіння здійснюється за рахунок руху потоку нагрітого повітря на вироби, причому на їх поверхні відбувається інтенсивний теплообмін. Нагріте повітря охолоджується, передаючи теплову енергію виробу, що фарбується. При цьому температура виробу підвищується та нагрівається лакофарбових покриттів.
Для нагрівання повітря у сушарках циркуляційного типу можуть використовуватись усі відомі джерела енергії. На практиці найчастіше застосовують дизельне паливо, природний газ, електроенергію, олії, гарячу водута пар. Джерело енергії вибирають, виходячи з економічних або специфічних для конкретного підприємства міркувань, а також з урахуванням температури, необхідної для сушіння.
Розрізняють пряме або непряме обігрів. У сушарках з непрямим обігрівом перенесення енергії в повітря, що циркулює, здійснюється за допомогою теплообмінників. В апаратах із прямим обігрівом сушильне середовище нагрівається шляхом введення нагрітих газів, що утворюються в результаті згоряння природного газу або котельного палива.
Прямий обігрів більш вигідний з погляду економії енергії, але може бути використаний тільки в тих випадках, коли чистота топкових газів виключає можливість забруднення поверхні, що фарбується, так як в іншому випадку може відбутися пожовтіння покриття або внесення частинок сажі, що утворюються в результаті неповного згоряння. При особливо високих вимогах до якості одержуваних покриття можна проводити фільтрацію як циркуляційного, так і свіжого повітря сушарки, щоб надійно захистити покриття, що ще не затверділа, від попадання забруднень. Для циркуляції гарячого повітря використовують вентилятори, зазвичай радіального типу. Конвекційні сушарки працюють, зазвичай, зі швидкістю циркуляції повітря 1-2 м/с. У ряді випадків, незважаючи на високу витрату енергії, є сенс значно збільшити потужність вентиляторів, що забезпечують циркуляцію повітря. Насправді зазвичай вибирається швидкість до 25 м/с.
Найважливіша перевага циркуляційної сушарки полягає у можливості її універсального використання широкому діапазонівиробничих програм. Це і пояснює їхню велику поширеність. Різні по геометричним параметрамчастини, що мають однакове відношення маси до поверхні, досягають однакової швидкості нагрівання. Тому вироби різної величини та форми, але однакової товщини можуть піддаватися сушінню за одного температурного режиму, тобто. одночасно. Вирівнювання температури відбувається навіть при обробці партій великих виробів самої різної форми. З іншого боку, завдяки однаковому температурному режиму знижується до мінімуму небезпека «перепалювання» покриття, тобто. його пошкодження внаслідок перегріву на деяких виробах. У зв'язку з малою різницею між температурою навколишнього середовища та оброблюваного виробу навіть порушення роботи із зупинкою конвеєра не призводять, як правило, до виробничого шлюбу. Однак необхідно звертати увагу на відповідність температури та часу витримки вказівкам виробників, оскільки перевищення цих параметрів може призвести до зміни кольору. При порушенні роботи та тимчасовій зупинці виробництва необхідно вжити відповідних заходів для зниження температури печі та/або вилучення з неї виробів, що фарбуються.
Сушіння інфрачервоним опроміненням використовує ще один спосіб передачі енергії для заперечення ЛКМ. Інтенсивність ІЧ-випромінювання залежить від діапазону довжини хвиль та температури випромінювача. Розрізняють довго-, середньо-, коротко-і ультракороткохвильове випромінювання. Залежність між довжиною хвилі та температурою ІЧ-випромінювання наведена в таблиці.
Іноді замість довжини хвилі оцінюється температура терморадіаційної стінки. У цьому випадку розрізняють темні та світлі випромінювачі. Так звані "темні випромінювачі" приблизно відповідають нижньому діапазону довгих хвиль. Ці випромінювачі являють собою канали з чорної жерсті, в яких циркулюють димові гази при температурі 300 - 400°C, і використовуються, як правило, у тих випадках, коли в розпорядженні є тепло відповідної температури, наприклад в сушарках для кузовів автомобілів з термічним очищенням повітря, що відходить. Через велику масу ці випромінювачі дуже інерційні при регулюванні. Крім того, через велику поверхню теплообмінників втрати тепла за рахунок конвекції дуже великі, що призводить до значного нагрівання повітря.
У середньо-, коротко- та ультракороткохвильовому діапазонах зазвичай застосовують електричні випромінювачі. Вони забезпечують більш точне регулювання температури поверхні виробів, що фарбуються.
ІЧ-промені в залежності від властивостей опромінюваної поверхні можуть поглинатися або відбиватися. Світлі гладкі поверхні, Як і при впливі світлових променів, відображають більшу частину опромінення в порівнянні з шорсткими і темними поверхнями. Невідбита частина опромінення перетворюється на тепло, що призводить до підвищення температури виробів і нагрівання шару ЛКМ також зсередини. Перевага сушіння ІЧ-опроміненням полягає також у можливості перенесення великої кількості енергії за дуже короткий проміжок часу. Це дозволяє швидше підготувати сушарку до роботи, швидше нагріти вироби, що фарбуються, а також значно заощадити робочі площі завдяки більш короткому шляху руху виробів у процесі сушіння.
Ці переваги можуть бути використані повною мірою при сушінні виробів з рівними тонкими стінками. Вироби більше складної формита різної товщини відрізняються різною швидкістюнагрівання. Так як нагрівання при вищій температурі випромінювача відбувається швидше, у певних місцях може дуже швидко відбутися перегрів Пк. Цього можна уникнути при застосуванні дорогих технічних рішень, що передбачають додаткове регулювання або суттєве збільшення циркуляції повітря, що зводить нанівець всі переваги терморадіаційної сушіння. Вони відрізняються міцністю конструкції та тривалим терміном служби. Їхній недолік - відносно повільне нагрівання: до досягнення повної потужностіпотрібно близько 2 хв. Короткохвильові електричні ІЧ-випромінювачі при регулюванні перевершують IRM-випромінювачі, але мають набагато більше коротким терміномслужби. Газові ІЧ-випромінювачі поєднують переваги терморадіаційного нагріву з дешевим теплоносієм.
Важливим елементом при конвекційному нагріванні є повітроводи, так як у печах терморадіаційного сушіння відбувається обов'язковий нагрівання повітря. Щоб уникнути перегріву і домогтися рівномірного розподілу тепла, в терморадіаційних печах забезпечується циркуляція повітря, що знаходиться всередині печі, і відведення повітря, що відходить. При використанні ІЧ- та газових випромінювачів можна, щоб уникнути перегріву, додатково застосовувати водяне охолодження. Крім того, у газових випромінювачів необхідно забезпечувати відведення продуктів згоряння за допомогою вентиляторів або в поєднанні з сушаркою, що знаходиться поблизу, з циркуляцією повітря.
Спеціальні методи затвердіння. При інших прискорених методах заперечення, наприклад УФ- або електронної терморадіаційної сушіння, випромінювання служить не для нагрівання, а як каталізатор полімеризації плівкоутворювача. Високочастотне сушіння (нагрівання виробів з використанням індуктивного або ємнісного опору у високочастотному полі) також є спеціальним методомзаперечення, при якому для нанесення покриття на метали може бути використана тільки індуктивна сушка. Вона у ряді випадків застосовується для нанесення покриттів на труби, дріт та пакувальну стрічку.
Індуктивне нагрівання передбачає знаходження виробу в магнітному полі і його нагрівання за допомогою вихрових струмів, що виникають усередині. Внаслідок цього тепло виробляється безпосередньо всередині виробу. Тим самим сушіння покриття відбувається завжди у напрямку зсередини назовні, а не зовні всередину, як за інших методів.
Індуктивне нагрівання придатне для всіх методів сушіння, у тому числі для ЛКМ, що містять розчинники. Індуктивне сушіння суттєво покращує адгезію покриття. Крім того, за даними одного з виробників, можливе відносно швидке нагрівання: у деяких випадках протягом секунд. Можна сушити також вироби великих розмірів, Оскільки перетворення енергії відбувається залежно від вибору частоти лише з поверхні, тобто. саме там, де необхідне нагрівання. Індукційна котушка, що використовується для нагрівання, в більшості випадків являє собою обраний відповідно до оброблюваного виробу кільцевий або лінійний індуктор. Завдяки відповідній конструкції індукційних котушок виникає також можливість нагрівати лише окремі зони виробу, що обробляється.
Умовою застосування індукційної сушіння є певна геометрія виробів, що сприяє рівномірному розподілу струму, що поступає, чим забезпечується однакова температура. Ідеальними для цього виду сушіння є труби, штанги чи болти. В автомобільній промисловості цей метод використовується також для сушіння при фарбуванні приводних валів, гальмівних дисків, педалей зчеплення або підшипників коліс. Індуктивне нагрівання можна комбінувати з традиційними методамисушіння. Наприклад, можна проводити попередній нагрівання індуктивним методом, а подальше заперечення - за допомогою конвекції або опромінення. Таким чином, можна дуже швидко досягти температури, що лише трохи не досягають максимального рівня, в результаті чого весь процес сушіння значно скорочується.
Мікрохвильова сушіння - абсолютно новий метод, що забезпечує нагрівання покриття зсередини назовні. Високочастотні електромагнітні хвиліпроникають через лакофарбову плівку та нагрівають підкладку. Таким чином, у цьому випадку запобігається початкове затвердіння плівки на поверхні, як це має місце при конвекційному сушінні. Довжина хвиль, що використовуються при мікрохвильовому сушінні, становить від 1 мм до 15 см. Вони створюються в трубі з магнітним полем(магнетроне) з частотним діапазоном 2,45 ГГц. У зв'язку з тим, що мікрохвильова сушіння забезпечує інтенсивний вплив і дає дуже швидкий результат, можна створювати більш короткі в порівнянні з традиційним процесом установки та за рахунок цього знижувати загальні витратина сушіння. Потрібно також враховувати, що такі установки вимагають отримання спеціального дозволу на використання. Термореакційне сушіння має на увазі застосування термореакторів. Цей метод придатний як порошкових, так рідких ЛКМ. Термореактори є каталітичні ІЧ-випромінювачі, що створюють теплове випромінювання з довжинами хвиль ІЧ-діапазону. Оскільки спектр випромінювання знаходиться в області 2-8 мкм можна дуже гнучко регулювати потужність. За допомогою цих систем також можна домагатися істотного зниження часу сушіння і тим часом обробки виробів в сушильних установках. За наявними даними, економія енергії може становити до 50%.
Після нанесення порошкової фарби виріб прямує на стадію формування покриття. Вона включає оплавлення шару фарби, подальше отримання плівки покриття, його відкидання та охолодження. Оплавлення та полімеризація відбуваються у спеціальній печі. Існує багато різновидів камер полімеризації, їх конструкція може змінюватись в залежності від умов та особливостей виробництва на конкретному підприємстві. На вигляд піч є сушильною шафою з електронною «начинкою». За допомогою блоку керування можна контролювати температурний режимпечі, час фарбування та налаштувати таймер для автоматичного відключення печі при завершенні процесу. Джерелами енергії для печей полімеризації можуть бути електрика, природний газ і навіть мазут.
Печі діляться на прохідні та тупикові, горизонтальні та вертикальні, одно- та багатоходові. Для тупикових печей важливим моментомє швидкість підйому температури. Цій вимогі найбільше відповідають печі з рециркуляцією повітря. Камери нанесення з діелектриків з електропровідним покриттям забезпечують рівномірний розподіл порошкової фарби на поверхні деталі, проте при неправильному використанні вони можуть накопичувати електричні заряди та становити небезпеку.
Оплавлення та полімеризація відбувається при температурі 150-220 °С протягом 15-30 хвилин, після чого порошкова фарба утворює плівку (полімеризується). Основною вимогою, що висуваються до камер полімеризації, є підтримання постійної заданої температури (у різних частинахпечі допускається розкид температури не менше 5°С для рівномірного прогрівання виробу.
При нагріванні в печі вироби з нанесеним шаром порошкової фарби частинки фарби розплавляються, переходять у в'язкий стан і зливаються в безперервну плівку, при цьому витісняючи повітря, що знаходилося в шарі порошкової фарби. Частина повітря може все ж таки залишатися в плівці, утворюючи пори, що погіршують якість покриття. Для запобігання появі фарбування слід проводити при температурі, що перевищує температуру плавлення фарби, а покриття наносити тонким шаром.
При подальшому нагріванні виробу фарба глибоко проникає в поверхню, а потім відкидається. На цьому етапі формується покриття із заданими характеристиками структури, зовнішнього вигляду, міцності, захисних властивостейі т.д.
При фарбуванні великих металевих деталей температура їхньої поверхні піднімається значно повільніше, ніж у тонкостінних виробів, тому покриття не встигає повністю затвердіти, внаслідок чого знижується його міцність та адгезія. У цьому випадку деталь попередньо нагрівають або збільшують час відкидання.
Відкидання рекомендується проводити при більш низьких температурахта протягом більш тривалого періоду часу. При такому режимі знижується ймовірність виникнення дефектів і покращуються механічні властивостіпокриття.
На час отримання необхідної температури на поверхні виробу впливають маса виробу та властивості матеріалу, з якого виготовлено деталь.
Після заперечення поверхня піддається охолодженню, яке забезпечується за рахунок подовження конвеєрного ланцюга. Також для цієї мети використовуються спеціальні камери охолодження, які можуть бути частиною печі відкидання.
Відповідний режим для формування покриття необхідно підбирати з урахуванням виду порошкової фарби, особливостей виробу, що фарбується, типу печі тощо. Необхідно пам'ятати, що для нанесення порошкового покриття на вирішальній ролі грає температура, особливо при нанесенні покриття на термостійкі пластмаси або вироби з деревини.
Порошкові фарби були розроблені в 60-х роках XX століття через необхідність забезпечення захисту поверхонь, що фарбуються, надання їм привабливого зовнішнього вигляду, зниження витрат на фарбування, а також з метою зменшення шкоди, що завдається екології. Тоді ж виникли електростатичний спосіб нанесення покриття та система анодування. Почали з'являтися покриття з ефектом «металік» та фарби, стійкі до впливу несприятливих зовнішніх факторів.
Полімерне порошкове покриття спочатку напилюють на виріб, а потім у спеціальній печі і при певній температурі піддають полімеризації. Технологія фарбування порошковою фарбою має на увазі наступні етапи:
- Підготовку поверхні
- Нанесення порошкової фарби
- Полімеризацію
Попередня обробка поверхні
Попередня обробка виробу - це найтриваліший і трудомісткий процес, якому іноді не приділяють потрібної уваги, тоді як від нього залежать стійкість, якість та еластичність покриття. Підготовка поверхні до процесу фарбування включає видалення будь-яких забруднень, знежирення і фосфатування з метою підвищення адгезії, а також захисту металу від корозії.
Очищення поверхні може здійснюватися механічним або хімічними способами. У разі механічного очищення застосовуються сталеві щітки або шліфувальні диски, можливе притирання чистою, змоченою в розчиннику тканиною. Що стосується хімічної обробки, вона здійснюється з використанням кислотних, лужних або нейтральних речовин та розчинників, які підбирають залежно від ступеня забруднення, матеріалу, розміру та типу оброблюваної поверхні та інших факторів.
Нанесення конверсійного підшару дозволяє запобігти попаданню під покриття різного роду забруднень та вологи, які викликають відшаровування та подальше руйнування покриття. Фосфатування поверхні з нанесенням шару неорганічної фарби дає можливість підвищити адгезію, тобто зчіплюваність поверхні з фарбою в 2-3 рази, і захистити її від іржі. При видаленні оксидів (окалини, іржі та окисних плівок) дуже ефективні абразивне (механічне, дробометне, дробоструминне) і хімічне очищення, тобто травлення.
- Абразивне очищення реалізується за допомогою дрібних частинок (дробу, піску), чавунних або сталевих гранул, шкаралупи горіха, які з великою швидкістю подаються на поверхню за допомогою стиснутого повітряабо відцентрової сили. Ці частинки відколюють шматочки металу з окалиною, іржею або іншими забрудненнями, що значно підвищує адгезію покриття.
- Травленням називають видалення оксидів, іржі та інших забруднень за допомогою розчинів на основі соляної, сірчаної, азотної, фосфорної кислот або їдкого натру. Вони містяться інгібітори, що уповільнюють розчинення очищеної поверхні. Переваги хімічного очищення перед абразивною – це велика продуктивність та простота застосування. Але після неї потрібно промивати очищену поверхню від розчинів, а це, своєю чергою, викликає необхідність додаткового використання очисних засобів.
- Заключна стадія підготовки поверхні – пасивування. Інакше висловлюючись, обробка кузова сполуками нітрату натрію і хрому. Пасивування проводиться з метою запобігання появі вторинної корозії на будь-яких етапах підготовки поверхні - після знежирення, фосфатування або хроматування.
Після завершення ополіскування та сушіння деталі в печі (секції заперечення), можна вважати поверхню готової для нанесення порошкової фарби.
Нанесення порошкової фарби на поверхню виробу
Коли попередня обробка закінчена, предмет, що фарбується, поміщають в камеру напилення, де на нього безпосередньо наноситься порошкова фарба.
Основним призначенням цього боксу є вловлювання порошкових частинок, які не осіли на виріб, що фарбується, утилізація фарби, запобігання потраплянню її в приміщення. Така камера обладнана системою фільтрів, засобами очищення (віброситом, бункерами та ін.) та системами відсмоктування.
Бувають тупикові та прохідні типи боксів. У тупикових камерах зазвичай фарбуються вироби невеликого розміру, в той час як великогабаритні предмети – у довгомірних. Існують і автоматичні моделі, де за лічені секунди порошкове покриття наноситься за допомогою пістолетів-маніпуляторів.
Найпоширенішим способом нанесення порошкової фарби є електростатичне напилення, тобто нанесення електростатично зарядженого порошку на заземлений виріб за допомогою пневматичного розпилювача, який також називають пістолетом, аплікатором або пульверизатором.
Формування покриття
Коли фарба вже нанесена на виріб, його направляють на наступну стадію - формування покриття, яка включає оплавлення шару фарби, отримання плівки покриття, його отвердіння і охолодження.
Процес оплавлення здійснюється у спеціальній печі чи камері. Є багато видів камер полімеризації, залежно від особливостей виробництва, їх конструкція може змінюватися. Говорячи простою мовою, Така піч - це своєрідна сушильна шафа, що має електронну «начинку». За допомогою блоку управління є можливість контролювати температурний режим камери та час фарбування, налаштовувати автоматичне вимкнення після закінчення процесу. Джерелом енергії для полімеризації печі може бути електрика, природний газ або навіть мазут.
Поділяють горизонтальні та вертикальні, прохідні та тупикові, одно- та багатоходові печі. Оплавлення та полімеризація відбуваються при температурі 150-220°С протягом 15-30 хвилин, в результаті чого утворюється плівка, тобто порошкова фарба полімеризується.
Головна вимога, яка пред'являється до камер полімеризації, полягає в постійній підтримці заданої температури для рівномірного прогріву виробу, що фарбується. Необхідний режим формування покриття підбирається з урахуванням особливостей даного виробу, виду порошкової фарби, типу печі тощо.
Після закінчення полімеризації деталь, що фарбується, охолоджується на повітрі, а після того, як вона охолоне, можна вважати, що покриття готове.
При обробці великогабаритних деталей чи великих обсягах виробництва застосовується транспортна система. Завдяки їй пофарбовані вироби легко переміщаються від одного етапу фарбування до іншого. Принцип події в тому, що предмети, що фарбуються, подаються на особливій підвісці або візках, що пересуваються по рейках. Така транспортна система дає можливість безперервно проводити процес забарвлення, що, своєю чергою, дозволяє значно збільшити продуктивність роботи.
Переваги порошкових покриттів
Технологія порошкового фарбування металу має багато переваг:
- Прекрасні фізико-хімічні та декоративні властивостіпокриттів, яких неможливо досягти іншими способами фарбування, у тому числі багата палітра можливих колірних рішень.
- Хороші експлуатаційні властивості покриттів
- Довговічність виробів, пофарбованих порошковими фарбами
- Нанесення покриття в один шар завдяки 100% вмісту сухої речовини, що говорить про економічність використання порошкових фарб
- Мала пористість
- Покращені удароміцні та антикорозійні властивості порівняно з іншими фарбами
- Відсутність необхідності контролю в'язкості, оскільки порошкові фарби поставляються безпосередньому споживачеві у готовому до використання вигляді.
- Втрати при фарбуванні порошковими фарбами становлять 1-4%, а наприклад, при використанні рідких фарб - близько 40%.
- Затвердіння покриття протягом 30 хвилин
- Відсутність необхідності в великих приміщенняхдля зберігання порошкових фарб
- Мінімум пошкоджень деталей, що фарбуються при транспортуванні та зниження витрат на їх упаковку
- Екологічна безпека фарбування порошковими фарбами
Зважаючи на всі перераховані вище переваги даного способу фарбування металу, більшість промисловців сьогодні віддають свою перевагу саме йому.
