Порошковая окраска – технология обработки поверхностей, появившаяся в 70 годах прошлого столетия. Она позволяют получить долговечное и надежное покрытие поверхностей, прежде всего металлических. Порошковая краска значительно превосходит жидкие аналоги по прочности и сроку эксплуатации.
Сложность применения метода состоит лишь в необходимости обязательного соблюдения всех технологических параметров, что предполагает наличие сложного оборудования или целой производственной линии.
Суть метода
Порошковая окраска — распыление мелких (от 10 до 100 микрометров) сухих частиц-пигментов на поверхность изделия. В отличие от обычной жидкой краски, которая переносится через испаряющийся растворитель, порошковое покрытие наносится электростатически, а затем расплавляется и отверждается под воздействием тепла или ультрафиолетового света.
Покрытие получается более качественным, прочным, износостойким, чем обычное ЛКП.
Порошковые составы созданы на основе полимерных смол в сочетании с пигментами, выравнивающими агентами, модификаторами потока, отвердителями (в случае термореактивов), и другими добавками. Ингредиенты смешиваются, расплавляются, охлаждаются, потом измельчаются до однородного порошка. Это может быть термопласт или термореактивный полимер.
Чаще всего производится порошковая покраска металлических предметов. Но новые технологии позволяют красить таким методом также пластмассы, композиты, углеродное волокно, МДФ.
Преимущества и недостатки
Порошковая окраска обладает рядом достоинств:
- Равномерность нанесения. При окрашивании не возникает дефектов (к примеру, полос, подтеков, участков со слишком толстым или тонким слоем), которые свойственны жидким составам.
- Быстрое высыхание. Краска твердеет практически в 2 раза быстрее жидких аналогов. За один проход можно наносить 60–80 микрон. Это эквивалентно распылению 3 слоев жидким способом.
- Устойчивость к механическим повреждениям. На деталях с порошковым покрытием практически не образуются царапины, сколы и другие виды износа. Кроме того, такая краска отличатся превосходным сохранением цвета.
- Высокий коэффициент переноса при распылении. Обычных ЛКМ теряется от 30 до 70% при избыточном распылении во время окрашивания. Потери порошковой краски могут удерживаться на уровне менее 5%. Пигмент можно собирать, чтобы использоваться повторно. Однако если несколько цветов распыляются в одной камере, это ограничит такую возможность.
- Легкость нанесения. Порошковая покраска не требует высокой квалификации, может выполняться практически любым человеком или даже автоматизирована.
- Экологическая чистота и безопасность.
- сложность в нанесении тонкого слоя;
- узкая специализация оборудования – в больших печах невыгодно окрашивать малые несерийные изделия и наоборот;
- необходимость использования отдельного контейнера для каждого цвета и оттенка;
- трудность в нанесении покрытия на металлоизделия сложной геометрической конфигурации и составных конструкций;
- серьезные капиталовложения при сооружении окрасочной линии;
- отсутствие возможности колеровки.
Существенный недостаток технологии порошковой покраски – невозможность локального устранения дефектов и прорех в нанесенном покрытии. При появлении пробелов приходится удалять краску и наносить состав с последующим запеканием заново.
Технология покраски
Технология порошковой покраски металла включает в себя три этапа:
Подготовка
Окрашивание
Полимеризация покрытия
Каждый из этих процессов требует наличия специального оборудования.
Способы покраски и оборудование
Технология порошковой покраски металла предполагает три основных способа нанесения мелкодисперсного порошка на металлическую поверхность окрашиваемого изделия:
Использование направленного воздушного потока. Металлоизделие нагревается и равномерно покрывается порошковой краской с помощью пульверизатора. При данном способе важно точно определить температуру, чтобы покрытие равномерно полимеризировалось. В этом случае потребуется дополнительная термообработка после полимеризации.
Электростатическое распыление порошковой краски. Получив положительный заряд от высоковольтного источника, частицы порошка налипают на поверхности отрицательно заряженного металлоизделия. Это позволяет обеспечить равномерность распределения материала и исключить стекание или осыпание. Не прилипший порошок собирают и используют повторно.
Пламенное окрашивание. Частицы порошковой краски проходят через пламя пропановой горелки и в полужидком расплавленном состоянии попадают на поверхность металла. Само изделие во время процесса не нагревается. Этот способ используется крайне редко и только для окрашивания крупногабаритных предметов.
Классическая линия оборудования для порошковой покраски состоит из четырех основных элементов:
Камера для распыления порошка
Электростатический распылитель
Компрессор для нагнетания сжатого воздуха в пульверизатор
Печь для полимеризации
Печи для сушки подключают к источнику напряжения, равному 25 кВт. В работе она будет выдавать 6 кВт, на разогреве чуть больше – 12 кВт. Для ее изготовления понадобится толстый листовой металл для корпуса, ТЭНы, вентилятор тангенциального типа, в котором воздушные массы будут перемещаться в одном направлении, а также любой негорючий теплоизолятор для обшивки.
Нагревательные элементы располагают параллельно друг другу на противоположных стенках печи. Основную часть вентилятора крепят вне камеры. Его наваривают таким образом, чтобы выход был узким, а вход достаточно широким. В сушильной печи также необходимо сделать отдельную камеру для напыления. Печь следует установить в помещении, имеющем принудительную вытяжку.
Для освещения понадобятся лампы дневного света. Использовать обычные лампочки не следует – мельчайшие частицы порошка будут к ним притягиваться.
Окрашиваемые металлоизделия в процессе покраски должны бережно перемещаться от одного поста к другому, чтобы не повредить нанесенную и не прошедшую полимеризацию порошковую краску. Для этого в линиях предусматриваются транспортировочные устройства для аккуратного перемещения изделий из напылительной камеры в термическую. Чаще всего используются монорельсы с крюками на роликах.
Подготовка поверхности
Цель данного процесса — повышение эффективности переноса за счет притягивания электро-заряженной краски к окрашиваемому объекту. Поскольку краска заряжена, важно убедиться, что все внутри окрасочной системы заземлено, чтобы избежать поражения электротоком, а также низкой эффективности переноса.
Ключевые области, которые должны быть заземлены при электростатической покраске:
- Оператор. Одной из точек соприкосновения с землей являются ноги оператора. Если оператор не заземлен, краска может огибать его, а не притягивается к цели. Чтобы избежать возможных изоляторов нельзя надевать изолированную или резиновую обувь. Рекомендуется кожаная подошва. Пол должен быть чистым и сухим.
- Изделие. Обычно оно подвешивается на крюках. Всегда держите крюки чистыми и заземленными.
- Воздушный шланг и источник краски.
Нанесение краски и дальнейшая обработка
Процесс окраски порошковым составом, при наличии специального оборудования, не сложен:
- Деталь помещают в отсек напыления. Подключают краскопульт к источнику питания.
- Перед тем, как начать распыление, осмотрите изделие, спланируйте курс, которым вы будете следовать. Лучше всего сначала покрасить углубления, а затем покрыть более ровные участки.
- Сухой порошок наносят с помощью распылителя равномерно. Для этого необходимо держать инструмент на одинаковом расстоянии от поверхности в течение всего времени обработки. Начните распылять в стороне, до формирования равномерного облака. Затем переместите пистолет на объект.
- Лучше всего держать триггер нажатым до тех пор, пока не достигнете полного укрытия всей поверхности. Расстояние от поверхности должно быть примерно 15 до 20 см.
- Сухие частички краски под воздействием электрического напряжения сами прилипнут к поверхности. Если его достаточно, при поднесении бутылки с металлической пробкой ближе 20-30 мм должны появиться мелкие искры.
- Лучше всего работать медленно, контролируя движение по всей детали, вместо хаотичного распыления. Постарайтесь достичь полного охвата за 1 проход по всей поверхности.
- Для большинства порошковых составов требуется достичь толщины при распылении не менее 50 микрон, чтобы получить приемлемо гладкую пленку. Если нанесено слишком мало порошка, получится зернистая текстура. Это происходит, потому что на поверхности его не хватает, чтобы он растекался, создавая однородную пленку. Если порошка будет слишком много, то, скорее всего, получится большая волнистая шагрень.
- После того, как закончите распыление, можете проверить, что покрыта вся поверхность, посветив по ней ярким светодиодным фонариком. Можно также светить во время всего процесса распыления.
- Не распыляйте краску слишком близко к поверхности. Если пистолет и окрашиваемый объект расположить близко друг к другу, они становятся электрически связанными, обеспечивая прямое заземление непосредственно на пистолет. Это не приводит к улучшению эффективности электростатической передачи порошка.
- Покрытые сухой краской изделия помещают на полчаса в печь. Крепить их следует на раме, имеющей заземление. Время для полимеризации порошка зависит от размера, формы, толщины деталей. К примеру, небольшой кронштейн может нагреваться всего десять минут, а 20-дюймовый участок толстостенной трубы будет нагреваться более часа.
- Добиться равномерного прогрева разного вида деталей в домашних условиях непросто. Для получения монолитной и прочной полимерной пленки температуру каждый раз придется подбирать опытным путем.
- Для каждого вида краски существуют особые рекомендации, описанные в инструкции производителя, в том числе и точное время полимеризации. Его следует соблюдать неукоснительно.
- Основные сложности возникают при окрашивании деталей разных размеров. Для каждой может понадобиться отдельная печь.
- Никакой дополнительной обработки не требуется. После остывания и отверждения в течение суток окраска считается оконченной. Сушка производится обычным способом на открытом воздухе.
Часто задаваемые вопросы
Важно тщательно очищать оборудование. В результате некачественной чистки возможны вкрапления использованной раньше краски. Для каждого цвета необходим запасной комплект фильтров для камеры напыления.
Можно. Но нужно использовать специальную шпатлевку, поскольку для порошковой окраски требуется токопроводящая поверхность.
Порошковая краска образует покрытие с хорошей адгезией на изделиях из оцинкованной стали. Теоретически через 3-5 лет эксплуатации оцинковка может «фонить», то есть выделять газы. Это может негативно сказаться на полимерном покрытии, возможно отслаивание слоя краски, но на практике случаев рекламаций с оцинкованным листом не было.
Можно. Покрашенная поверхность стойка на изгиб. Но лучше окрашивать уже готовые изделия чтобы избежать механических повреждений поверхности в процессе гибки.
Пылесос полезен при уборке и очистке камеры напыления при смене цвета. Но обычный бытовой агрегат сразу выйдет из строя из-за попадания краски на коллектор электродвигателя. Она начинает плавится и создает электроизоляционный слой. Необходимо использовать специальные промышленные электрические или пневматические пылесосы.
Дело в некачественном заземлении. Для качественного контакта Сопротивление между подвешенным изделием и шиной заземления желательно должно быть не более 4 Ом. Несоответствие данному показателю приводит к ухудшению переноса порошка на изделие, непрокрасам и перерасходу краски, ударам током от распылителя.
Нет. Камера полимеризации необходима для получения качественного покрытия. При температуре 180-190 градусов за 10-15 минут происходит образование прочных химических связей между молекулами краски с заполнением пор в металле. По существу, происходит образование металлопласта. Органический растворитель не способен заменить процесс полимеризации.
Проверьте качество заземления. Ионизированные молекулы воздуха, образующиеся на коронирующем электроде, попадают не только на частицы пролетающей краски, но и на руку оператора. Если оператор придерживается инструкции, ионы через токопроводящую ручку распылителя и провод заземления уходят в землю. Если заземление отсутствует либо выполнено некачественно, свободные ионы повышают электрический потенциал тела оператора с последующим «пробоем» на какой-либо токопроводящий предмет.
Если краска, действительно, влажная, а это случается весьма редко, ее достаточно оставить при комнатной температуре на несколько дней с приоткрытой полиэтиленовой упаковкой, и она подсохнет. Но чаще всего дело не в повышении влажности. Порошковая краска при сжатии легко комкуется и при нормальных показателях. Забивание шлангов, эжекторов и сопел установок связано с повышенным давлением воздуха. Именно это приводит к «ударной полимеризации».
Это можно сделать, направив сильную струю на чистую бумагу или зеркало. После приблизительно минутного обдува никаких следов масла или влаги на них быть не должно.