Технология порошковой покраски: характеристика, особенности и преимущества. Порошковая окраска металлических изделий-технология выполнения Подкраска поверхностей при порошковой окраске

Порошковая покраска – это современная технология, которая позволяет добиться надежного и долговечного покрытия практически на любых поверхностях. Нанесение не представляет особого труда при наличии навыков, но требует задействования специального оборудования. Особенностью этого метода является то, что покраска происходит сухим способом, а защитный слой образуется при последующем нагревании.

Хотя порошковый метод окрашивания известен уже довольно долго, его техническое развитие началось сравнительно недавно. За это время появилось несколько способов проведения процесса.

Востребованность первого метода покраски объясняется тем, что такой вариант имеет большее технологическое развитие. С другими способами все сложнее: второй метод нуждается в тщательном подборе температуры, а третий появился сравнительно недавно.

Необходимое оборудование

Хотя количество необходимых инструментов и приспособлений зависит от масштабов работ, обязательно наличие следующего:

Естественно, крупные производства имеют специальные системы подвесов и доставки, что облегчает работы и ускоряет темп.

Какой бы способ нанесения состава не использовался на финишном этапе деталь обязательно прогревается в печи

На заметку! Нагревание, которое необходимо на последней стадии окрашивания, не позволяет выполнять процесс с материалами, подверженными температурным деформациям. Поэтому наиболее популярной считается обработка металлических деталей и элементов.

Плюсы и минусы

Покраска порошковой краской имеет множество положительных свойств, среди которых особенно выделяются:

Но при всех достоинствах метод не лишен и недостатков:

На заметку! Использование порошкового способа действительно весьма рационально, но в дизайнерском плане уступает другим вариантам. Хотя в настоящее время существуют специальные смеси с разными визуальными и тактильными эффектами.

Без высококлассного оборудования добиться качественного результата не реально

Порядок выполнения работ

Технология порошковой окраски различных металлических изделий представляет собой совокупность мероприятий. Подробный перечень работ включает немаловажный этап – подготовку предмета, качество проведения которого определяет результат.

Подготовка

Необходимо выполнить следующие действия:

Поверхность тщательно очищается. Для этого проводится ряд процедур:

Формируется конверсионный подслой. Он необходим для защиты поверхности от попадания различных загрязнителей. Составы для этого выбираются исходя из вида обрабатываемого материала. Так, для деталей из алюминия применяется хромовый ангидрид, а для стали – фосфат железа.

Если требуется, то выполняется пассивирование. Этот процесс направлен на закрепление антикоррозионного покрытия.

Следует знать! Стадии подготовки могут разниться в зависимости от того, какие изделия подвергаются обработке, и сферы их применения. Порой достаточно провести тщательную очистку и обезжиривание.

Нанесение красителя

Порошковую окраску металла проводят следующим образом.

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%.

Современные технологии окрашивания металлических изделий порошковыми красками стремительно развиваются. Использование жидких лакокрасочных материалов в производственных условиях постепенно уходит на второй план. Большинство производителей металлоизделий делает выбор в пользу порошковых красок, так как они обеспечивают качественное и долговечное декоративно-защитное покрытие.

Что такое порошковые краски

Этот высокотехнологичный красящий материал обладает уникальными свойствами, которых нет у жидких красок. Они состоят из красящих пигментов, пленкообразующих смол и катализаторов, обеспечивающих отвердение материала. В их составе отсутствует растворитель, а в функции дисперсионной среды выполняет воздух. Это делает порошковые краски менее токсичными и более дешевыми в производстве.

Что окрашивают сухими красками

Метод порошкового окрашивания подходит не для всех поверхностей. Его используют, когда необходима дополнительная защита от коррозии, долговечность и прочность. В некоторых случаях порошковая краска способна обеспечить электроизоляцию.

Порошковое окрашивание применяют в основном в промышленном производстве для:

кованых изделий, алюминиевых профилей и оцинкованного металла;
лабораторного и медицинского инвентаря;
мебели;
бытовой техники;
спортивного инвентаря.

Преимущества порошкового окрашивания

Минимальное количество отходов. Окрашивание на качественном оборудовании дает эффективность до 98%.

В лучшую сторону изменяются санитарно-гигиенические условия туда. Это экологически чистая технология, при которой даже в печи концентрация летучих веществ не доходит до предельно допустимых норм.

Не используются растворители, что дает меньшую усадку и практически отсутствие пор на поверхности изделия.
Более экономное использование материала при окрашивании. Порошковое покрытие затвердевает в течение получаса и дает возможность получить более толстое однослойное покрытие. Экономия также заключается в отсутствии необходимости содержать большие производственные площади для подсушивания изделия на воздухе. При транспортировке более твердое порошковое покрытие не повреждается, что дает возможность снизить затраты на упаковку.
Поверхность, окрашенная порошковой краской, устойчива к ультрафиолету, имеет электроизоляционные и антикоррозийные свойства.
Порошковая краска дает возможность создать палитру из более 5000 цветов.
Пониженная степень взрыво- и пожароопасности на производстве.

Недостатки порошкового окрашивания

Плавление порошка производится при температуре выше 150 0С, что не дает возможности окрашивать дерево и пластик.
Сложно нанести тонкий слой краски.
Оборудование для сухого окрашивания узконаправленное. В больших печах неэффективно окрашивать маленькие детали, а в небольшой печи нельзя окрасить поверхность большой площади.
Для каждого цвета необходимо использовать отдельный контейнер.
Сложно окрашивать предметы нестандартной формы или сборные конструкции.
Оснащение покрасочной линии требует больших вложений.
Если на поверхности появятся дефекты, локально устранить их не удастся, придется перекрашивать все изделие.
Нет возможности делать колеровку, использовать можно только заводские краски.

Виды порошковых красок

По типу образования пленки сухие краски принято подразделять на:

термореактивные. Готовая пленка образуется после химических преобразований;
термопластичные. Окрашивание происходит под воздействием высокой температуры без химических реакций.

Термореактивные краски более распространены. Для их приготовления используются акриловые, эпоксидные или полиэфирные смолы. Их преимущество заключается в том, что поверхность не будет деформироваться после повторного разогрева. Термореактивные краски могут применяться для окрашивания изделий, которые будут эксплуатироваться в тяжелых условиях.

В термопластичных красках в качестве смол могут использоваться полиэстеры, винилы или нейлоны. Твердое покрытие образуется без химической реакции только путем остывания и затвердевания. Состав затвердевшей краски аналогичен составу исходного материала. Это позволяет повторно производить нагревание и плавление порошка.

Способы нанесения порошковой краски

Технология окрашивания при помощи сухого материала позволяет применять несколько вариантов распыления порошка.

Нанесение краски направленным потоком воздуха. Изделие нагревается и при помощи краскопульта частицы порошка распределяются по поверхности. Качественное покрытие получается только после наиболее точного определения температуры нагревания металла. Недостатком этого метода является необходимость дополнительной термической обработки после полимеризации.

Электростатическое напыление. Этот метод окрашивания наиболее распространен. Прилипание частичек обеспечивается электростатическим напряжением. После полимеризации изделие остывает в естественных условиях. Не прилипший порошок можно повторно использовать, для его сбора предусмотрены специальные камеры. Лучше всего этот метод подходит для изделий простой формы и небольшого размера.

Применение пламени. Для этого метода окрашивания используются пистолеты с встроенной пропановой горелкой. Частицы порошка расплавляются, проходя через пламя, и попадают на поверхность изделия в полужидком состоянии. Поверхность изделия не подвергается нагреванию. Слой краски получается более тонким и прочным. Этот метод преимущественно используется для окрашивания крупных предметов.

Оборудование для сухого окрашивания

В порошковом окрашивании нанесение краски не является заключительным этапом. Чтобы полимер закрепился на поверхности, его нагревают в печах. Линия порошкового окрашивания состоит из:

камеры для нанесения порошка. В этой герметичной камере наносится красящее вещество на металл;
электростатического распылителя для нанесения порошка. Благодаря статическому электричеству, создаваемому источником высокого напряжения, краска равномерно наносится на конструкции любой формы;
камеры полимеризации. Она обеспечивает постоянную температуру и оснащена системой вентиляции. В ней происходит процесс полимеризации краски и ее равномерное распределение по изделию;
компрессора. Он предназначен для создания определенного давления в камере окрашивания;
устройства для транспортировки металлоизделий. Тяжелые и большие окрашенные изделия должны аккуратно перевозиться, чтобы порошок с них не осыпался. Это обеспечивают специальные тележки, передвигающиеся по монорельсу.

Технология порошкового окрашивания

Получить качественное декоративное покрытие на изделии из металла при помощи порошковой краски можно только путем строго соблюдения технологии окрашивания. Методика заключается в том, что сухие частицы краски распыляют на очищенную и обезжиренную поверхность. Ровный однородный слой порошка на изделии обеспечивается тем, что на отрицательно заряженную поверхность металла, частицы краски с положительным зарядом легко прилипают. Чтобы эти частицы превратились в слой краски, их запекают в печи при температуре от 150-250 0С.

Технология порошкового окрашивания состоит из трех этапов:

подготовка;
окрашивание;
полимеризация.

Подготовка поверхности изделия к окрашиванию

Этот этап наиболее долгий и сложный. От предварительной подготовки поверхности металла будет зависеть дальнейшее качество покрытия: прочность, эластичность. Предварительный этап включает в себя:

очистку от загрязнений;
обезжиривание;
фосфатирование.

С металлической поверхности удаляется ржавчина, окислы, грязь. Если старое покрытие оставить, то краска будет плохо сцепляться с поверхностью и покрытие прослужит недолго.

Самый эффективный метод удаления ржавчины и окислов – дробеструйная очистка. Для этого используется песок, стальные или чугунные гранулы. Мелкие частицы под сильным давлением или воздействием центробежной силы подаются на металл и оббивают с него загрязнения.

Можно использовать химическую очистку или травление. Для этого подойдет соляная, серная, азотная или фосфорная кислоты. Это более простой способ, позволяющий обработать большее количество изделий, чем дробеструйная чистка. Но он требует последующего промывания изделия от кислот, что ведет к дополнительным временным и финансовым затратам.

Фосфатирование изделия аналогично грунтованию. Поверхность обрабатывается составом, создающим фосфатную пленку, улучшающую адгезию.

Нанесение краски

Окрашивание производится путем электростатического напыления в специальных камерах с системой отсоса воздуха, которая не дает краске попасть наружу. Для окрашивания крупных предметов используются камеры проходного типа, а для мелких деталей тупиковые. Есть камеры, в которых краска наносится автоматическими пистолетами-манипуляторами.

Распыление производится пневматическим пистолетом. Положительно заряженные частицы краски обволакивают заземленную деталь и прилипают к ней. Весь процесс происходит следующим образом:

порошковая краска в специальном бункере смешивается с воздухом. Пропорции регулируются при помощи вентилей;
смесь краски и воздуха проходит через распылитель с высоковольтным источником, где частицы получают необходимый положительный заряд;
краска распыляется на изделие и закрепляется на нем;
вытяжная вентиляция уносит частицы, не получившие нужного заряда. Там они собираются в специальном бункере, а затем повторно используются или утилизируются.

Полимеризация или запекание

Металлоизделие с нанесенной краской помещается в печь. В ней под воздействием постоянной температуры происходит нагревание детали и полимеризация краски. Частицы сплавляются, образуя пленку, затем отвердевают и охлаждаются. Весь процесс занимает около 15–30 минут. Время полимеризации зависит от размера изделия и типа печи.

Температура в камере полимеризации держится в пределах 150-200 0С и зависит от типа краски. Расплавленный порошок способен заполнить все микронеровности, что дает хорошее сцепление с поверхностью металла.

Все необходимые свойства краска получает на этапе отвердения это прочность, внешний вид, защита. После этого изделие должно охладиться в течение 15 минут. В противном случае покрытие может быть повреждено, на него налипнет пыль и грязь.

Итог

Порошковое окрашивание - это наиболее экономичный, быстрый и экологичный способ получения надежной защитной поверхности на металле. Срок службы изделия значительно увеличивается, а декоративное покрытие может быть разнообразным не только по цвету, но и по структуре.

Сложности технологии заключаются в строгом соблюдении всех этапов. Для этого необходимо наличие специальной производственной линии. Проблемы могут возникнуть при:

окрашивании крупногабаритных предметов;
изделий сложной формы;
конструкций из смешанных материалов.

Перед другими типами окрашивания сухой способ имеет бесспорные преимущества:

безотходность;
разнообразие красок по стоимости и свойствам;
высокие физико-механические показатели окрашенной металлической поверхности.

По этим причинам порошковое окрашивание стало одним из самых популярных современных методов защиты металла от повреждений.

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

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

Отличительные особенности порошковой покраски от жидкостной технологии

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

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

К числу основных достоинств порошкового метода относятся:

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

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

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

Принцип покраски порошковой краской

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

нанесение порошковой краски;
закрепление покрытия.

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

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

Необходимое оборудование для покраски порошковой краской

Работа с порошковыми красителями требует наличия специального оборудования:

окрасочной камеры;
распылителя (краскопульта);
сушильной камеры.

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

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

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

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

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

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

Может понадобиться и дополнительное оборудование:

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

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

Выбор порошковой краски

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

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

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

Технология покраски порошковыми красками своими руками

Организация процесса

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

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

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

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

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

Подготовка поверхности

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

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

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

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

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

Нанесение краски

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

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

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

Формирование покрытия и запекание краски

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

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

Покраска порошковой краской: видео

Меры безопасности

Перечислим основные правила, обеспечивающие безопасность выполнения покраски сухой краской:

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