Порошковая технология
Изделия из металла требуют мер, по защите поверхности, от воздействия внешней среды. Даже обычная вода, может самым серьезным образом, нанести вред дорогому изделию. Воздействие агрессивной среды оказывается еще более разрушительным. Коррозия наносит непоправимый вред. Защитить металл могут лаки и краски. Негативным моментом их применения является наличие опасных, и просто неприятных летучих соединений. Работать с лаками и красками вредно для здоровья.
Технология порошковой покраски
Ситуация выглядит более оптимистично при использовании технологии порошковой покраски, возникшей в прошлом веке. Этот способ обработки поверхности лишен обычных недостатков. В данном варианте, происходит надежная фиксация покрытия из порошка на поверхности металла, при повышенной температуре и под давлением.
Порошковые покрытия прекрасно проявили себя там, где детали из металла подвергаются воздействиям грязи, воды и агрессивных сред.
Прежде всего, высоким качеством отличаются строительные конструкции с подобным покрытием, входные двери и, конечно автомобильные диски. Все они выполняются исключительно с применением современных порошковых технологий, что обеспечивает им превосходное качество и устойчивость к неблагоприятным факторам.
Применение порошковой покраски стало прорывом в технической мысли. Этот метод нанесения декоративных и защитных покрытий стали широко применять в медицине и изготовлении спортивных снарядов и инвентаря. В любом случае технологии такого ряда существенно улучшают потребительские характеристики продукции и оборудования.
Таблица. Характеристики и области применения различных видов покрытий.
| Покрытие | Достоинства / Недостатки | Области применения / Окрашиваемые объекты |
|---|---|---|
| Эпоксидное покрытие | Достоинства Высокая реакционная способность, широкий интервал температур и относительно небольшое время отверждения, высокая прочность и эластичность покрытия, высокая стойкость к химикатам и растворителям, высокая коррозионная стойкость, хорошие электроизоляционные свойства Недостатки Низкая устойчивость к ультрафиолету, и, соответственно, слабая стойкость вне помещений, невысокая термостойкость, склонность к пожелтению при отверждении. | Применение Транспортное машиностроение, приборостроение, электротехника, радио- и электронная промышленность, бытовая техника и подземные сооружения. В частности Электробытовые приборы, швейные машины, металлическая мебель, станки и инструмент, автомодели, велосипеды, торговое оборудование, кондиционеры, радиаторы, трансформаторы |
| Эпокси-полиэфирное покрытие | Достоинства Хорошая растекаемость, стабильность цвета при формировании и эксплуатации, хорошие механические свойства по сравнению с эпоксидными покрытиями — повышенная атмосферостойкость Недостатки По сравнению с эпоксидным покрытием — пониженная стойкость к химреактивам, трудность получения матовых покрытий при низкотемпературном отверждении | Применение Транспортное сельсхозмашиностроение, бытовая техника, приборостроение, производство оборудования и инструмента В частности Велосипеды, мотоциклы, авто-, мотодетали, холодильники, пылесосы, кондиционеры, металлическая мебель, водонагреватели и отопительные радиаторы, огнетушители, инструменты, детали швейных машин, утюги |
| Полиэфирное покрытие | Достоинства Высокая устойчивость к ультрафиолету и, следовательно, атмосферостойкость, прозрачность непигментированных покрытий Недостатки Принято считать, что полиэфирные покрытия, содержащие триглицидилурат, токсичны, пониженная реакционная способность с отвердителем примидом. Механические свойства и адгезия несколько ниже чем у эпокси-полиэфирных покрытий | Применение Tранспортное, сельсхозмашиностроение, строительство, производство металлической мебели В частности Авто-, мотодетали, мотоциклы и мотороллеры, садовое и сельхоз оборудование, инвентарь, металлочерепица, рамы и облицовочные фасадные плиты и панели, садовая мебель, столбы, арматура и решетки для ограждений, трансформаторы и др. |
| Полиуретановое покрытие | Достоинства Очень высокая растекаемость, стабильность цвета при перегреве и воздействии УФ-лучей, высокая адгезия к различным субстратам, хорошие механические свойства и атмосферостойкость Недостатки Повышенное газовыделение при отверждении | Применение Приборостроение, транспортное, сельскохозяйственное и химическое машиностроение, строительство В частности Детали автомобилей, вагонов, вертолетов, тракторов, металлическая мебель, панели зданий и сооружений, решетки для ограждений, кондиционеры |
| Полиакриловое покрытие | Достоинства Высокие декоративные свойства, хорошая атмосферостойкость, высокая химическая стойкость Недостатки Высокая цена, плохая сочетаемость с другими порошковыми композициями | Применение Автомобилестроение, бытовое и медицинское приборостроение В частности Салоны автомобилей, детали посудомоечных машин, светотехническое оборудование, элементы центрального отопления, медицинское оборудование и приборы, алюминиевые и стальные оконные рамы. |
Технология порошкового покрытия
Для создания защитного покрытия применяются полимерные порошки. Они наносятся равномерным слоем на поверхность изделия. Затем происходит их полимеризация при заданной температуре. Эту стадию процесса осуществляют в особой печи.
Процесс требует некоторых предварительных действий. Сначала необходимо подготовить поверхность к нанесению защитного слоя. На этой стадии удаляется грязь с поверхности, окислы металла, происходит обезжиривание. Улучшения сцепления наносимого слоя добиваются фосфатированием.
После предварительной обработки детали, на нее наносят порошок. Это происходит в камере. На последней стадии деталь поступает в печь, где формируется защитная пленка.
Существенные объемы выпускаемой продукции предполагают применение транспортных систем. Они позволяют перемещать окрашиваемые детали, в том числе крупногабаритные. Только транспортные системы в состоянии обеспечить непрерывность производственного процесса. Это позволяет нарастить мощности производства.
Погдготовка поверхности к нанесению порошкового покрытия
Тщательно подготовить деталь перед покраской важно в любых обстоятельствах. Технология порошковой покраски в этом отношении ничем не отличаются. Процесс это сложный и трудный, он требует продолжительного времени. Уделить ему важно максимальное внимание. Только его полное и тщательно исполнение обеспечит получение защитного покрытия высокой надежности, обеспечит хорошую эластичность и оптимальное сцепление с основой, улучшит антикоррозионные характеристики.
При подготовке поверхности можно подобрать оптимальный способ ее обработки и средства для этого. Многое определяется характеристиками материала и требованиям к условиям использования детали.
На данном этапе происходит обезжиривание, ликвидация окислов травлением и механической обработкой. Важным условием получения хорошей адгезии является создание конверсионного слоя. Этот слой обеспечит полную изоляцию от влаги, предотвратит отслаивание.
Абразивная очистка поверхности перед окрашиванием дает возможность ликвидировать окалину и окислы. Очистка бывает механической, дробеструйной и дробеметной. Очистка происходит с применением гранул стали или чугуна, ореховой скорлупы.
После очистки поверхности приходит очередь порошковой грунтовки. Она обеспечивает эффективную защиту от коррозии.
В качестве пассивной защиты может служить грунт на эпоксидной основе. Он создает пленку, которая легко противостоит внешним воздействиям любого рода.
Активная защита выполняется цинкосодержащим грунтом. При его применении деталь можно использовать в самых жестких условиях. Проникающее повреждение детали может приводить к локальной коррозии. Но площадь ее поверхности существенно ограничена.
Нанесение порошкового покрытия
После предварительной обработки порошковая технология предусматривает нанесение собственно порошка. Перед нанесением слоя порошка деталь нужно промыть и высушить. Сушат детали в печах.
После охлаждения деталей можно приступать к нанесению порошка. Это выполняется его напылением. Процесс производится в специальной камере напыления. При этом частица порошка не проникают из камеры в помещение. Нанесение слоя порошка происходит с применением специального оборудования всего за секунды.
Особенно часто применяется электростатическое распыление. Заряженный порошок наносится на заземленную деталь. При этом напряжение между деталью и распылителем можно менять, регулировать ток, что означает выбор интенсивности струи. Можно выбрать оптимальное расстояние до детали.
Нужно отметить, что технологии порошкового покрытия предполагают две существенные разновидности распыления в электрическом поле.
Оно может выполняться в поле коронарного разряда или представлять собой турбостатическое распыление.
- Электростатический способ предполагает наличие внешнего источника заряда.
- Турбостатическое напыление происходит, при возникновении заряда частиц полимерного покрытия при их трении о стенки турбины при нанесении на окрашиваемую поверхность.
Выполнение полимеризации по порошковой технологии покрытия представляет собой, перевод слоя полимера на детали, в вязкое состояние путем оплавления, образование пленки, ее отверждения. Все это реализуется в печи. Камеры поляризации весьма разнообразны. Их конструктивное исполнение определяется конкретными нуждами производства.
Печь полимеризации управляется автоматикой. Блок управления печью обеспечивает контроль режима, определяет длительность процессов и его автоматическое прерывание. Печь может работать на любом топливе, в том числе, мазуте.
Печи могут иметь самую разную конструкцию. Определяющим моментом становится возможность быстрого подъема температуры. В этом отношении лучшими являются печи с рециркуляцией воздушных потоков.
В камерах напыления порошок полимера равномерно покрывает деталь. Но неверное обращение приводит к накапливанию статического электричества, это весьма опасно со всех точек зрения.
Для полимеризации порошка требует до получаса времени. Процесс протекает при температурах порядка 200 градусов. Особенно важно поддерживать этот температурный режим от начала и до конца. Разброс температур внутри камеры не должен превышать пяти градусов.
Процесс полимеризации происходит при расплавлении частиц порошка. Они становятся достаточно текучими, чтобы образовать на поверхности изделия сплошную пленку. Воздух, расположенный между частицами порошка под воздействием сил поверхностного натяжения просто вытесняется. Если этого не происходит по какой-то причине, качество покрытия становится заметно хуже. Эти поры существенно ухудшают состояние покрытия. Чтобы их не возникало, температура в печи должна ощутимо превышать температуру, при которой полимер становиться вязким. Кроме того, лучше получать тонкие покрытия.
Нагревание после оплавления частиц полимера обеспечивает диффузию краски в поверхность детали и последующее отверждение покрытия. Эта стадия особенно важна, поскольку позволяет определить характеристики покрытия.
Если окрашиваются массивные изделия, то температура на их поверхности поднимается очень медленно. Это означает, что полимер иногда не сможет отвердеть. Это приводит к низкому сцеплению полимерного покрытия с основой, потере его прочности и снижению защитных качеств.
Эта проблема разрешима. Достаточно нагреть деталь предварительно, а время отверждения сделать больше. Если отверждение полимера проводится при пониженной температуре, то возможность возникновения дефектных зон уменьшается, покрытие получается лучшего качества. В любом случае, приходится учитывать теплопроводность материала изделия и его габариты.
В процессе, охлаждение может происходить на конвейере или в специальных камерах, представляющих собой отдельный отсек печи отверждения.
Качество порошкового покрытия
На каждой стадии процесса получения порошкового покрытия, следует следить за точностью параметров. Для этого применяются точные современные приборы.
Полезным прибором будет термограф печей. Очень тщательной настройки требует оборудование статического нанесения порошка, контроль заряда детали и качества заземления.
Степень адгезии пленки к основанию, тоже можно померить с помощью аппаратуры. Все замеры дают возможность вовремя корректировать ход технологического процесса.
материалы по теме
Эпоксидные порошковые краски
Эпоксидные лакокрасочные материалы за время своего развития получили хорошую репутацию и на сегодняшний день имеют большую популярность как среди специалистов, так и среди простых людей, не каждый день сталкивающихся с ремонтными или строительными работами. Эпоксидными красками называются те краски, основным компонентом состава которых является эпоксидная смола.
Ультрафиолетовое отверждение
Лакокрасочная промышленность выпускает широкий ассортимент материалов: лаки, краски, эмали, грунтовки, растворители.
Если проанализировать рынок лаков и красок по всему миру, то можно убедиться, что из-за ужесточения экологических законов в большом количестве государств, снижается изготовление и использование лаков и красок, которые разбавляют органическими растворителями и которые производят с применением токсичных веществ.
Растет спрос на порошковые краски в нашей стране
Мировая популярность порошковых покрытий ежегодно удваивается. Для нашей страны это новый рынок, в текущем году потребность в порошковых красках в государстве достигнет практически пяти тысяч тонн, уверен Сергей Штепа, генеральный директор предприятия «Метаклэй».