+38 (057) 728-01-99 +38 (067) 520-50-00 Перезвонить Вам?

Технология порошковой покраски металла

Порошковая покраска металла – действенный метод, который позволяет получить прочный, стойкий к внешним воздействиям (экстремальным температурам, агрессивным средам и ультрафиолету) и долговечный слой защитно-декоративного слоя.

полимерные краски

Промышленный процесс порошковой покраски: основные сведения

В качестве красящего материала используются полимерные порошки. Для их использования всегда требуется промышленное оборудование для нанесения слоя, полимеризации, транспортировки и других технологических операций.

Основные технологические этапы порошковой покраски:

  • начальная подготовка поверхности;
  • грунтовка;
  • непосредственно нанесение порошка;
  • полимеризация;
  • рекуперация;
  • финальный контроль качества.

Обработка поверхности

Начальная подготовка поверхности – чрезвычайно важная для обеспечения комплекса эксплуатационных характеристик операция. Главная задача – удалить любые дефекты и загрязнения, которые могут ухудшить сцепление слоев и, как следствие, снизить антикоррозионные и другие качества изделия. В современном производстве применяют:

  • обезжиривание;
  • удаление окисных пленок ;
  • нанесение конверсионного слоя.

Первый этап обязателен всегда, остальные выбираются (или игнорируются) в зависимости от состояния поверхности.

Обезжиривание с параллельной очисткой производится механическим или химическим путем. Инструмент для первого – щетки или диски. Для тонких и ответственных изделий применяют притирка тканью с растворителем.

При химическом методе используют щелочные, кислотные или нейтральные вещества, предназначенные для конкретных загрязнений. В зависимости от размеров заготовки под покраску и состава оборудования применяют погружение в емкость или струйную подачу жидкости. Преимущество последнего варианта – в быстроте и лучшем качестве растворения «грязи», недостаток – необходимость для сбора жидких веществ и их несколько больший расход.

обработка поверхности

Для удаления различных окислов применяют абразивную или химическую очистку. В первом случае часто используют дробеструйные установки. Они под давлением подают техническую дробь, песок, другие металлические гранулы, скорлупу ореха и т.п., которые ударяются о поверхность с большой скоростью и откалывают окалину.

Абразивная очистка отличается высоким качеством, но имеет ограничения: при большом диаметре дроби или толщине изделия менее 3 мм высок риск образования шероховатостей. Рациональнее применять травление растворами на основе серной, фосфорной, соляной, азотной кислот или едкого натра. Составы не только растворяют окислы, но благодаря наличию ингибиторов в дальнейшем замедляют окислительные процессы на уже обработанных участках. Нужно помнить, что после очистки химическими средами обязательно промывание изделия, а также оборудование системы травления эффективными очистными сооружениями.

Нанесение специального конверсионного слоя применяется тогда, когда важно полностью исключить попадание влаги и посторонних загрязнителей в зону сцепления – исключить отслаивание покрытия при эксплуатации. Задача фосфатирования и хроматирования сходна: тонкий слой неорганической краски защищает металл от коррозионного воздействия и, параллельно, улучшает взаимную адгезию слоев. Для стали применяют фосфаты железа, для алюминия — фосфаты хрома или хроматирование. Наиболее эффективным (но и самым сложным и дорогим) считается использование фосфата цинка, который улучшает качество сцепления в несколько раз.

Важной стадией подготовки поверхности является пассивирование – обработка соединениями хрома и нитрата натрия, которые замедляют образование вторичных окислов. Операция может производиться после обезжиривания или фосфатирования (хроматирования).

Нанесение грунтового покрытия

По окончании начальной подготовки поверхности на нее незамедлительно наносят сой грунта. Его задача – увеличить защитные характеристики и обеспечить хорошее сцепление порошковой краски с изделием. Различают пассивную и активную антикоррозионную защиту. Для стальных и алюминиевых изделий, используемых в относительно «мягких» условиях (например, внутри помещений) традиционно применяется эпоксидный грунт, прочная пленка которого имеет хорошую химическую и механическую стойкость.

Активная защита нужна для стальных конструкций, расположенных на открытом воздухе. Эпоксидный цинкосодержащий грунт интересен тем, что, если даже возникнет (вследствие повреждений) локальный очаг коррозии, состав не даст ему распространиться на примыкающие зоны.

нанесение грунтового покрытия

Нанесение порошковой краски

Подготовка поверхности и ее грунтовка проводятся на участке предварительной обработки. Затем (после сушки в камерах и охлаждения) направляется непосредственно на участок порошковой покраски. Существует несколько различных технологий, которые отлаются способом подачи порошка на металл и обеспечение его окончательной полимеризации.

По классической схеме применяют проходные или тупиковые камеры напыления. В первых подача и выдача происходит с разных сторон, во вторых – с загрузкой и выгрузкой с одного края (что уменьшает производительность). Ключевая задача камер заключается в том, чтобы не просто обеспечить нанесение порошка, но и уловить те частицы, которые оказались «лишними» (не сцепились с металлом) для их повторного применения.

нанесение порошковой краски

Современные производства оснащены автоматическими камерами покраски, в которых операция занимает считанные секунды и не требует активного участия человека. Самый простой и распространенный способ – путем электростатического напыления. Его суть в том, что частица порошка придают заряд. Происходит это с помощью специальных пульверизаторов или аппликаторов:

  • порошок засыпается в емкость-питатель;
  • подаваемый под давлением воздух переводит твердые фракции во взвесь – так называемый «кипящий слой»;
  • с помощью эжектора (воздушного насоса) происходит отбор из питателя и разбавление воздухом до нужной концентрации;
  • при подаче в напылитель порошок получает заряд.

Частицы могут заряжаться электростатическим полем (от внешнего источника питания через коронирующий электрод) или трибостатически – за счет трения о стенки турбины напылителя. Независимо от метода дальнейший ход процесса одинаков. При попадании в камеру с заземленной (нейтральной заготовкой) порошок электростатическим полем притягивается к обрабатываемой поверхности.

Достоинством классического электростатического метода является более высокая скорость, недостаток – сложности с получением равномерного слоя на изделиях сложной конфигурации: за счет большого заряда частицы будут стремиться массово оседать на «выпуклых» зонах.

Трибостатический метод предполагает нанесение порошка с помощью сжатого воздуха. Мало того, что он дешевле (не требует высоковольтного оборудования), так еще и, за счет меньшей электризации и «обтекания» добиться сплошной равномерной покраски металлических изделий с конфигурациями любой сложности. Плата за гарантию качества – меньшая в 1,5-2 раза скорость.

Система рекуперации

Все камеры для нанесения порошковой краски обязательно оснащаются системами рекуперации, которые выполняют две важные функции: улавливают избыточный порошок для его повторного использования и не допускает проникновения мелких твердых фракций в зону присутствия персонала.

Наиболее часто применяют двухступенчатые системы рекуперации. Вначале располагается пылеотделитель, затем – фильтры. Такой подход позволяет подать обратно в питатель до 98% не осевшего на поверхность детали порошка. При этом прошедший через фильтры грубой и тонкой очистки воздух подается обратно в камеру, что позволяет снизить затраты на нагрев.

система рекуперации

Этап полимеризации

Нанесение порошка на поверхность еще не гарантирует надежность защитного слоя. Окончательное формирование покрытия производится в специальных печах. Существует большое множество различных конструкций (электрических, газовых, мазутных и т.д.), однако по принципу действия они одинаковы: представляют собой агрегат с внутренней камерой (наподобие сушильного шкафа) с электронными системами регулировки. В зависимости от состава применяемого порошка и особенностей металла выбираются температура и время нагрева для качественного оплавления краски в пленку (полимеризации), ее дальнейшего отвержения и финального охлаждения с нужной скоростью.

Все печи для полимеризации делятся на горизонтальные и вертикальные, тупиковые и проходные. Традиционно плавление порошка происходит при 150-220 градусах, полимеризация длится порядка 15-30 минут. При этом важно обеспечить равномерность прогрева всей плоскости для недопущения «критических зон».

Не вдаваясь в технические сложности, процесс можно представить так:

  • изделие помещается в печь;
  • при росте температуры начинается переход порошка в вязкое состояние;
  • некогда твердые частицы сплавляются между собой в сплошную пленку (воздух при этом вытесняется);
  • при дальнейшем повышении температуры жидкая краска проникает в поверхность металла (сцепляется с грунтом) – происходит адгезия;
  • при снижении температуры происходит затвердевание и формирование окончательного комплекса эксплуатационных характеристик: структуры, внешнего вида, стойкости и механической прочности.

Особенности процесса полимеризации напрямую зависят от вида детали. Массивные изделия прогреваются медленней, чем тонкостенные, поэтому степень нагрева и скорость обработки повышают до окончательного формирования защитного слоя. Отвердение (остывание тоже более медленное) проводят при пониженных температурах достаточно длительное время. Окончательное остывание производят на воздухе.

печь для полимеризации

Комплексный контроль качества полимерной покраски

Современные производители жестко контролируют качество процесса порошковой покраски на всех этапах. С этой целью применяются различные современные датчики, приборы и контрольно измерительные системы, которые обеспечивают контроль и регулировку:

  • параметров электростатического или воздушного нанесения;
  • степени нагрева для полимеризации (термографы);
  • степени адгезии к металлу (адгезиметры);
  • толщины слоя краски (различными видами толщиномеров);
  • механических и других параметров (различными неразрушающими методами).

Подобный подход позволяет оперативно реагировать на возможные изменения технологического процесса и полностью исключить брак. Это особенно важно по причине, что исправить локальный дефект при порошковой покраске невозможно – потребуется полная перекраска изделия.

Ключевые преимущества порошковой покраски

В сравнении с использование обычной краски (с использованием растворителей) порошковая покраска имеет ряд существенных преимуществ:

  • формирование высокого класса покрытия «в один слой»;
  • полная безопасность для человека и экологичность;
  • отличный комплекс прочностных и других эксплуатационных качеств;
  • широкий выбор глянцевых и матовых цветов и оттенков (согласно шкале RAL) с возможностью получения различных декоративных эффектов;
  • долговечность в несколько десятилетий;
  • быстрота покраски (2-3 часа);
  • высокая пожарная безопасность.

окончательная покраска

Подводя итоги

Классическая полимерная покраска состоит из трех этапов:

  • подготовки поверхности;
  • нанесения порошка;
  • окончательной полимеризации.

Необходимость в специализированном оборудовании огранивает область применения технологии только промышленными условиями. Габариты печей и других механизмов и агрегатов также определяют возможности того или иного предприятия по весу, размерам и конфигурации обрабатываемых изделий.

Жесткий контроль на каждом этапе позволяет обеспечить высочайший комплекс важных для потребителя прочностных, защитных и декоративных свойств. Возможность повторного использования материалов делает порошковую окраску практически безотходной и, как следствие, предельно доступной по цене.

Чуть ли не единственный недостаток – при повреждении (чаще всего механическом) определенного участка восстановить его «до начального вида» можно только путем полной перекраски изделия.