Технология порошкового окрашивания.
Типовой технологический процесс получения покрытий из порошковых красок включает три основные стадии:
• подготовка поверхности,
• нанесение порошкового материала,
• формирование покрытия - полимеризация (запекание).
Качество покрытий зависит от строгого соблюдения технологических режимов всех стадий процесса.
Подготовка поверхности
1. Детали, на которые наносят порошковые покрытия, должны быть предварительно подготовлены, обладать ровной поверхностью без окислов, ржавчины и т.п. Для подготовки поверхности пригодны как сухие, так и мокрые способы очистки - обезжиривание, удаление оксидов, а при жестких условиях эксплуатации нередко дополнительно наносят конверсионные покрытия. В качестве обезжиривающих веществ применяют органические растворители, водные моющие (щелочные и кислые) растворы и эмульсии растворителей в воде (эмульсионные составы). Органические растворители (уайт-спирит, нефрас, ацетон) из-за вредности и огнеопасности применяют для обезжиривания способом ручной протирки изделий ограничено, главным образом при окрашивании небольших партий.
2. Основной промышленный способ обезжиривания связан с использованием водных моющих составов - концентратов. Моющий раствор получают путем растворения моющих средств-порошков в требуемом количестве воды. Обезжиривание проводят при 40-80 градусов по Цельсию продолжительностью по времени при окунании 5-20 мин, при распылении 1-5 мин. Этот способ приемлем для обработки как черных, так и цветных металлов.
3. Щелочное обезжиривание требует специального оборудования, предусматривающего не только обработку изделий моющим составом, но и последующую их промывку и сушку, также необходимы очистка и утилизация сточных вод, поэтому не для всякого покрасочного цеха это приемлемо.
4. Способы обезжиривания, не связанные с применением химикатов. Например, пароводоструйный (обработка поверхности пароводяной струей с температурой 90-100°C и давлением 0,5-2,0 Мпа) и термический (нагревают изделия с масляными и жировыми загрязнениями до 400-450°C) способы. Термический способ обработки используют при окрашивании труб. Для удаления оксидов (очистка поверхности от ржавчины, окалины, старых покрытий) в основном используют механические (струйная абразивная обработка) или химические способы (растворение или отслаивание оксидов с помощью кислот в случае черных металлов, с помощью щелочей в случае алюминия и его сплавов).
5. Нанесение конверсионных покрытий преследует цель улучшить защиту изделий, сделать ее более надежной. Наиболее распространено фосфатирование черных металлов и оксидирование цветных, в первую очередь, алюминия и его сплавов. Эти способы используют преимущественно для изделий, эксплуатирующихся вне помещения и в условиях переменной влажности и температуры. При фосфатировании чаще всего используют цинкосодержащие фосфатирующие концентраты. Фосфатирование обычно проводят струйным способом в агрегатах мокрой очистки при температуре 50-60°C, продолжительностью обработки 1,5-2,5 мин. Химическое оксидирование обычно проводят соединениями, содержащими хром, поэтому операцию называют хроматированием. Химическое оксидирование проводят при 20-30°C продолжительностью 5-30с. Толщина оксидных покрытий обычно не превышает 1 мкм.
6. Завершающей стадией получения конверсионных покрытий, как и любых операций мокрой подготовки поверхности, является сушка изделий от воды. Ее проводят обдувкой горячим воздухом при 110-140°C.
Нанесение порошкового материала
Сущность процесса нанесения состоит в следующем:
• Полимерный порошок поступает из бункера в смеситель, где смешивается с воздухом в необходимой пропорции, регулируемой блоком вентилей (флюидизации).
• Смесь порошка и воздуха поступает в распылитель. В распылителе находится высоковольтный источник создающий высокое (до 100 кВ) напряжение на коронирущем электроде. Проходя мимо него, пылинки приобретают необходимый электрический заряд, благодаря которому, пролетая вблизи покрываемой детали, прилипают к ее поверхности.
Нанесение необходимо производить равномерно, уделяя особое внимание труднодоступным местам (углы, углубления, отверстия и т.д.). Слой должен быть достаточным, но не излишним. Для качественного окрашивания изделий сложно формы рекомендуется подбирать режимы высоковольтного источника или использовать технологию трибостатического нанесения.
Не прилипший порошок:
• уносится потоком воздуха в вытяжную вентиляцию
• проходя через циклон, он высаживается сначала на его внутренней поверхности, а затем осыпается вниз и собирается в накопительном бункере
• из бункера снова поступает на вторичное использование
• толщину слоя, его плотность можно регулировать параметрами высоковольтного источника.
Для исключения попадания порошка в рабочую зону запрещается работать без общей и локальной систем вентиляции!
Производительность работы определяется, в данном случае, наиболее трудоемкой и плохо поддающейся механизации операцией - завешиванием детали на оснастку (крючки, скобы и т.п.) и их установкой в кабину, а после нанесения слоя порошковой краски, завешивания в печи для запекания. Хорошие результаты дает использование "групповой" оснастки, когда в кабине и в печи устанавливаются сразу несколько деталей. Благодаря тому, что заряженные частицы порошка могут налипать с "тыла" и "флангов" наносить слой можно не со всех сторон, а с нескольких удобных для работы направлений.
Последовательность операций такова:
1. проверить качество подготовки поверхности деталей
2. завесить всю партию деталей на крючки и разместить на установленные возле кабин вешала
3. проверить наличие контакта между деталью и крючком
4. провести напыление порошка
5. после напыления детали на оснастке (с тем, чтобы не повредить напыленный слой) завешиваются на выкатываемые из печи тележки
6. тележки осторожно (чтобы не раскачать детали) закатываются в печь
Формирование покрытия - полимеризация (запекание)
Запекание следует проводить при температуре, указанной в технической документации (TDS - Technical Data Sheet) на используемую краску. Обычно она составляет от 160°C до 200°C. Время полимеризации так же указывается в техническом паспорте - от 10 до 20 минут. Крайне важно учитывать, что для полной полимеризации необходимо, чтобы сама деталь была нагрета до указанной температуры. Например, если в документации на краску указан режим запекания (полимеризации) 180°C / 10 минут, то необходимо что бы изделия нагрелись в печи до 180°C после чего выдерживают еще 10 минут. Время разогрева печи 0,5-4 часа (зависит габаритов и мощности печи, от массы изделий, теплоемкости деталей и величины температуры запекания).
При запекании деталей, окрашенных антикварными порошковые красками («антик») или красками с эффектом «шелк» или «кожа», требуется быстрый нагрев изделий – термо-удар. Для этого заранее разогревают печь до 230 °C-230 °C и помещают изделия в уже прогретую печь, это увеличивает скорость нагрева и создает терму-удар для лучшего раскрытия структуры краски.
ВАЖНО!!! Нарушение температурного режима приводит к неправильной полимеризации, нарушаются защитные свойства покрытия, его внешний вид. Если температура или время запекания ниже чем указаны в документации (не додержали) покрытие теряет адгезию – отстает от изделия, твердость - царапается, не формируется структура у структурных красок. При превышении режимов нанесения (температура или время выше чем указаны в документации) может происходить разрушение покрытия, изменение цвета, хрупкость при деформации.
Следует учитывать, что при запекании нагрев изделия может вызвать его коробление и деформацию, поэтому при переходе на новые изделия необходимо покрыть пробную партию для того, чтобы подобрать краску с оптимальным режимом запекания. Например, изделия из алюминия запекают при температуре на выше 180°C так как при более высокой температуре он начинает «газить». Температура и время запекания устанавливаются на пульте управления печи. После запекания изделие медленно остывает при комнатной температуре в течение примерно 10-15 минут. Окончательно свои физико-химические свойства покрытие набирает в течении 24-х часов с момента запекания.
Типовой технологический процесс получения покрытий из порошковых красок включает три основные стадии:
• подготовка поверхности,
• нанесение порошкового материала,
• формирование покрытия - полимеризация (запекание).
Качество покрытий зависит от строгого соблюдения технологических режимов всех стадий процесса.
Подготовка поверхности
1. Детали, на которые наносят порошковые покрытия, должны быть предварительно подготовлены, обладать ровной поверхностью без окислов, ржавчины и т.п. Для подготовки поверхности пригодны как сухие, так и мокрые способы очистки - обезжиривание, удаление оксидов, а при жестких условиях эксплуатации нередко дополнительно наносят конверсионные покрытия. В качестве обезжиривающих веществ применяют органические растворители, водные моющие (щелочные и кислые) растворы и эмульсии растворителей в воде (эмульсионные составы). Органические растворители (уайт-спирит, нефрас, ацетон) из-за вредности и огнеопасности применяют для обезжиривания способом ручной протирки изделий ограничено, главным образом при окрашивании небольших партий.
2. Основной промышленный способ обезжиривания связан с использованием водных моющих составов - концентратов. Моющий раствор получают путем растворения моющих средств-порошков в требуемом количестве воды. Обезжиривание проводят при 40-80 градусов по Цельсию продолжительностью по времени при окунании 5-20 мин, при распылении 1-5 мин. Этот способ приемлем для обработки как черных, так и цветных металлов.
3. Щелочное обезжиривание требует специального оборудования, предусматривающего не только обработку изделий моющим составом, но и последующую их промывку и сушку, также необходимы очистка и утилизация сточных вод, поэтому не для всякого покрасочного цеха это приемлемо.
4. Способы обезжиривания, не связанные с применением химикатов. Например, пароводоструйный (обработка поверхности пароводяной струей с температурой 90-100°C и давлением 0,5-2,0 Мпа) и термический (нагревают изделия с масляными и жировыми загрязнениями до 400-450°C) способы. Термический способ обработки используют при окрашивании труб. Для удаления оксидов (очистка поверхности от ржавчины, окалины, старых покрытий) в основном используют механические (струйная абразивная обработка) или химические способы (растворение или отслаивание оксидов с помощью кислот в случае черных металлов, с помощью щелочей в случае алюминия и его сплавов).
5. Нанесение конверсионных покрытий преследует цель улучшить защиту изделий, сделать ее более надежной. Наиболее распространено фосфатирование черных металлов и оксидирование цветных, в первую очередь, алюминия и его сплавов. Эти способы используют преимущественно для изделий, эксплуатирующихся вне помещения и в условиях переменной влажности и температуры. При фосфатировании чаще всего используют цинкосодержащие фосфатирующие концентраты. Фосфатирование обычно проводят струйным способом в агрегатах мокрой очистки при температуре 50-60°C, продолжительностью обработки 1,5-2,5 мин. Химическое оксидирование обычно проводят соединениями, содержащими хром, поэтому операцию называют хроматированием. Химическое оксидирование проводят при 20-30°C продолжительностью 5-30с. Толщина оксидных покрытий обычно не превышает 1 мкм.
6. Завершающей стадией получения конверсионных покрытий, как и любых операций мокрой подготовки поверхности, является сушка изделий от воды. Ее проводят обдувкой горячим воздухом при 110-140°C.
Нанесение порошкового материала
Сущность процесса нанесения состоит в следующем:
• Полимерный порошок поступает из бункера в смеситель, где смешивается с воздухом в необходимой пропорции, регулируемой блоком вентилей (флюидизации).
• Смесь порошка и воздуха поступает в распылитель. В распылителе находится высоковольтный источник создающий высокое (до 100 кВ) напряжение на коронирущем электроде. Проходя мимо него, пылинки приобретают необходимый электрический заряд, благодаря которому, пролетая вблизи покрываемой детали, прилипают к ее поверхности.
Нанесение необходимо производить равномерно, уделяя особое внимание труднодоступным местам (углы, углубления, отверстия и т.д.). Слой должен быть достаточным, но не излишним. Для качественного окрашивания изделий сложно формы рекомендуется подбирать режимы высоковольтного источника или использовать технологию трибостатического нанесения.
Не прилипший порошок:
• уносится потоком воздуха в вытяжную вентиляцию
• проходя через циклон, он высаживается сначала на его внутренней поверхности, а затем осыпается вниз и собирается в накопительном бункере
• из бункера снова поступает на вторичное использование
• толщину слоя, его плотность можно регулировать параметрами высоковольтного источника.
Для исключения попадания порошка в рабочую зону запрещается работать без общей и локальной систем вентиляции!
Производительность работы определяется, в данном случае, наиболее трудоемкой и плохо поддающейся механизации операцией - завешиванием детали на оснастку (крючки, скобы и т.п.) и их установкой в кабину, а после нанесения слоя порошковой краски, завешивания в печи для запекания. Хорошие результаты дает использование "групповой" оснастки, когда в кабине и в печи устанавливаются сразу несколько деталей. Благодаря тому, что заряженные частицы порошка могут налипать с "тыла" и "флангов" наносить слой можно не со всех сторон, а с нескольких удобных для работы направлений.
Последовательность операций такова:
1. проверить качество подготовки поверхности деталей
2. завесить всю партию деталей на крючки и разместить на установленные возле кабин вешала
3. проверить наличие контакта между деталью и крючком
4. провести напыление порошка
5. после напыления детали на оснастке (с тем, чтобы не повредить напыленный слой) завешиваются на выкатываемые из печи тележки
6. тележки осторожно (чтобы не раскачать детали) закатываются в печь
Формирование покрытия - полимеризация (запекание)
Запекание следует проводить при температуре, указанной в технической документации (TDS - Technical Data Sheet) на используемую краску. Обычно она составляет от 160°C до 200°C. Время полимеризации так же указывается в техническом паспорте - от 10 до 20 минут. Крайне важно учитывать, что для полной полимеризации необходимо, чтобы сама деталь была нагрета до указанной температуры. Например, если в документации на краску указан режим запекания (полимеризации) 180°C / 10 минут, то необходимо что бы изделия нагрелись в печи до 180°C после чего выдерживают еще 10 минут. Время разогрева печи 0,5-4 часа (зависит габаритов и мощности печи, от массы изделий, теплоемкости деталей и величины температуры запекания).
При запекании деталей, окрашенных антикварными порошковые красками («антик») или красками с эффектом «шелк» или «кожа», требуется быстрый нагрев изделий – термо-удар. Для этого заранее разогревают печь до 230 °C-230 °C и помещают изделия в уже прогретую печь, это увеличивает скорость нагрева и создает терму-удар для лучшего раскрытия структуры краски.
ВАЖНО!!! Нарушение температурного режима приводит к неправильной полимеризации, нарушаются защитные свойства покрытия, его внешний вид. Если температура или время запекания ниже чем указаны в документации (не додержали) покрытие теряет адгезию – отстает от изделия, твердость - царапается, не формируется структура у структурных красок. При превышении режимов нанесения (температура или время выше чем указаны в документации) может происходить разрушение покрытия, изменение цвета, хрупкость при деформации.
Следует учитывать, что при запекании нагрев изделия может вызвать его коробление и деформацию, поэтому при переходе на новые изделия необходимо покрыть пробную партию для того, чтобы подобрать краску с оптимальным режимом запекания. Например, изделия из алюминия запекают при температуре на выше 180°C так как при более высокой температуре он начинает «газить». Температура и время запекания устанавливаются на пульте управления печи. После запекания изделие медленно остывает при комнатной температуре в течение примерно 10-15 минут. Окончательно свои физико-химические свойства покрытие набирает в течении 24-х часов с момента запекания.
