Порошковая окраска (порошковая покраска)
История
Технология порошковой окраски (нанесения полимерных покрытий) – это самый современный метод покраски, который широко используется во всём мире. Первый раз этот метод применялся в 1967 году в Австралии. В Советском Союзе она получила распространение в начале 80-х годов прошлого столетия. В те времена собственной “порошковой” линией могли похвастаться лишь предприятия-гиганты. В СССР такое оборудование почти не производилось, импортное “железо” стоило баснословно дорого. Да и сама технология (по крайней мере, тот ее вариант, который был доступен советским предприятиям) была достаточно дорогой, энерго- и трудоемкой.
Сегодня способы порошковой окраски усовершенствованы. По словам специалистов, нанесение порошковой краски по нынешней технологии обходится в 5-10 раз дешевле, чем раньше. Поэтому в мире “сухая” покраска постепенно вытесняет “жидкую”.
Чаще всего “порошковые” линии устанавливают у себя предприятия, выпускающие какую-нибудь металлическую продукцию. Они красят, главным образом, изделия собственного производства. Но фирм, занимающихся исключительно покраской, тоже немало. Есть предприятия, которые заказывают металлоизделия в одной фирме, покраску — в другой, а сами торгуют готовыми изделиями.
Некоторые из существенных преимуществ порошковой окраски:
1. Готовность к применению.
Порошки готовы к немедленному использованию. Их не надо смешивать с другими веществами, такими как растворители или катализаторы. Таким образом можно сэкономить время процесса и складские площади.
2. Повышенная пожаробезопасность.
Так как для использования порошка не требуются растворители , снижается риск возгорания, позволяя экономить на выполнении нормативов пожарной безопасности и уменьшать выплаты по страхованию. На порошки не распостраняются нормативные акты, которые регулируют правила хранения легковоспламеняющихся веществ.
3. Не нужны дорогие растворители – не наносится вреда окружающей среде.
При использовании порошка не требуются растворители, которрые в обычных жидких красках составляют 70%. Растворители, которые во время использования и сушки испаряются, не регенерируются, и многие страны мира в последнее время принимают законодательные меры для запрета вывода их в атмосферу, поэтому в некоторых случаях требуется установка оборудования для уничтожения растворителей.
4. Отсутствует проблема уничтожения неиспользованной краски.
При окрашивании жидкими красителями используются очищаемые водой покрасочные камеры с распылителями. Неиспользованную краску обычно растворяют в воде и сливают прямо в выводную трубу, либо в специальные резервуары. В случае порошковой окраски такая проблема не актуальна, в результате снижаются затраты.
5. Не засоряется воздух.
Порошок, не использованный в процесе покраски моментально выводится назад в систему, что предотвращает засорение воздуха.
6. Существенно уменьшается вредное воздействие на организм человека.
Так как порошок не выделяет характерных для растворителей паров, существенно снижается раздражение дыхательных путей. Любая жидкая краска при попадании на кожу смывается сначала растворителем, затем горячей водой с мылом. В отдельных случаях используются промышленные средства для мытья рук. Эти процедуры могут вызвать раздражение кожи. При порошковом окрашивании такая проблема отпадает, так как порошок легко сдувается или смывается тёплой водой.
7.Снижается время покраски изделий.
Процесс порошковой окраски длится всего 10-15 минут в зависимости от температуры обжига. Так как не используются растворители, не требуется время для просушки, и окрашенное изделие можно незамедлительно ставить в печь.Таким образом достигается заметная экономия времени и производственных площадей.
8. Экономия электроэнергии.
Существенно снижаются затраты на процессе обжига. Вследствие отсутствия растворителей, не тратится энергия на их испарение и удаление паров.
9. Простое исправление дефектов покраски.
Испорченные или не полностью прокрашенные места перед обжигом легко исправить, накладывая дополнительный слой покрытия, либо удаляя краску и перекрашивая.
10. Отличное прокрашивание углов.
Используя порошковую окраску по сравнению с традиционными методами покраски существенно снижается или даже полностью исключается появление разрывов слоя краски. Достигается полное прокрашивание поверхности, и особенно углов, тем самым предотвращая возникновение коррозии.
11. Меньшая потребность в вентиляции – меньше затраты.
В камерах напыления циркуляция воздуха не имеет того значения, как при использовании красок на базе растворителей, в итоге снижаются затраты на вентиляцию и подогрев воздуха в рабочей зоне. При уменьшении циркуляции горячего воздуха уменьшается также количество пыли и операторы будут дышать менее сухим воздухом.
12. Использование 98% краски.
Потери при порошковой окраске менее 2%. Краску, собранную в процессе очистки оборудования можно использовать повторно, достигая 98% утилизации. Теоретически 1 кг. порошка может покрыть 13 м2 поверхности слоем в 50 микрон.
13. Контроль за толщиной покрытия.
По сравнению с традиционным методом окрашивания порошковая окраска позволяет достичь равномерного и при необходимости более густого слоя покрытия уже при первой покраске.
14. Доступен широкий спектр типов краски.
Порошковое окрашивание позволяет выбирать любые фактуры – глянцевые, декоративные, антикоррозийные с равномерным прокрашиванием углов.Также возможны полуматовые, матовые, металлик и другие поверхности.
15.Минимальное обучение персонала.
На обучение персонала требуется намного меньше времени, чем при традиционной покраске.
16. Отпадает проблема защиты поверхностей, не требующих покраски.
Поверхности, которые не планируется красить, перед обжигом легко очищаются от порошка, таким образом экономится время покраски.
17. Подготовка поверхности перед покраской.
Обычно предварительно достаточно провести химическую очистку изделия или очистку трихлорэтиленом. Чтобы достичь максимальной устойчивости к коррозии и вредному воздействию среды, желательно провести фосфатирование поверхности (фосфатами железа или цинка).
18. Высокая степень чистоты.
Порошковая окраска – процесс более чистый, чем окраска обычным красителем. Уход за кабинами напыления очень прост – содержащиеся в воздухе частицы порошка оседают вниз и собираются пылесосом.
19. Меньшие затраты на оснащение.
Оснащение для порошковой окраски, как автоматическое, так и мануальное очень удобно в управлении, и его использование значительно дешевле, чем при многослойной жидкой покраске или однослойной покраске в электрическом поле.
20. Меньше затраты на упаковку окрашенных изделий.
Химическая и механическая устойчивость порошкового покрытия намного выше по сравнению с жидкой покраской.Таким образом экономятся средства на упаковке для транспорировки окрашенныхизделий.
21. Возможна покраска неметаллических изделий.
Возможно напыление на неметаллические поверхности и некоторые термореактивные вещества, которые способны выдержать температуру обжига, например стекло и др.
22.Экономия складских площадей.
Хранение порошка требует намного меньших площадей, чем для жидких красителей, таким образом идёт экономия в арендной плате.
23. Порошковая краска практически не выделяет летучих органических соединений.
24. Порошковой краской можно нанести более густой слой, чем жидкой краской, притом без разводов и подтёков.
25. Избытки порошка после покраски можно использовать вторично, достигая тем самым почти 100% утилизации.
26. Порошковое покрытие в сравнении с жидкой покраской имеет меньше очевидных различий между вертикально и горизонтально окрашенными изделиями.
27. С помощью порошковой окраски можно достичь спецэффектов, недоступных при традиционном окрашивании.
Порошковой краской можно покрыть такие разнообразные предметы, как гриль, сушилки дла одежды, кофейные автоматы, газовое и электрическое оборудование, микроволновые печи, бойеры и т.д.
28. В результате порошковой покраски изделие имеет привлекательный внешний вид и долговечную высококачественную поверхность.
Некоторые недостатки порошковой окраски:
Основным недостатком порошковой технологии можно считать температуру, при которой оплавляется порошок, — 150-220°С. При такой высокой температуре невозможно красить пластиковые или деревянные изделия. К недостаткам также можно отнести сравнительно крупные разовые капиталовложения и “ограниченную универсальность” оборудования: маленькая покрасочная камера не позволит красить большие детали, печь, рассчитанная на крупные изделия, потребит слишком много энергии при обработке маленьких изделий.
Маркетинг
Порошковую краску можно наносить если не на все, то на очень многое: на диски колес и кузова автомобилей, на торговое оборудование, металлические части мебели, металлочерепицу, алюминиевые профили (оконные и т.п.), на трубы для водо- и газопроводов, электрошкафы, велосипедные рамы, спортивные тренажеры, корпуса компьютеров, холодильники, дорожные знаки и многое другое. Поэтому и заказчиков необходимо искать среди производителей упомянутых изделий. Оптимальный вариант — наличие одного-двух крупных и постоянных заказчиков.
Обычно пункт порошковой покраски создается под какую-нибудь конкретную продукцию. Под нее подбирается и оборудование. А размеры установленного оборудования, в свою очередь, четко очертят круг клиентов.
Наиболее вероятные клиенты:
- производители всего того, что должно долго сохранять приятный вид под открытым небом (это может быть металлическая черепица, стеновые покрытия, алюминиевый оконный профиль, кованые изделия, уличные светильники, системы водостока и т.д.);
- производители того, что эксплуатируется под крышей, но достаточно жестоко, а внешний вид терять не должно (прежде всего, речь идет о металлической мебели и торговом оборудовании).
Технология
Технологическую цепочку покраски изделия порошковыми красками условно можно разделить на следующие этапы:
- подготовка изделия к покраске;
- напыление порошка на деталь в камере напыления;
- оплавление и полимеризация порошкового покрытия в печи.
Теперь по порядку и более подробно
Первый этап — подготовка поверхности. Необходимо предварительно удалить с поверхности смазку и полностью очистить от ржавчины и прочей грязи.
На небольших предприятиях деталь обезжиривают уайт-спиритом или специальными моющими растворами вручную, тряпочками. При больших объемах производства изделие обрабатывают песком или мелкой стальной дробью в специальной камере.
Еще один этап подготовки изделия к покраске — химическая обработка. Деталь промывают в особых ваннах или душевых специальными препаратами, содержащими фосфаты железа или цинка. Фосфатируют стальные и чугунные изделия, для алюминия и его сплавов применяют метод хроматирования. Все эти процессы необходимы для того, чтобы впоследствии полимерное покрытие на основе порошковой краски имело лучшую адгезию (сцепление) с поверхностью и сама окрашенная поверхность служила дольше (особенно важно подготовить изделия, которые будут эксплуатироваться на открытом воздухе). Фосфатирование, по словам специалистов, увеличивает сцепление краски с поверхностью в 2-3 раза.
Второй этап — напыление порошковой краски, которую наносят на подвешенную деталь в специальной камере либо ручными пистолетами, либо специальными автоматическими манипуляторами. Сначала порошковую краску просеивают через вибросито и засыпают в бункер. Затем компрессор подает туда предварительно подготовленный осушенный сжатый воздух. Под воздействием воздуха краска начинает “кипеть”. Эжекторный насос забирает из контейнера воздушно-порошковую смесь и подает ее на напылитель. При помощи пистолета-напылителя порошковая пудра заряжается (т.е. приобретает электростатический заряд) и наносится на поверхность детали. Краска, не налипшая на деталь, улавливается специальной системой фильтров и используется повторно.
Третий этап — оплавление и полимеризация (еще одно название — формирование поверхности). В специальной печи в течение 15-30 мин при температуре 150-220оС порошковая краска плавится и/или полимеризуется (образует пленку).
Точка зрения на перспективу
Сегодня многие предприятия, выпускающие продукцию из металла, стараются красить свои изделия порошковой краской. Традиционная технология покраски потихоньку отходит на второй план. У нас этот вид бизнеса только-только становится на ноги, правда, развивается он быстрыми темпами. За рубежом 60-70% изделий покрывают порошковыми красками.
Оборудование
Напылители. Суть процесса нанесения порошковых красок заключается в следующем: заранее заземленное изделие покрывают положительно или отрицательно заряженными частицами краски. Порошок заряжается и наносится на поверхность при помощи напылителей. Их еще называют пульверизаторами, пистолетами, аппликаторами.
Напылители бывают двух видов: трибостатические и электростатические. При трибостатическом способе напыления частицы порошка получают заряд в результате их трения о стенки турбины напылителя, а при электростатическом — от внешнего источника электроэнергии (коронирующего электрода).
Трибостатический напылитель прост, надежен, дешев и сердит; электростатический — более сложен. Он может быть оснащен даже микропроцессором.
Целесообразно использовать и трибостатический, и электростатический пистолеты. Почему? Электростатическим пульверизатором сложно задуть краску в уголки фигурного изделия, трибостатический пистолет ничем “не брезгует” и свободно красит все подряд. Но он обеспечивает низкую степень электризации, поэтому его производительность в полтора-два раза меньше производительности электростатического.
Камеры для напыления порошковых красок. Основное назначение камеры — улавливание порошковых частиц, не осевших на изделии. Камера — это не просто ящик, а целый комплекс, оснащенный системой фильтров (со встроенными средствами очистки), бункерами, виброситом, циклоном и эжектором обратной подачи, вытяжным вентилятором, контроллером и т.д. Комплекс может быть дополнен блоком подготовки подаваемого воздуха.
Существуют камеры с автоматическим напылением краски. Деталь помещают в камеру, а специальные пистолеты-манипуляторы наносят порошок за считанные секунды.
Камеры бывают тупиковые и проходные. В тупиковых красят малогабаритные изделия, а в проходных — длинномерные.
Печь оплавления и полимеризации. Назначение ясно из названия. С виду печь — это обычный сушильный шкаф, но с электронной начинкой. При помощи пульта управления печке можно приказать, чтобы она работала в определенном температурном режиме, отсчитывала время, автоматически отключалась при завершении процесса и т.д. Печи бывают разными. Одни работают на электричестве, другие — на природном газе.
Транспортная система. Она уместна только при больших объемах покрасочного производства и/или при обработке длинномерных и крупногабаритных деталей. Принцип действия: в камеру напыления и печь изделия подают на подвесках конвейера или специальных тележках, которые передвигаются по рельсам.
Дополнительное оборудование. Основной парк оборудования покрасочного пункта целесообразно дополнить линией подготовки воздуха и промышленным пылесосом. Линия подготовки воздуха включает в себя компрессор и блок, который очищает воздух от различных примесей, масел и сушит его.
Пылесос экономит время при чистке фильтров и переходе с одного цвета порошка на другой. Если пылесоса нет, то такой переход растягивается на полдня, если есть — максимум на два часа. Кроме того, пылесосное ухаживание продлевает жизнь фильтрам. Подойдет любой промышленный пылесос.
Блиц-интервью с производителем оборудования
Вопрос: Порошковая покраска — это технологическая новинка?
Ответ: Нет, что вы. В мире она известна уже более 40 лет. В Восточной Европе, в частности в Польше, в свое время был бум порошковой технологии: везде открывались покрасочные участки. Теперь этот бум докатывается и до нас. Раньше существовали мощные специализированные покрасочные линии на крупных заводах, выпускавших оборудование для железнодорожников, электротехнической промышленности... Центром порошковой технологии в Советском Союзе считался Ленинград. Первым производителем порошковых красок в СССР был завод “Пигмент”.
Вопрос: А каковы перспективы этой технологии?
Ответ: В нашей стране промышленность до сих пор не перешла на современную мировую технологию покраски изделий. Но если судить по динамике заказов на оборудование, то порошковое дело сегодня развивается интенсивно. В будущем многие виды продукции иначе как порошковой краской покрывать не будут. Это гораздо выгоднее, экологически чище и долговечнее, чем традиционная покраска. Тем более что в настоящее время технологии производства порошковых красок и оборудования для их нанесения достаточно высоки.
Вопрос: Насколько совершенны современные нормативы в области порошковых красок?
Ответ: Насчет ГОСТа, куда входят все виды полимерных покрытий, могу сказать только одно: он безнадежно устарел. У государства просто нет средств на разработку новых стандартов.
Краски
В зависимости от вида основы (связующей смолы) порошковые краски делятся на эпоксидные, полиэфирные и эпоксидно-полиэфирные (или эпокси-полиэфирные).
Эпоксидные и эпоксидно-полиэфирные краски обладают высокой химической стойкостью и отличными механическими свойствами: эластичностью, ударной прочностью. Их применяют для покраски изделий, которые используются в основном в помещении.
Порошки на основе полиэфирных смол устойчивы к воздействию солнца, воздуха и воды. Поэтому ими красят различные дорожные знаки, стойки, рекламные щиты и т.д. Есть еще полиуретановые, акриловые, полиэтиленовые краски, но для широкого рынка это экзотика.
Фактура покрашенной поверхности определяется типом порошка, ибо порошки (и, соответственно, поверхности) бывают еще и глянцевые, полуглянцевые, полуматовые, матовые, шагрени, антики и пр. В производстве используются импортные порошковые краски производства Pulver (Турция), Teknos (Финляндия), Bekker, DuPont Powder Coatings (Франция) и др.
