Технология производства порошковых красок обеспечивает высокое качество и приятные цены. Способы порошковой окраски металла

Общая технологическая схема процесса производства производства порошковой краски включает в себя следующие этапы:
1 – подготовка и дозирование исходного сырья;
2 – смешение компонентов;
3 – экструдирование смеси (получение чипсов);
4 – измельчение чипсов;
5 – фасовка, упаковка, маркировка;
6 – контроль качества.
Контроль качества выделен в отдельный этап с определенной степенью условности. На самом деле этот этап разбивается на отдельные составляющие (подэтапы), которые являются обязательной (завершающей) частью каждого из этапов технологии.
Подготовка и дозирование исходного сырья. Этап начинается с получения исходного сырья на склад завода и его приемки. Сырье может поставляться в мешках или коробках, пластиковых емкостях объемом, мягких контейнерах (бигбегах) массой порядка 600 кг. При приемке сырья на складе проверяется целостность и внешний вид упаковки, соответствие количества и наименования сырья данным, указанным в транспортной накладной, номера партий сличаются с номерами в паспортах качества. После приемки необходимое для производства количество сырья с помощью различных устройств доставляется на участки дозирования, оставшаяся часть сырья хранится на складе. На участке дозирования также проводится визуальная оценка соответствия внешнего вида сырья определенным требованиям
Дозирование сырья выполняется на участках малого и большого премиксов согласно заданию на производство. Сначала на малом премиксе производится ручное взвешивание на весах отдельных компонентов ПК, содержание которых в рецептуре краски незначительно. Оператором пробивается и подписывается чек, на котором указывается цифровой код взвешенного компонента и его фактическое количество. Затем смесь с малого премикса передается на большой премикс.
Большой премикс позволяет дозировать компоненты рецептурного состава ПК в больших количествах. Поступившее со склада сырье с помощью механических устройств засыпается в отдельные бункеры. Оператором большого премикса выбирается соответствующий количеству загрузки чистый передвижной (на колесиках) контейнер, который устанавливается на напольных весах под бункерами. В определенной последовательности с контролем по весам отдельные компоненты пересыпаются из бункеров в контейнер (смесь от малого премикса – вручную). По окончании дозирования оператором пробивается и подписывается чек, в котором указывается номер компонента и его взвешенное количество. Далее контейнер с технологической картой и двумя чеками от премиксов перевозится на участок смешения.

Смешение компонентов. В зависимости от размера загруженного смесью передвижного контейнера операция выполняется промышленных смесителях (миксерах). Режим смешивания задается на таймере пульта управления. Для исключения перегрева на смесительную головку миксера подается охлажденная вода. По окончании смешения компонентов готовая смесь (шихта) в контейнере перевозится на участок экструзии.
Экструдирование смеси. Получение расплава краски в непрерывном режиме выполняется на специальном оборудовании, которое называется экструдер. Различные типы экструдеров отличаются друг от друга, в основном, производительностью. Условно экструдер можно разделить на два уровня: верхний и нижний.
Передвижной контейнер с готовой смесью с помощью механических устройств поднимается на площадку станции разгрузки (верхний уровень) и фиксируется на ней пневмозахватами. Оператор вручную открывает клапан контейнера, и шихта с помощью шнекового питателя начинает подаваться непосредственно в экструдер (нижний уровень). Проходя с регулируемой скоростью зону принудительного обогрева, шихта расплавляется и посредством шнеков самого экструдера уже в этом состоянии перемешивается до однородного состояния.
Горячий расплав (температура 110-130ºС) выдавливается из разгрузочного отверстия экструдера и стекает на охлаждающие цилиндры (валики) системы непрерывного охлаждения. Проходя между двумя цилиндрами, сплав раскатывается до вида ленты толщиной 0,5 – 1,5 мм, остывает и переходит в твердое состояние. Далее охлажденная лента через ленточный транспортер подается на дробилку, где происходит ее размельчение до состояния чешуек (чипсов) размером 10х10 мм. Принятие окончательного размера и вида чипсы принимают в системе измельчения.
Измельчение чипсов происходит на установке, в состав которой входят:
- турбовентилятор;
- импульсная мельница-классификатор;
- циклон с системой разгрузочных шлюзов;
- система тонкой очистки.
Турбовентилятор создает регулируемый поток воздуха, посредством которого чипсы переносятся в мельницу-классификатор, работающую по принципу ударно-центробежного измельчения. Далее поток воздуха направляет размолотый продукт в циклон и далее, через систему разгрузочных фильтров, на вибросито (для разных ПК размер ячейки вибросита может быть свой). На сите крупная фракция частиц отсеивается и возвращается на повторный размол в мельницу, а товарная фракция продукта подается на фасовку.
Из циклона воздух, содержащий порошковую пыль, поступает в систему тонкой очистки. Она представляет собой несколько рукавных фильтров, расположенных в одном корпусе. Проходя через рукавные фильтры, порошковая пыль осаждается на их поверхности, а очищенный воздух выбрасывается в атмосферу. Пыль из фильтров накапливается в пылесборнике и оттуда поступает в полиэтиленовые мешки. Мешки заменяются по мере наполнения.

Порошковая покраска металла – современный метод окрашивания и защиты поверхностей. Жидкое покрытие с частицами порошка наносится на окрашиваемую деталь. Частицы удерживаются на поверхности силой электростатического притяжения. При высокой температуре частицы мелкодисперсного порошка расплавляются и полимеризуются, образуя единое качественное покрытие.

Характеристика и сферы применения порошкового окраса

Порошковая краска – жидкий состав на базе полимерных смол с отвердителями и модификаторами текучести. Для цвета добавлены пигменты. Температура обработки в камере 200–250 градусов. Технология порошковой покраски применяется для изделий, способных выдержать без деформации температуру, при которой происходит запекание покрытия.

Наибольшее распространение технология получила:

• в промышленном производстве металлических изделий;
• в производстве строительных материалов.

Стекло, керамика, МДФ также окрашиваются по этому методу.

Порошковой краской покрывают широкий сегмент товаров и конструкций, в том числе:

• мебель, бытовую технику;
• медицинские инструменты, оборудование;
• спортивный инвентарь;
• листовой металл, алюминиевые профили.

Основные преимущества и недостатки порошковой покраски

Порошковая покраска хорошо защищает поверхность. Краска ложится плотным слоем, толщиной 35–250 мкм, количество пор меньше. Один слой заменяет 2–3 слоя обычной краски. Ровная прочная плёнка покрытия не царапается, не повреждается при транспортировке.

Технология производства работ позволяет собирать распылённую в воздухе краску для повторного использования. Потери красящего состава сведены к минимуму, составляют 1–4% общей массы. Процесс покраски металла несложный, нетрудоемкий, не требует большого количества работников. Эти факторы удешевляют стоимость нанесения на квадратный метр конструкции.

Коррозия металла, окрашенного таким способом, исключена. Металлические изделия не выцветают под солнечным светом, цвет, качество покрытия не меняется в любых погодных условиях. Разнообразная палитра имеет множество оттенков, воспроизводит сложные фактуры бронзы, гранита, серебра. Блеск варьируется от матового до глянца.

Порошковая краска поставляется производителем уже готовой к работе, растворитель не применяется. Детали под порошковую окраску не грунтуют.

К недостаткам порошковой покраски относятся:

• состав не колеруется, выбор идёт из готовой палитры оттенков;
• невозможность нанесения вручную, только в цеховых условиях на специальном оборудовании;
• при дефекте в покраске металла исправить отдельный участок невозможно, деталь перекрашивается целиком;
• материал металлической детали должен выдерживать 200–250 градусов, что не всегда возможно;
• габариты деталей зависят от габаритов камеры полимеризации.

Разновидность порошковой окраски

Покраска металла проходит в три стадии. По подготовленной поверхности наносится порошковая краска. После напыления красящего состава деталь отправляют в печь для полимеризации.

Для нанесения покраски необходимо следующее оборудование:

• Камера нанесения. Оборудована отсосами воздуха для сбора краски, возвращения её или утилизации.
• Пневматический пистолет-распылитель. Вместе с питателем образует инструмент для нанесения порошковой покраски.
• Питатель.
• Камера полимеризации. Создаёт достаточную для завершения процесса температуру.

Установка, состоящая из пистолета-распылителя и питателя, создаёт смесь красящего вещества с воздухом, образовывает факел, придаёт электрический заряд частицам краски. Форма факела зависит от установленного сопла пистолета. Заряженные частицы, оседая на обрабатываемой заготовке, удерживаются силой электрического притяжения.

Существующие способы наложения

Способы наложения по типу получения частицами заряда называются электростатическим и трибостатическим.

Электростатическим методом заряд сообщается коронирующим электродом под высоким, 20–100 тыс. В, напряжением. Электростатические установки более мощные, производительные. При снижении напряжения электрода увеличивается скорость воздушной струи.

Трибостатический эффект достигается трением частиц друг об друга и материал корпуса пистолета. Корпус пистолета для повышения трения изготавливают из фторопласта.

Трибостатические установки дешевле, производительность работы агрегатов меньше, чем у электростатических. Процент оседания частиц на детали ниже. Не все краски по металлу рассчитаны на зарядку трением, нужно выбирать специальные или использовать адаптирующие добавки. Детали пистолета изнашиваются и требуют замены. Трибостатическим способом удобнее обрабатывать детали сложной формы, пазы, углубления. Электростатический метод в таких условиях не эффективен, оставляет непрокрасы.

По составу смол смеси разделяют на три категории:

• эпоксидные краски;
• эпоксидно-полиэфирные составы;
• полиэфирные краски.

Эпоксидные порошковые покрытия

Эпоксидные краски по металлу прочные, стойкие к химическим веществам, маслу топливу. Грунтовка под них не требуется, сами могут быть грунтовочным слоем перед нанесением жидких порошковых окрасок. Толщина наносимого слоя до 500 мкм.

Эпоксидная краска не проводит электричество, за изоляционные свойства востребована в электротехнической, радиотехнической промышленности при окраске металла, требующей повышенных антикоррозионных свойств. Чёрные металлы, оцинкованная сталь фосфатируется, алюминий и алюминиевые сплавы хроматируются. Формируется ударопрочное покрытие с хорошей адгезией.

Эпоксидно-полиэфирные покрытия более декоративны. На их основе можно получать сложные фактуры под тисненую кожу, эффекты состаренной поверхности, широкую палитру оттенков металлика с разной степенью блеска. Недостатком эпоксидно-полиэфирного покрытия является сниженная стойкость покраски к атмосферным явлениям и слабое противостояние процессам коррозии металла.

Полиэфирные порошковые краски – атмосферостойкие, механически прочные, стойкие к истиранию покрытия. Высокая адгезия полиэфирных составов позволяет наносить покрытие на все виды металлов, включая лёгкие сплавы. Хорошо изолируют электричество. Вступая в реакцию со щёлочью, слой покраски разрушается.

Особенности технологии нанесения порошковой краски и полимеризация

Нанесение порошковой краски проходит в три этапа:

1. Подготовка поверхности. Включает в себя удаление загрязнений и нанесение дополнительных конверсионных покрытий для повышения защитных свойств и долговечности.
2. Нанесение покраски в покрасочной камере с использованием установки.
3. Полимеризация в печи при высокой температуре.

Химическое обезжиривание металла под покраску является обязательным. Остатки масла, химикатов или капли влаги могут вызвать пятна с изменением цвета, проколы, раковины. Заготовка осматривается на предмет наличия острых кромок, заусенцев, наплывов от сварных швов и .

Необходимо очистить поверхность от ржавчины и пыли. Придание дополнительных свойств фосфатированием поверхности, хроматированием или пассивированием зависит от требований к покрытию.

Камера для нанесения оборудуется системой рекуперации, возвращающей микрочастицы в питатель.

Температура отвердения каждого вида краски указывается производителем в сопроводительных документах и, как правило, составляет 180–200 градусов. Под температурой полимеризации понимают температуру поверхности заготовки, а не температуру рабочего режима печи.

Отвердение покраски в полимеризационной камере рекомендовано проводить при сниженных температурах и длительных сроках. Это позволит увеличить твёрдость и избежать таких дефектов покрытия, как шагрень и потёки.

Массивные металлические изделия рекомендовано прогревать заранее, чтобы срока нахождения детали в печи хватило для окончательного отвердения. Не допускается наличие пыли в помещении. Транспортировать металлическое изделие с неостывшей покраской запрещено.

Полимеры (олигомеры) используемые в данной технологии выпускаются в виде довольно крупных гранул или кусков, поэтому их необходимо измельчать. Это первая стадия технологии, с нее начинается процесс производства порошковых окрасочных материалов. Если технология требует использования тонкодисперсных порошков, то процесс измельчения в технологическом процессе отсутствует. Здесь применяют центробежные, вибрационные, вихревые, молотковые и другие мельницы. Процесс измельчения целесообразнее проводить при глубоком охлаждении, если полимеры эластичные. После чего материал просеивают через вибросита. Операция смешивания проводится, если диспергирование выполняется в расплаве, планетарными шнековыми мешалками. Диспергирование основной процесс технологии производства порошковых красок. Он может быть сухим или в расплаве.

Диспергирование в расплаве проводят на обогреваемых двухвинтовых экструдерах. Процесс происходит в непрерывном режиме с довольно большой скоростью при высокой вязкости всей обрабатываемой массы и температуре 100-140°с. Сухое диспергирование позволяет получить стабильные не расслаивающиеся смеси только, если компоненты близкие по полярности, при высокой степени дисперсности смешиваемых веществ и тому подобное. Такая технология производства порошковых красок применяется для получения красок на основе поливинилбутираля, этилцеллюлозы, эмульсионного полистирола. После диспергирования в расплаве происходит процесс окончательного измельчения полученной крошки (чипсов), и осуществляют его при помощи шлифовального диска или молотковой дробилки. Конечный же дисперсионный состав частиц порошковой краски зависит от метода ее нанесения при порошковой покраске .

Технология производства порошковых красок подразумевает использование высококачественного сырья, надлежащий контроль и соблюдение всех правил и норм производства для получения продукции повышенного качества соответствующей европейским и мировым стандартам. Тщательный контроль качества обеспечивает стабильность цвета и гранулометрического состава каждой партии порошковых красок. После окончательного просеивания, фасовки и упаковки хранить порошковую краску необходимо в сухом помещении в герметичной таре, чтобы она не поглощала влагу, и при температуре не выше 25°с, чтобы избежать спекания частиц.

Порошковая покраска это современный метод нанесения защитно-декоративных покрытий на различные поверхности, в качестве которых могут выступать:

• корпуса оборудования
• алюминиевые профили
• электротехнические шкафы
• заборы
• бытовые приборы и др.

Основой метода нанесения лакокрасочного покрытия с использованием электрического поля высокого напряжения является притяжение друг к другу частиц с противоположными электрическими зарядами.

Порошковые краски выступают в качестве первоначального продукта для изготовления полимерных покрытий. В составпорошковых красок входят несколько компонентов: пленкообразующие (твердые частицы) и разделяющая среда (воздух).

Порошковые краски классифицируют по следующим критериям: по цвету, по типу пленкообразователя(эпоксидные, полиэфирные, полиакрилатные, полиамидные и др.), по текстуре (шагрень, муар, антики, молотковые эмали, краски с эффектом под «кожу», «дерево» и др.) В зависимости от области применения и назначения существуютпорошковые краски для наружных и внутренних работ, для защиты труб, для получения химически стойких, антифрикционных, электроизоляционных и других покрытий.

Этапы технологического процесса получения порошкового покрытия:

• подготовка поверхности;
• нанесение порошковой краски;
• образование (полимеризация) покрытия.

От соблюдения технологических режимов в течение всего технологического процесса зависит насколько качественно будет выполнено покрытие. Технологический процесс индивидуален для каждого изделия - он должен учитывать условия использования изделия и конструкционный материал, из которого оно изготовлено.

Составляющие линиинанесения порошковой краски методом её распыления в электростатическом поле высокого напряжения:

1. Система подготовки поверхности

3.Камера для нанесения покрытия

4.Камера полимеризации

5. Транспортная система

1. Подготовка поверхности

Подготовка поверхности это важный этап в технологическом процессе. Требования к деталям, которые необходимоокрасить : отсутствие заусенцев, необработанных сварочных швов, брызг, прожогов, трещин и острых кромок. Кроме этого, поверхность должна быть сухой, чистой (без окалины и ржавчины), очищенной от всех загрязнений (консистентных смазок, масел и др.)

Изделие приводится в надлежащее состояние в установке для предварительной обработки, которая состоит из нескольких зон. Для химической очистки поверхности изделия от загрязнений применяются два метода: окунание в ваннах или распыление раствора в туннеле. В зависимости от материала после очистки следует травление, обезжиривание или фосфатирование.

2. Сушильная камера для удаления адгезионной воды

Сушильная камера для удаления адгезионной воды используется для удаления остатков влаги после того, как деталь прошла все стадии предварительной обработки. Данная камера напоминаетпечь полимеризации , но имеет более простую конструкцию и работает с температурами до 160 °C. Вариант сушки детали зависит от её типа, в некоторых случаях достаточно обдувки сухим воздухом из помещения.

3. Камера для нанесения порошковой краски

Работа даннойкамеры основывается на принципе электризации частиц, которые находятся в состоянии аэрозоля. Частицы заряжаются под воздействием внешнего поля. Существуют 2 метода, которые используются для нанесенияпорошковой краски в электрическом поле:

• Электростатический (частицы краски получают заряд от источника тока)
• Трибостатический (частицы получают заряд от трения)

В практике чаще используют электростатическое напыление. С помощью данного метода можно наносить различные порошковые материалы, например, эпоксидные, полиэфирные или полиуретановые. В свою очередь, трибостатический метод используется для нанесения эпоксидных красок, а для других необходимы специальные добавки. Электростатический метод является довольно производительным и позволяет получить покрытие хорошего качества. При данном методе можно использовать различные виды распылителей. Наиболее часто один канал служит для прохода порошковой краски, а другой - для прохода сжатого воздуха, который необходим для распыления. Зарядка порошка происходит в самом пистолете при 60-70 кВт. Давление воздуха на распылителе примерно от 0,8 до 1,5 МПа. Существуют определенные нормы, которым должен соответствовать сжатый воздух:

• содержание масла менее 0,01 мг/м³
• содержание влаги менее 1,3 г/м³
• содержание точек росы менее 7°C
• содержание пыли менее 1 мг/м³

Для распыления на пистолете могут быть использованы разные виды распылительных насадок. Толщина 1 слоя покрытия: 20-150 мкм.

Производитьраспыление порошковых красок надо в специальныхкамерах нанесения . По своей конструкциикамеры нанесения порошковой краски бывают различные, но во всех используется один и тот же принцип: частицы краски, которые не осели на поверхности детали, отсасываются с помощью вентилятора, а затем проходят через фильтр или циклон. Воздух, который был отработан и очищен выпускается, а частицы порошка остаются на фильтровальной поверхности, в качестве которой используется ткань или бумага. После этого краска, которая не осела собирается в ёмкость или же подаётся обратно в пистолет для распыления.

Если нужно поменять цвет краски, то обязательно надо почиститькамеру напыления или же поменять фильтр, а также продуть шланги для подачи краски.

Насколько полно краска осядет зависит от таких факторов, как удельный массовый заряд частиц, скорость движения воздуха вкамере нанесения , равномерность подачи краски, а также от размера и конфигураций окрашиваемой детали. Поэтому необходимо соблюдать требуемые параметры работы электростатическихустановок для нанесения порошковой краски , а также порошкового резервуара иокрасочной камеры .

Для стабильной работы электростатических распылителей следует поддерживать давление воздуха на входераспылителя 0,1 - 0,6 Мпа и напряжение на коронирующем электроде 60-80 кВт.

Обязательно нужно учитывать, что наиболее оптимальные параметры можно подобрать лишь экспериментальным путем, принимая во внимание конкретные габариты деталей и их конфигурации. Еще один важный фактор, влияющий на полноту и качествонанесения порошковой краски - тип распыляющей насадки. Плавную и регулируемую подачу порошка в пистолет должен обеспечивать порошковый резервуар в пределах от 0 до 25 кг/ч, а подачу воздуха с расходом 0-20 м³/ч.

При несоблюдении требуемых параметров могут возникнуть дефекты покрытия.

4. Камера полимеризации порошковой краски

Структура порошкового покрытия формируется в процессе отвердевания, её характер зависит как от природы ЛКМ, так и от условий, при которых формируется покрытие. Данные условия указаны в технической документации кпорошковой краске . Режим отвердевания необходимо соблюдать, иначе могут быть изменены свойства покрытия. Так при недогреве ухудшаются механические свойства, а при перегреве искажаются цвет и блеск.

На практике применяется несколько режимов отвердеванияпорошковых красок , выбор подходящего зависит от производственных условий и непосредственно от материала детали.

Нужно обратить внимание, что в документации к краске указана температура отвердевания, которая должна быть на поверхности детали.

При конвективном методе сушка занимает примерно 15-25 минут при температуре 160-250°C.

При сушке в комбинированнойсушильной камере процесс занимает около 10-12 минут.Комбинированные камеры имеют ряд преимуществ:

• меньше времени затрачивается на нагрев детали
• нет необходимости в предварительном нагреве детали
• имеется возможность управления процессом
• ускорение процесса отвердевания покрытия на тонкостенных изделиях
• нет необходимости в зоне охлаждения большого размера
• получение улучшенных механических свойств покрытия
• высокий КПД

5. Транспортная система

Устройства для транспортировки деталей используются с целью автоматизации процесса порошковой покраски. Важное место в транспортной системе занимают подвесные и ленточные конвейеры. Многие проблемы, связанные с транспортировкой, в том числе, при обработке деталей средних размеров или тяжелых деталей можно решить, используя однониточные или подвесные конвейеры. В тех случаях, когда необходимо нанести покрытие на крупногабаритные или очень длинные детали, а также при работе в помещениях небольшой площади лучше всего использовать установку, которая включает в себя устройства с приводом и без привода (установка Power+Free), благодаря которой имеется возможность продольного и поперечного перемещения.

Порошковое покрытие представляет собой слой полимерных порошков, которые сперва напыляют на поверхность изделия, а затем подвергают полимеризации при определенной температуре в специальной печи (печи полимеризации).

Базовая технология порошковой окраски металла состоит из трех основных этапов:

1. Подготовка поверхности к покраске (включает удаление загрязнений и окислов, обезжиривание и фосфатирование для повышения адгезии и защиты изделия от коррозии).
2. Нанесение слоя порошковой краски на окрашиваемую поверхность в камере напыления.
3. Оплавление и полимеризация порошкового покрытия в печи полимеризации. Формирование пленки покрытия. Охлаждение и отвержение краски.

При больших объемах производства или обработке крупногабаритных деталей используется транспортная система. С ее помощью окрашенные изделия легко перемещаются от станции к станции. Принцип ее действия заключается в том, что окрашиваемые детали подаются на специальной подвеске или тележках, которые передвигаются по рельсам. Транспортная система позволяет проводить процесс окраски непрерывно, за счет чего значительно увеличивается производительность работы.

Вначале процесса порошковой окраски производится загрузка частей на конвейерную ленту. При предварительной обработке поверхности перед окрашиванием детали попадают в пятиступенчатый очиститель, где подвергаются обработке очистителем, споласкиванию чистой водой, фосфатированию и антикоррозийной обработке.

После этого детали подвергаются сушке. Для этого они прогоняются через специальную печь для просушки с целью предотвращения попадания на них влаги, после чего они охлаждаются.

На следующем этапе детали помещаются в камеру окрашивания или напыления, где порошковая краска вручную распыляется на деталь с помощью электростатического распылителя под действием сжатого воздуха. В распылителе частицы краски приобретают электрический заряд. Под действием электростатических сил частицы порошка притягиваются к поверхности и располагаются на ней равномерными слоями.

После этого детали с нанесенной порошковой краской помещаются в печь или камеру полимеризации приблизительно на 10 минут для непосредственного окрашивания детали. Температура в печи достигает 150-220 градусов. Здесь частицы порошка оплавляются и закрепляются на окрашиваемой поверхности. Этот процесс также называют формированием поверхности. После образования пленки покрытия детали охлаждаются и снимаются с конвейера.