1.3 Технология нанесения порошковых полимерных покрытий

Типовой технологический процесс получения покрытий из порошковых красок включает три основные стадии: подготовку поверхности, нанесение порошкового материала, формирование из него покрытия (запекание). Качество покрытий зависит от строгого соблюдения технологических режимов всех стадий процесса. На рисунке 4 представлены различные виды порошков.

Рис. 4. Порошки, которые используются как покрытия

Преимущества полимерных порошковых покрытий:

• организовать экологически чистое производство;

• использовать материалы на 95-98 %;

• уменьшить энергозатраты на 30-35 %;

• повысить производительность труда в 1,5-2 раза;

• исключить применение растворителей;

• обойтись без предварительного грунтования поверхности;

• получать равномерное по толщине покрытие на изделиях различных конфигураций;

• использовать покрытия в любых климатических зонах, а также в химически агрессивных средах;

• использовать большую гамму цветов и фактур поверхностей красок для придания продукции привлекательного, конкурентоспособного вида. Сцепление с подложкой (адгезия), эластичность, сопротивление удару, электроизоляционные характеристики, а также износостойкость, антикоррозионные свойства значительно выше, чем при применении жидких лакокрасочных материалов. Предлагаемая технология окрашивания порошковыми полимерными красками в электростатическом поле применяется у нас в стране и особенно за рубежом вместо традиционных лакокрасочных и гальванических покрытий.

Подготовка поверхности изделия перед окрашиванием (обезжиривание и удаление продуктов коррозии):

Технологический процесс подготовки поверхности можно представить в виде цепочки последовательных операций от точности выполнения, которых зависит качество подготовленной поверхности.

Контроль наружнего вида

Обезжи-ривание

Контроль качества обезжи- ривания

Удаление Ржавчины *

Удаление шлаков

Склади- рование

Производится обезжиривание поверхности изделия от минеральных масел или смазок.

Рекомендуется два способа обезжиривания:

- термическое;

- при помощи растворителей или водно-щелочных растворов.

При термическом способе изделие помещают в камеру термообработки, где под воздействием высокой температуры (250 - 300 °С) происходит испарение масляных пленок с поверхности изделия.

Обезжиривание растворителями или водно-щелочными растворами обычно применяют для металлов, не боящихся коррозии. В качестве водно-щелочного способа очистки поверхности рекомендуется раствор моющего средства МС-2 (с концентрацией активных добавок до 20-25 г/л). Поверхность изделия в зависимости от зажиренности либо моется в водно-щелочном растворе с применением механического воздействия (щетки и т.д.), либо протирается влажной без ворсовой тканью (смоченной в растворе и отжатой) после чего изделие сушат.

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. При фосфатировании чаще всего используют цинкосодержащие фосфатирующие концентраты (КФ-1,КФ-3 и др.) Фосфатирование обычно проводят струйным способом в агрегатах мокрой очистки при температуре 50-60°С, продолжительностью обработки 1,5-2,5мин. Химическое оксидирование обычно проводят соединениями, содержащими хром, поэтому операцию называют хроматированием. Наибольшее распространение получили концентраты "Алькон-1", "Алькон-1К", "Формихром". Химическое оксидирование проводят при 20-30°С, с продолжительностью 5-30с. Толщина оксидных покрытий обычно не превышает 1мкм. 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°С.

Нанесение порошковой краски на поверхность изделия путем пневмоэлектростатического распыления (вокруг заземленной детали):

Технологический процесс получения полимерного покрытия на поверхности изделия включает ряд последовательных операций от точности выполнения, которых зависит качество полученного покрытия.

Контроль состояния поверх- ности

Нанесе-ние покрытия

Формиро- вание на- несённого покрытия

Охлажде- ние нане- сённого покрытия

Контроль качества получен- ного пок- рытия

Склади- рование

Способ пневмоэлектростатического нанесения покрытия основан на разности зарядов порошкового материала и поверхности изделия, когда заряженный порошковый материал в дозированном количестве равномерно подается в виде порошковой аэродисперсии на поверхность изделия.

Для правильного нанесения покрытия на поверхность составляют алгоритм окрашивания изделия руководствуясь тем, что в первую очередь наносят покрытие на пазы, места стыков, сварки, пайки, соединения и т.д., во вторую на внутренние поверхности и в третью, последнюю очередь, на наружные (лицевые) поверхности.

Для нанесения порошкового материала на поверхность изделия необходимо обеспечить хороший контакт изделия и камеры нанесения ППМ, а при нанесении покрытия вне камеры - изделия и заземления.

При нанесении покрытия контролируют:

- давление сжатого воздуха на создание факела; - расход ППМ через сопло; - расстояние до поверхности; - время окрашивания; - толщину покрытия.

Мелкие изделия комплектуют в наборы (кассеты) и напыляют целиком. Мелкие изделия красят одним слоем и используют зигзагообразные движения ручным распылителем. Камеры нанесения ППМ показаны на рисунке 5 и рисунке 6.

Дефекты покрытия возникающие при нанесении покрытия на холодное изделие устраняют окрашиванием изделия после удаления нанесенного порошкового материала обдувкой сжатым воздухом или подкрашиванием отдельных участков без обдувки сжатым воздухом

Формирование покрытия в камере термообработки:

Формирование нанесенного покрытия происходит в камере термообработки при температуре 180 - 200 °С 10-15 минут. Порошковый материал, нанесенный на поверхность изделия, оплавляется под воздействием высокой температуры и принимает окончательную форму покрытия. Печи полимеризации представлены на рисунках 7 и 8.

Охлаждение изделия до температуры окружающей среды (естественное или обдувом воздуха): Окончательно товарный вид покрытие принимает только после охлаждения. Охлаждение изделий с покрытием производится на воздухе. После формирования и отверждения покрытия производят контроль качества внешнего вида полученного покрытия [3].

Рис. 5. Покрасочная камера - "Проходная" Рис.6. Покрасочная камера - "Тупиковая"

Рис. 5.1 Покрасочная камера ITW Gema

Рис. 5.2.Схема циркуляции порошка с рекуперацией посредством мультициклона

Рис.5.3 Схема циркуляции порошка с рекуперацией посредством пластинчатого фильтра [4].

Покрасочная камера (оборудование для порошковой окраски) представляет собой оборудование для нанесения порошковой окраски электростатическим краскораспылителем на окрашиваемые изделия. Покрасочная камера нанесения порошковых покрытий оснащается циклоном - пылеуловителем и фильтром тонкой очистки. Порошковая краска не осевшая на изделии осаждается в циклоне - пылеуловителе. Фильтр тонкой очистки осуществляет финишную очистку воздуха после циклона - пылеуловителя до 99,8%.Покрасочная камера комплектуется также системой освещения и редуцирования сжатого воздуха. Конструкция покрасочной камеры нанесения и циклона - пылеуловителя позволяет быстро и качественно производить их очистку при переходе на другую марку или цвет порошковой краски.

Дополнительное оборудование:

Рис.7. Оборудование для распознавания деталей

Распознавание обрабатываемых деталей - ширины, высоты, величины зазоров и промежутков - у входа в камеру (посредством светового барьера или фотоэлемента) и соответствующее согласование движения пистолетов.

Рис.7. Печь полимеризации «тупиковая» Рис.8. Печь полимеризации «проходная»

Печь полимеризации (оборудование для порошковой окраски) предназначена для оплавления и полимеризации полимерных покрытий нанесенных на изделие.

Камера печи полимеризациипредставляет собой теплоизолированный контейнер с двойными стенками, пространство между которыми заполнено несгораемым теплоизолятором. Принудительная конвекция воздуха в камере печи осуществляется вентилятором расположенном на задней стене печи. Для удаления летучих газов, образующихся в процессе полимеризации, печь полимеризации оборудована вытяжной вентиляцией и вытяжным зонтом. Уплотнение дверного проема печи специальным профилем, на основе силоксановых каучуков, помогло существенно снизить теплопотери и уменьшить потребляемую мощность печи, что привело к значительной экономии электроэнергии.

Печь полимеризации порошковых покрытийрасполагает электрооборудованием, которое обеспечивает автоматическое поддержание температуры и времени полимеризации. Применение микропроцессорных терморегуляторов и таймеров позволяет быстро и просто изменять параметры полимеризации. Печь может быть снабжена транспортными системами и транспортными тележками для перемещения изделий.