Порошковая краска по металлу: состав и технические характеристики, технология производства и нанесения. Технология порошкового окрашивания

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.

Порошковые краски были разработаны в 60-х годах XX века ввиду необходимости обеспечения защиты окрашиваемых поверхностей, придания им привлекательного внешнего вида, снижения затрат на покраску, а также в целях уменьшения вреда, наносимого экологии. Тогда же возникли электростатический способ нанесения покрытия и система анодирования. Стали появляться покрытия с эффектом «металлик» и краски, устойчивые к воздействию неблагоприятных внешних факторов.

Полимерное порошковое покрытие сначала напыляют на изделие, а после этого в специальной печи и при определённой температуре подвергают полимеризации. Технология покраски порошковой краской подразумевает следующие этапы:

• Подготовку поверхности
• Нанесение порошковой краски
• Полимеризацию

Предварительная обработка поверхности

Предварительная обработка изделия – это самый продолжительный и трудоёмкий процесс, которому иногда не уделяют нужного внимания, в то время как от него зависят стойкость, качество и эластичность покрытия. Подготовка поверхности к процессу покраски включает в себя удаление каких-либо загрязнений, обезжиривание и фосфатирование в целях повышения адгезии, а также защиты металла от коррозии.

Очистка обрабатываемой поверхности может осуществляться механическим либо химическим способами. В случае механической очистки применяются стальные щётки или же шлифовальные диски, возможна притирка чистой, смоченной в растворителе тканью. Что касается химической обработки, она осуществляется с использованием кислотных, щелочных или нейтральных веществ и растворителей, которые подбирают в зависимости от степени загрязнения, материала, размера и типа обрабатываемой поверхности и других факторов.

Нанесение конверсионного подслоя позволяет предотвратить попадание под покрытие разного рода загрязнений и влаги, которые вызывают отслаивание и последующее разрушение покрытия. Фосфатирование поверхности с нанесением слоя неорганической краски даёт возможность повысить адгезию, то есть сцепляемость поверхности с краской в 2-3 раза, и предохранить её от ржавчины. При удалении окислов (окалины, ржавчины и окисных плёнок) весьма эффективны абразивная (механическая, дробеметная, дробеструйная) и химическая очистки, то есть травление.

• Абразивная очистка реализуется с помощью мелких частиц (дроби, песка), чугунных или стальных гранул, скорлупы ореха, которые с большой скоростью подаются на поверхность посредством сжатого воздуха или центробежной силы. Эти частицы откалывают кусочки металла с окалиной, ржавчиной или другими загрязнениями, что значительно повышает адгезию покрытия.
• Травлением называют удаление окислов, ржавчины и других загрязнений с помощью растворов на основе соляной, серной, азотной, фосфорной кислот или же едкого натра. В них содержатся ингибиторы, замедляющие растворение очищенной поверхности. Преимущества химической очистки перед абразивной – это большая производительность и простота применения. Но после неё нужно промывать очищенную поверхность от растворов, а это, в свою очередь, вызывает необходимость дополнительного использования очистных средств.
• Заключительная стадия подготовки поверхности – пассивирование. Иначе говоря, обработка кузова соединениями нитрата натрия и хрома. Пассивирование проводится в целях предотвращения появления вторичной коррозии на любых этапах подготовки поверхности – после обезжиривания, фосфатирования либо хроматирования.

По завершении ополаскивания и сушки детали в печи (секции отвержения), можно считать поверхность готовой для нанесения порошковой краски.

Нанесение порошковой краски на поверхность изделия

Когда предварительная обработка закончена, окрашиваемый предмет помещают в камеру напыления, где на него непосредственно наносится порошковая краска.

Основным назначением этого бокса является улавливание порошковых частиц, которые не осели на окрашиваемое изделие, утилизация краски, предотвращение попадания её в помещение. Такая камера оборудована системой фильтров, средствами очистки (виброситом, бункерами и др.) и системами отсоса.

Бывают тупиковые и проходные типы боксов. В тупиковых камерах обычно окрашиваются изделия небольшого размера, в то время как крупногабаритные предметы – в длинномерных. Существуют и автоматические модели, где за считанные секунды порошковое покрытие наносится при помощи пистолетов-манипуляторов.

Самым распространённым способом нанесения порошковой краски является электростатическое напыление, то есть нанесение электростатически заряженного порошка на заземлённое изделие с помощью пневматического распылителя, который также называют пистолетом, аппликатором или пульверизатором.

Формирование покрытия

Когда краска уже нанесена на изделие, его направляют на следующую стадию – формирования покрытия, которая включает в себя оплавление слоя краски, получение плёнки покрытия, его отвердение и охлаждение.

Процесс оплавления осуществляется в специальной печи или камере. Есть много видов камер полимеризации, в зависимости от особенностей производства их конструкция может меняться. Говоря простым языком, такая печь – это своеобразный сушильный шкаф, имеющий электронную «начинку». С помощью блока управления есть возможность контролировать температурный режим камеры и время окрашивания, настраивать автоматическое отключение по окончании процесса. Источником энергии для печи полимеризации может быть электричество, природный газ или даже мазут.

Разделяют горизонтальные и вертикальные, проходные и тупиковые, одно- и многоходовые печи. Оплавление и полимеризация происходят при температуре в 150-220°С на протяжении 15-30 минут, в результате чего образуется плёнка, то есть порошковая краска полимеризуется.

Главное требование, которое предъявляется к камерам полимеризации, заключается в постоянном поддержании заданной температуры для равномерного прогрева окрашиваемого изделия. Необходимый режим для формирования покрытия подбирается с учётом особенностей данного изделия, вида порошковой краски, типа печи и т. п.

По окончании полимеризации окрашиваемая деталь охлаждается на воздухе, а после того, как она остынет, можно считать, что покрытие готово.

При обработке крупногабаритных деталей или больших объёмах производства применяется транспортная система. Благодаря ей окрашенные изделия с лёгкостью перемещаются от одного этапа покраски к другому. Принцип действия в том, что окрашиваемые предметы подаются на особой подвеске либо тележках, передвигающихся по рельсам. Такая транспортная система даёт возможность непрерывно проводить процесс окраски, что, в свою очередь, позволяет значительно увеличить производительность работы.

Преимущества порошковых покрытий

Технология порошковой покраски металла имеет много достоинств:

• Прекрасные физико-химические и декоративные свойства покрытий, которых невозможно достичь другими способами окраски, в том числе богатая палитра возможных цветовых решений.
• Хорошие эксплуатационные свойства покрытий
• Долговечность изделий, окрашенных порошковыми красками
• Нанесение покрытия в один слой благодаря 100%-му содержанию сухого вещества, что говорит об экономичности использования порошковых красок
• Малая пористость
• Улучшенные ударопрочные и антикоррозийные свойства по сравнению с другими красками
• Отсутствие необходимости контроля вязкости, так как порошковые краски поставляются непосредственному потребителю в готовом к использованию виде
• Потери при окраске порошковыми красками составляют 1-4%, а, например, при использовании жидких красок – около 40%
• Затвердевание покрытия в течение 30 минут
• Отсутствие необходимости в больших помещениях для хранения порошковых красок
• Минимум повреждений окрашиваемых деталей при транспортировке и снижение затрат на их упаковку
• Экологическая безопасность покраски порошковыми красками

Ввиду всех вышеперечисленных достоинств данного способа окрашивания металла, большинство промышленников сегодня отдают своё предпочтение именно ему.

Порошковая краска представляет собой твердые смеси мелких дисперсных компонентов. В них на производстве дополнительно добавляются смолы, которые обладают способностью образовывать пленку на поверхности окрашиваемых изделий. Также в них не редко добавляются пигменты для получения желаемого оттенка и отвердители, которые на воздухе дают возможность им застывать. Также существуют отдельные виды добавок, которые придают им необходимые при определенных условиях свойства.

Все в мире выделяется две основные группы порошковых красок. Они определяются благодаря их способности образовывать на том или ином виде поверхности пленку.

Все краски порошкового типа делятся на:

• Термопластичные порошковые краски

В основе таких красящих веществ имеются термопластичные компоненты, которые образуют на поверхности окрашиваемого объекта пленки не методом химического взаимодействия с ним. Пленка образуется в результате расплавления компонентов краски и их последующего охлаждения. Образующиеся пленки могут расплавляться после их нагревания до высоких температур.

• Термореактивные порошковые краски.

По составу эта группа красок является такой, как и до использования на поверхности. К данной группе красящих веществ относится полимерная порошковая краска. В ее основе лежит такой компонент, как поливинилбутираль или поливинилхлорид.

Порошковые краски не редко применяются для защиты поверхностей и придания им привлекательного внешнего вида. В большинстве случаев сегодня используются полимерные порошковые краски, которые придают поверхностям насыщенный оттенок и отлично подходят для обработки стен и других объектов внутри помещений. В современном мире сфера применение порошковых красок является достаточно широкой. Они предлагают большие возможности для декоративной отделки внешних фасадов зданий и идеальны для проведения ремонтных работ внутри помещений.

Главными техническими характеристиками порошковых красок являются:

• Дисперсионный состав

Любой вид краски такого рода содержит множество частиц. В зависимости от назначен я порошкового типа краски их размер может меняться.

• Сыпучесть

В современном мире ко всем порошковым краскам предъявляется большое количество требований. Одним из них является наличие хорошей сыпучести. Все частицы краски должны быть сухими и легко отставать друг от друга.

• Гигроскопичность

Любая порошкового типа краска должна обладать способностью отлично поглощать жидкости. При взаимодействии с водой краски теряют свою способность легко рассыпаться, что сказывается на их качестве.

• Насыпная плотность

Данная единица измерения качества порошковой краски определяется, сколько ее нужно для полного покрытия поверхности размером в один метр квадратный. Нормой является 800-1000 граммов на один квадратный метр.

• Псевдоожижение

Данное свойство подразумевает то, что после нанесения краски образуется кипящий слой, который необходимо для того, чтобы покрыть материал должным образом.

Важно: Расход порошковой краски на 1м2 в среднем составляет примерно 100 грамм на один метр квадратный. В зависимости от ее вида и от толщины покрытия ее размер может варьироваться.

Цветовая палитра порошковых красок является достаточно большой. Она дает возможность выбрать любой оттенок для покраски объектов. Порошковая краска ral помогает подобрать наиболее оптимальный оттенок. Данная шкала является полезной при выборе правильного цвета для окраски любого предмета.

В современном мире имеется большое количество компаний, которые специализируются на изготовлении разных видов красящих веществ для любых типов поверхностей. Многие из них выпускают большие объемы порошковых красок, которые сегодня пользуются огромной популярностью.

Производство порошковой краски представляет собой сложный процесс технологической точки зрения. Для этого нужно иметь специализированное оборудование.

На каждом заводе по производству порошковых красящих веществ имеются спиральные конвееры. Они соединяются с ленточными блендерами, где частицы вещества для будущего порошка перемалываются в очень мелкую крошку. В зависимости от типа краски порошкового вида частицы могут иметь различные размеры. Во время процесса производства перемолотые частицы попадают в резервуар. Далее они отправляются на расфасовку. В результате потребители имеют возможность приобрести порошковые краски в нужном объеме.

Марки порошковых красок

В современном мире разные производители выпускают большое количество порошковых красок. Pulver порошковая краска приобрела большую популярность за счет своего высокого качества. Палитра ее оттенков по шкале ral является достаточно большой. Пигментация у красящих веществ этой турецкой марки является отличной. В итоге это приводит к экономии. Ведь на покрытие одного квадратного метра уходит совсем немного краски.

Из отечественных марок известной является порошковая краска akzo nobel. Краски данной марки отличаются тем, что в них не имеется добавления растворителей, что делает их пригодными для использования на самых разных поверхностях. Они обладают защитными свойствами. Их не редко используют для покраски радиаторов и труб.

Покраска порошковой краской проводится в три этапа.

Они заключаются в:

• подготовке поверхности к нанесению слоя краски. На данном этапе необходимо устранить с поверхности крупные и мелкие загрязнения и тщательным образом все промыть и высушить.
• нанесении порошковой краски. На данном этапе необходимо тонким слоем распылить краску по поверхности, чтобы в последующем окрашенный слой был равномерным. Для этой цели необходимо иметь специализированное оборудование. Оно может быть представлено специальным пневматическим устройством.
• полимеризации. На данном этапе изделий с напылением порошковой краски отправляется в специальную печь, где осуществляется его нагревание.

Таблица 1. Подготовка поверхности перед нанесением порошковой краски.

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.

Порошковые краски являются высокотехнологическим строительным материалом, который обладает уникальными свойствами, недоступными для жидких красящих веществ. Благодаря особому составу они проявляют высокую стойкость к износу и отличные эксплуатационные качества. При изготовлении данного вещества используются пленкообразующая смола, красящие пигменты, катализаторы, отвечающие за затвердевание материала и специальные добавки, придающие краске определенный набор свойств.

Особенности производства порошковой краски

Технология производства данного вида продукции состоит из нескольких взаимосвязанных этапов. На первом происходит подготовка исходного сырья. Для этого операторы производят визуальный осмотр доставленных материалов и сверяют соответствие маркировки на упаковках с их фактическим содержимым. После успешной проверки сырье отправляют на дозировочную машину. Там производится взвешивание всех компонентов и передача необходимого количества в общий контейнер для смешивания.

Первый этап завершается, когда оператор сделает в рабочем журнале запись, что для определенной марки краски было взято такое-то количество наименований сырья. Смешивание всех компонентов до однородной массы производится при помощи специальных миксеров. Чтобы сырье не перегревалось во время этой процедуры, камеры оборудованы специальными системами охлаждения. Полученный порошок поступает по конвейеру на специальное оборудование, называемое экструдером. На нем производится расплавление всех составных элементов и их смешивание до однородной жидкости. Температура плавления сырья составляет 110-130 градусов по Цельсию в зависимости от выбранных компонентов.

Далее полученный расплав пропускается через станок с раскаточными валиками. Здесь материал получает форму ленты, толщиной до 1,5 миллиметров. После окончательного застывания заготовки, ее отправляют на аппарат для измельчения. Эта процедура производится в две стадии. Сначала ленту нарезают на небольшие пластинки размером 10х10 миллиметров. Затем эти заготовки поступают на дробилку, на которой уже и происходит окончательное измельчение до порошкового состояния.

Дробилка имеет ударно-центробежный механизм и специальный просеивающий фильтр, который отбраковывает слишком крупные частицы и отправляет их на повторное измельчение. А прошедшая через сито продукция отправляется на фильтр тонкой очистки, который забирает из смеси порошковую пыль, оставляя лишь пригодные для использования частицы.

Прошедшая все уровни контроля качества продукция отправляется на расфасовку, где упаковывается в тару определенного объема. Затем ее доставляют на склад готовых изделий либо сразу отправляют в магазины для реализации. Порошковая краска используется только в промышленных целях, так что ее обычно упаковывают в крупную тару весом до 600 килограмм. Хотя для небольших авторемонтных мастерских есть и мешки по 15-20 килограмм.

Применение порошковой краски

Требует специального подхода из-за специфики используемого материала. Происходит эта процедура в несколько этапов, на каждом из которых применяется отдельное оборудование. Перед покраской поверхность детали очищают от различного рода загрязнений и обезжиривают специальными веществами. Затем на очищенное изделие напыляют окрашивающий порошок при помощи специальных пистолетов. Производить работу необходимо в защитном костюме с обязательным наличием респиратора.

Сама по себе краска не содержит вредных веществ и не токсична, но ее попадание в органы дыхания вряд ли принесет пользу для здоровья человека. Пистолет для напыления имеет довольно сложное устройство. Он заряжает находящуюся внутри порошковую краску при помощи электрического поля. Благодаря этому материал притягивается к противоположно заряженной поверхности детали и сразу же связывается с ней прочной связью. Это позволяет минимизировать потери краски при работе. Благодаря уникальному строению покрасочных камер все частицы, которые не оседают на поверхности детали, улавливаются и могут быть повторно использованы для покраски других предметов.

Когда напыление окончено, деталь переносят в специальную печь для полимеризации. В этом агрегате под воздействием температуры происходит запекание напыленного слоя. Температурный режим выставляется вручную и в зависимости от марки краски имеет диапазоне 140-200 градусов по Цельсию. Время обработки также зависит от типа краски и устанавливается оператором. После завершения полимеризации на окрашенной поверхности образуется прочный защитный слой, который эффективно сопротивляется атмосферному воздействию в течение длительного периода времени.

Покраске порошковой краской в основном подвергают металлические изделия, так как они имеют довольно сильное электрическое поле и без проблем выдерживают высокую температуру полимеризации. Также этим способом обрабатывают некоторые виды керамических и стеклянных изделий. Цветовой ассортимент насчитывает на сегодняшний день более трехсот оттенков.

Из недостатков порошковых красок можно выделить разве что невозможность их массового распространения. Необходимость соблюдения уникальной технологии окрашивания с применением сложного и дорогостоящего оборудования не позволяет использовать данный материал в домашних условиях. Зато в промышленности этот метод уже практически вытеснил жидкие краски для окрашивания металлических предметов. С остальными веществами дела обстоят сложнее из-за необходимости термической обработки слоя краски. Так что полного замещения порошковым материалом остальных видов в ближайшей перспективе не предвидится.

Цена порошковой краски отечественного производства составляет 70-120 рублей за килограмм. Импортные модели обойдутся в 150-200 рублей. Что касается качества, то оно находится на сопоставимом уровне. Более высокая стоимость зарубежных аналогов обусловлена затратами на транспортировку и таможенными сборами.