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.

Дефекты покрытий	Причины	Способы устранения
Сорность покрытия	Наличие крупных включений в исходной краске или краске, поступающей из системы рекуперации	Заменить или просеять краску; проверить сита для возврата краски
	Загрязненность воздуха, подаваемого на распыление или в нагревательное устройство (печь)
Шагрень	Низкий показатель растекания краски (возможно из-за превышения срока хранения)	Заменить краску
	Низкая температура формирования покрытия	Повысить температуру в печи
	Очень тонкое покрытие	Увеличить толщину, отрегулировав подачу краски
Кратеры	Несоответствие краски требованиям НТД	Заменить краску
	Плохая очистка воздуха от масляных загрязнений	Улучшить качество очистки воздуха
	Плохая очистка изделий	Проверить соответствующие химикаты и оборудование
Пузыри, проколы, видимые микропоры	Дефектность покрываемой поверхности (наличие пор, кратеров, воздушных полостей)	Краску наносить на предварительно нагретое изделие
	Слишком высокая температура формирования покрытий	Уменьшить температуру в печи
	Высокая влажность порошка	Проверить условия хранения
	Выделение газа в ходе реакции полимеризации	Удерживать толщину покрытия не выше 100 мм
Потеки	Слишком высокий показатель растекания краски
	Нанесения чрезмерно толстого слоя краски	Уменьшить толщину наносимого слоя краски
Изменение цвета	Завышенные температура или время формирования покрытия	Привести в соответствие параметры формирования покрытия
	Плохая очистка установки при переходе с цвета на цвет	Обеспечить чистоту всех элементов установки
Повышенный блеск матового покрытия	Нанесен слишком тонкий слой краски	Увеличить толщину наносимого слоя краски

Порошковая окраска - это безотходная и экологически чистая технология получения полимерных покрытий с высокими защитными и декоративными свойствами. Технология порошковой окраски была разработана и начала применяться в 50-60 х годах прошлого столетия. В настоящее время порошковыми красками обрабатывается примерно 15% окрашиваемых изделий в мире.

Основное различие между технологией нанесения традиционных жидких и порошковых материалов заключается в том, что порошковые краски не содержат в своем составе органических растворителей, жидкого пленкообразователя и изначально находятся в твердом агрегатном состоянии.

Порошковые краски представляют собой смеси пигментов, наполнителей и сухих олигомерных или полимерных органических пленкообразователей, образующих при расплаве сплошные пленочные покрытия. В состав порошковых материалов входят следующие компоненты:

Пленкообразователи – термопластичные полимеры или термореактивные олигомеры;

Пигменты и наполнители;

Модификаторы;

Стабилизаторы;

Структурирующие вещества.

В зависимости от типа пленкообразователя, входящего в состав порошковых лакокрасочных материалов, последние подразделяются на эпоксидные, эпоксиполиэфирные, полиэфирные, полиуретановые, полиакриловые, полиэтиленовые, полиамидные и др. Каждый из перечисленных материалов имеет свои преимущества, недостатки и специфические области применения.

Частицы пигмента должны быть в несколько раз меньше зерен полимеров, быть инертными и не увеличивать температуру текучести и вязкость расплавов, а также не тормозить пленкообразование. Для пигментирования используют высокодисперсные, укрывистые и термостойкие пигменты: диоксид титана, оксид хрома, железооксидные пигменты, технический углерод, фталоцианиновые пигменты; а также наполнители – , барит, аэросил.

Независимо от состава порошковые материалы представляют собой однородный нерасслаивающийся сыпучий порошок с размерами зерен от 10 до 100 мкм.

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОРОШКОВЫХ ЛКМ

Для получения порошковых красок применяют три разных способа:

Сухое смешение дисперсных компонентов;

Смешение в расплаве с последующим измельчением плава;

Диспергирование пигментов в растворе пленкообразователей с последующей отгонкой растворителя из жидкого материала.

Сухое смешение применяется при пигментировании предварительно измельченных термопластичных полимеров. При использовании этого способа нерасслаивающиеся стабильные композиции получаются только в том случае, если при смешении происходит дезагрегация зерен исходных материалов и образование новых смешанных агрегатов с большой контактной поверхностью между разнородными частицами. При сухом смешивании без измельчения зерен полимеров частицы пигментов и наполнителей только "опудривают" поверхность зерен полимеров снаружи. Полярные полимеры (поливинилбутираль, полиамиды, эфиры целлюлозы и др.) имеют хорошую адгезию к дисперсным пигментам и наполнителям. Неполярные полимеры (полиолефины, фторопласты и др.) значительно труднее смешиваются с наполнителями.

Жидкие компоненты – пластификаторы, отвердители, модификаторы как правило предварительно перетирают с пигментами и наполнителями, а затем смешивают с полимерами в шаровых, вибрационных и др. мельницах. Сухое смешение – наиболее простой способ, осуществляемый в различных смесителях, но получаемый при этом конечный продукт имеет недостаточно равномерное распределение пигментов.

Смешение в расплавах (Рис. 1) производится при температуре несколько выше температуры текучести пленкообразователя. При этом пигментные частицы смачиваются и проникают внутрь частиц пленкообразователя, создавая более однородные макро- и микроструктуры еще до стадии пленкообразования. Смешение компонентов в расплавах возможно для любых пленкообразователей, но наибольшее применение находит для эпоксидных, полиэфирных, акрилатных, уретановых олигомеров, низкомолекулярного поливонилхлорида и др.

Рис. 1 Технологическая схема производства порошковых красок

Процесс изготовления включает пять операций:

Дробление исходных компонентов до зерен размером 1 – 3 мкм;

Расплавление полимера или олигомера и смешение компонентов в расплаве;

Охлаждение расплава;

Измельчение расплава;

Сухой просев или сепарация порошка.

Дробление пигментов при производстве порошковых материалов производится практически только в экструдерах (червячных смесителях). Попытки использования других видов оборудования не оправдали себя.

Рис. 2 Диаграмма профиля температур при диспергировании порошкового материала в одношнековом экструдере

Главной частью экструдера является шнек, вращающийся в цилиндрическом корпусе (Рис. 2). Червяк захватывает сухую смесь "пленкообразователь – пигмент – наполнитель" из питающего бункера и пропускает ее через цилиндрический корпус, расплавляя и смешивая (перетирая) ее по мере продвижения. В промышленности порошковых красок используются два конкурирующих типа экструдеров: первый является двухшнековым экструдером с двумя совмещенными шнеками, вращающимися в одном направлении, второй – одношнековый экструдер, в котором шнек периодически двигается назад - вперед (т.н. смеситель co - compounder).

Червяки двухшнекового экструдера дополнительно оснащены перемешивающими дисками. В одношнековом экструдере смешение происходит из-за сложной формы и характера движения шнека в сочетании со специальными выступами, расположенными на внутренней стенке цилиндра.

Основная операция – горячее смешение компонентов проводится при температуре 90 – 110 °C , вязкости 10 3 – 10 5 Па*с в течение 0,5 – 5,0 минут в аппаратах непрерывного действия – экструдерах, двухчервячных шнековых смесителях, с четко регулируемой системой обогрева. Наилучшие результаты достигаются при предварительном диспергировании пигментов в небольшом количестве расплава пленкообразователя и пластификатора, затем такие пигментные концентраты вводят в основную массу расплава пленкообразователя с остальными компонентами.

Максимальная температура расплава должна быть на 20 °C ниже температуры отверждения порошкового материала, среднее время пребывания не должно превышать время, необходимое для диспергирования, и распределение времени пребывания должно быть как можно более узким (как правило, не более 15 секунд).

На эффективность работы экструдера влияют:

• эффект сдвига (скорость, момент);
• среднее время пребывания смеси в аппарате;
• производительность аппарата;
• температура;
• вязкость расплава.

Данный способ производства порошковых материалов позволяет резко улучшить дисперсность, сократить время смешивания и уменьшить опасность преждевременного отверждения порошка. Дисперсность частиц пигмента составляет от 1 до 20 мкм. При таком способе производства энергозатраты на смешение в расплаве и последующее измельчение более высокие, но они оправдываются высоким качеством покрытий и меньшей их толщиной по сравнению с сухим способом.

Недостатком данного способа производства порошковых красок является трудность точной подгонки цвета и необходимость зачистки оборудования при переходе с цвета на цвет.

Порошковые краски, получаемые испарением органических растворителей из жидких красок, наиболее дисперсны и имеют частицы округленной формы размером 20 – 40 мкм. Они отличаются более высокой красящей способностью и пониженной температурой отверждения. Их изготовление включает стадии обычного производства органорастворимых лакокрасочных материалов, а также отгонки растворителя в сушилках распылительного типа и улавливания конденсата отогнанного растворителя с возвращением его в производственный цикл. Недостатком этого способа является его чрезвычайная взрывоопасность, поэтому в качестве теплоносителя для сушки используется азот.

Появление порошковых материалов – закономерный результат эволюции лакокрасочной индустрии. Лакокрасочные материалы с высокой долей нелетучих веществ, во-первых, более экономичны в плане нанесения, а во-вторых, их широкое использование позволяет если не оздоровить, то хотя бы улучшить экологическую обстановку.

Будучи лакокрасочными материалами со стопроцентным сухим остатком, порошковые краски находят все большее и большее применение. Однако их использование ограничивается формой и габаритами окрашиваемых изделий, а также чувствительностью подложки к повышенной температуре.

Основными преимуществами порошковых красок по сравнению с традиционными органоразбавляемыми материалами являются:

• отсутствие органических растворителей;
• значительно меньшее количество отходов (менее 0,05% от массы материала);
• высокая скорость отверждения;
• возможность нанесения материала за один слой;
• широкий диапазон легко достигаемых специальных эффектов (муар, апельсиновая корка и др.);
• возможность регулирования толщины слоя покрытия;
• практически полное отсутствие вредных выбросов;
• низкая пожароопасность производства;
• меньше затраты на получение покрытия.

Все порошковые краски могут быть разделены на две большие группы: термопластичные и термореактивные.

Технология порошковой окраски термопластичными порошковыми красками основывается на формировании покрытия без химических реакций, лишь за счет сплавления частиц при нагревании. Образующиеся из них покрытия термопластичны, обратимы. Их используют преимущественно для получения покрытий функционального назначения – химически стойких, противокоррозионных, антифрикционных, электроизоляционных. Покрытия обычно наносят толстыми слоями – 250 мкм и более. Типичные области их применения – это защита проволоки, труб, корзин посудомоечных машин, морозильных камер, шлицевых валов и узлов трения, переключателей и других изделий.

Существуют различные технологии и методы нанесения порошковых материалов. Электростатический и трибостатический методы напыления являются наиболее популярными и распространенными.

ТЕХНОЛОГИЯ ПОРОШКОВОЙ ОКРАСКИ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИМ НАПЫЛЕНИЕМ

Популярность нанесения порошковой краски электростатическим напылением (Рис. 3) обусловлена следующими факторами: высокая эффективность зарядки почти всех порошковых красок, высокая производительность при порошковом окрашивании больших поверхностей, относительно низкая чувствительность к влажности окружающего воздуха подходит для нанесения различных порошковых материалов со специальными эффектами (металлик, шагрень, муар и т.д.). Основное оборудование для порошковой окраски – электростатический пистолет-распылитель.

Рис. 3 Технология зарядки коронным разрядом

Наряду с достоинствами электростатическое напыление имеет ряд недостатков, которые обусловлены сильным электрическим полем между пистолетом-распылителем и деталью, которое может затруднить нанесение порошкового покрытия в углах и в местах глубоких выемок (Рис. 4). Это явление носит название эффекта клетки Фарадея. Данный дефект является результатом воздействия электростатических и аэродинамических сил.

Рис. 4 Эффект клетки Фарадея

На Рис. 4 показано, что при нанесении порошкового покрытия на участки, в которых действует эффект клетки Фарадея, электрическое поле, создаваемое распылителем, имеет максимальную напряженность по краям выемки. Силовые линии всегда идут к самой близкой заземленной точке и, скорее всего, концентрируется по краям выемки и выступающим участками, а не проникают дальше внутрь.

Это сильное поле ускоряет оседание частиц, образуя в этих местах порошковое покрытие слишком большой толщины.

Эффект клетки Фарадея наблюдается в тех случаях, когда наносят порошковую краску на металлоизделия сложной конфигурации, куда внешнее электрическое поле не проникает, поэтому нанесение ровного покрытия на детали затруднено и в некоторых случаях даже невозможно.

Кроме эффекта клетки Фарадея при нанесении порошковых красок в электрическом поле иногда встречается и другая проблема – неправильный выбор электростатических параметров распылителя и расстояния от распылителя до детали может вызвать обратную ионизацию и ухудшить качество полимерного порошкового покрытия (Рис. 5).

Рис. 5 Обратная ионизация

Обратная ионизация вызывается излишним током свободных ионов от зарядных электродов распылителя. Когда свободные ионы попадают на покрытую порошковой краской поверхность детали, они прибавляют свой заряд к заряду, накопившемуся в слое порошка. На поверхности детали накапливается слишком большой заряд. В некоторых точках величина заряда превышается настолько, что в толще порошка проскакивают микро-искры, образующие кратеры на поверхности, что приводит к ухудшению качества покрытия и нарушению его функциональных свойств. Обратная ионизация также способствует образованию дефекта "апельсиновой корки", снижению эффективности работы распылителей и ограничению толщины получаемых покрытий.

Для уменьшения эффекта клетки Фарадея и обратной ионизации было разработано специальное оборудование, сокращающее количество ионов в ионизированном воздухе, когда заряженные частицы порошка притягиваются поверхностью. Свободные отрицательные ионы отводятся в сторону благодаря заземлению самого распылителя, что значительно снижает проявление вышеупомянутых негативных эффектов. Увеличив расстояние между распылителем и поверхностью детали, можно уменьшить ток пистолета распылителя и замедлить процесс обратной ионизации.

ТЕХНОЛОГИЯ ПОРОШКОВОЙ ОКРАСКИ ТРИБОСТАТИЧЕСКИМ НАПЫЛЕНИЕМ

В отличие от электростатического напыления, в данной системе нет генератора высокого напряжения для распылителя. Порошок заряжается в процессе трения (Рис. 6). Главная задача в данном процессе – увеличение числа и силы столкновений между частицами порошка и заряжающими поверхностями пистолета распылителя.

Рис. 6 Трибостатическое напыление

Одним из лучших акцепторов в трибоэлектрическом ряду является политетрафторэтилен (тефлон), он обеспечивает хорошую зарядку большинства порошковых красок, имеет относительно высокую износоустойчивость и устойчив к налипанию частиц под действием ударов.

Трибостатическое напыление имеет ряд существенных преимуществ:

1. В распылителях с трибостатической зарядкой не создается ни сильного электрического поля, ни ионного тока, поэтому отсутствует эффект клетки Фарадея (Рис. 7) и обратной ионизации. Заряженные частицы могут проникать в глубокие скрытые проемы и равномерно прокрашивать изделия сложной конфигурации.

Рис. 7 Отсутствие эффекта клетки Фарадея

1. Возможно нанесение нескольких слоев краски для получения толстых порошковых покрытий.
2. Распылители с использованием трибостатической зарядки конструктивно более надежны, чем пистолеты распылители с зарядкой в поле коронного разряда, поскольку они не имеют элементов, преобразующих высокое напряжение. За исключением провода заземления, эти распылители являются полностью механическими, чувствительными только к естественному износу.

ТЕХНОЛОГИЯ ПОРОШКОВОЙ ОКРАСКИ В КИПЯЩЕМ СЛОЕ И СТРУЙНЫМ РАСПЫЛЕНИЕМ

Технология порошковой окраски термореактивными порошковыми красками основывается на том, что покрытие, в отличие от термопластичных материалов, формируется посредством химических реакций при нагревании. Такие покрытия имеют трехмерное строение, они неплавкие и нерастворимы, т. е. необратимы. Термореактивные краски служат для получения как функциональных покрытий, так и защитно-декоративных. Для получения покрытий функционального назначения наиболее широко применяют эпоксидные составы. Их наносят слоями 100-150 мкм на предварительно нагретую до 50-60 °C поверхность изделия в аппаратах кипящего слоя (многократно чередуя нагрев и погружение в порошок) или струйным распылением. Толщина покрытия, нанесенного таким способом, как правило, колеблется в пределах 300-500 мкм. Поэтому данный метод применяют для окраски изделий, имеющих небольшую площадь и сложную конфигурацию поверхности – роторов и статоров электродвигателей, труб (изнутри и снаружи), металлической арматуры, проволоки, сетки, катушек и т.д.

Порошковое покрытие формируется, одним из вышеперечисленных способов, затем идет тепловая обработка в течение 10-20 минут при температуре 160-200 °C, во время которой порошковая краска плавится, растекаясь по поверхности изделия и образуя тонкую прочную пленку – полимерное покрытие толщиной 60-80 мкм.

В последние годы все шире внедряются различные способы низкотемпературного (при температуре 120-130 °C) отверждения, применяемые для окраски изделий, чувствительных к повышенным температурам. Однако низкотемпературное отверждение применимо только для эпоксидных материалов.

Отверждение покрытия посредством ИК-излучения позволяет быстро нагреть изделие до нужной температуры, при этом технологический процесс значительно сокращается, и уменьшаются габариты оборудования, но данный способ отверждения подходит только для изделий простой формы, не отбрасывающей тень на саму себя.

Одним из перспективных способов отверждения покрытия порошковых материалов является УФ-отверждение. Однако и оно не лишено недостатков. Во-первых, данным способом нельзя получать матовые покрытия. Вторым недостатком является невозможность отверждения порошковых материалов желтого цвета, связанная со способностью желтых пигментов поглощать свет как в УФ-, так и в видимой области спектра.

Порошковые материалы используются, главным образом, для нанесения покрытий на металлы. Однако новые технологии и оборудование для порошковой окраски позволяют окрашивать и другие материалы, например, стекло, керамику, МДФ-плиты (древесноволокнистая плита средней плотности).

Хотя технология порошковой окраски имеет много преимуществ, имеются некоторые ограничения в производстве тонких и гладких декоративных покрытий. Текстура и свойства поверхности зависят от типа порошковых красок и настройки технологического оборудования для порошковой окраски. Для получения качественного порошкового покрытия очень важно соблюдать технологию нанесения и температурные режимы.

Многие производители предпочитают наносить порошковое покрытие с эффектом "апельсиновой корки", т.к. он позволяет скрыть дефекты металла, появляющиеся в ходе производства.

Порошковая окраска также имеет значительное преимущество в том, что не осевшая краска может быть собрана и повторно использована. Однако если в цикле окраски используется несколько цветов, это накладывает определенные ограничения на вторичное использование материала. Такую порошковую краску, соответствующую всем требованиям нормативной документации, исключая показатель "цвет краски", называют «вторичкой». Как правило, она используется для окраски деталей, декоративные свойства которых не имеют принципиального значения.

Использование порошковых лакокрасочных материалов предполагает получение долговечного покрытия. Однако если возникает необходимость удалить порошковую краску, для этого есть специальные средства.

Технология порошковой окраски не сложна, однако, требует практических навыков и опыта работы.

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.

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 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.