Нанесение полимерных порошковых композиций на металлические и неметаллические изделия.
В настоящее время в мире все большую популярность получают технологии
порошкового напыления. Так, в 1996 г. мировой выпуск полимерных
порошковых композиций (ППК) превысил 600 тыс.т. Ежегодный прирост
мирового производства в среднем составляет около 10%.
ППК начали применяться в начале 50-х годов в США, и с тех пор
потребность в этих материалах постоянно возрастает. За 40 лет ППК
широко внедрились во все сферы нашей жизни. ППК и покрытия на их основе
нашли широкое применение для отделки холодильников, микроволновых
печей, стиральных и посудомоечных машин, садового и хирургического
инструмента, посуды, фурнитуры, мебели (садовой, офисной, медицинской,
кухонной), пылесосов, научных приборов, электро- и слесарного
инструмента, станков, компьютеров, полупроводников, кондиционеров,
велосипедов, мотоциклов, автомобилей, киосков, витрин магазинов и
музеев, сельхозмашин, воздушных и морских судов, бурового инструмента и
труб (водопроводных, газовых, нефтяных диаметром от 10 мм до 2 м),
насосов для всех видов жидкостей, включая высоко агрессивные, элементов
архитектуры и крыш, электро-, радио- и бытовых приборов, игрушек,
микроэлектродвигателей, элементов космических станций и многого другого.
Широким распространением ППК (особенно термоотверждаемые на основе
эпоксидных, полиэфирных и полиуретановых полимеров) обязаны прежде
всего тому, что они не содержат растворителей и на 99,5% состоят из
веществ, которые при отверждении превращаются в тонкослойное,
практически непроницаемое для влаги, кислорода, кислот, солей и других
химических веществ высокопрочное и твердое абразивостойкое покрытие со
сроком службы, превышающим порой срок службы изделия.
Лидером продаж ППК на Российском рынке является компания ООО «ИНТЕРСЕД»
(Франция-Россия) – эксклюзивный представитель завода Bichon (Франция) и
ECOPOLIFIX (Италия). В течение 10-ти лет Компания поставляет на рынок
России высококачественные и стабильные ППК как для антикоррозионной
декоративной защиты металлоизделий стекла, пластмасс и МДФ, так и для
газо-, нефте-, водопроводных труб.
Качество продукции подтверждается европейскими и российскими
сертификатами: QUALICOAT, GSB INTERNATIONAL,
Санитарно-эпидемиологическим заключением, письмом Государственной
противопожарной службой (орган по сертификации «ПОЖТЕСТ» ФГУ ВНИИПО
России) и сертификатами на их соответствие международным стандартам
качества ISO 9001 и ISO 14001.
Заводы изготавливают эпоксидные, эпоксиполиэфирные (гибридные),
полиэфирные, полиуретановые, поликремнийорганические и акрилатные ППК,
термополимеризуемые ППК для покрытий. Кроме этого эти заводы производят
также термопластичные полиолефиновые ППК. Все ППК наносят как
электростатическим, так электрокинетическим (трибо) методами. Широкая
гамма специальных свойств, расцветок и структур поверхности, от
суперглянца до матового, текстурированные под «кожу», «муар», «антик»,
а также «металлик» и др.
Компания ИНТЕРСЕД решает любые задачи (проблемы) в области нанесения
полимерных порошковых материалов на производстве различных отраслей
промышленности, проводит семинары и оказывает технологическую поддержку
и помощь во внедрении современных технологических процессов.
Для обоснования целесообразности перехода на порошковую технологию
нанесения ППК отмечают следующие их преимущества по сравнению с
традиционными лакокрасочными материалами:
Возможность получения покрытий, обладающих высокими
физико-механическими, химическими, электроизоляционными,
защитно-декоративными свойствами при наличии широкой цветовой гаммы -
«металлики» различных цветов, структурированные поверхности (мелкая и
крупная структура, «эффект кожи», «антики», «муар»), покрытия различной
степени блеска (глянцевые, полу глянцевые, полуматовые, матовые),
покрывные и транспарантные лаки различных цветов;
Процесс
формирования покрытия позволяет достигнуть большой толщины при
однократном нанесении ППК (возможность варьировать толщину покрытия от
40 до 500 мкм);
Безопасность условий работы (отсутствие риска возгорания и относительно низкой токсичности ППК) и их хранения;
Экологическая
полноценность: загрязнение окружающей среды практически отсутствует,
поскольку при отверждении покрытия в атмосферу переходит менее 1%
летучих продуктов. Современная система рекуперации ППК позволяет легко
избежать выбросов неиспользованного порошка из окрасочной камеры;
Технология
получения ППК обеспечивает экономию материалов (использование ППК на
93—97%), энергии (используемый объем воздуха обновляется два раза в час
вместо 15 раз/ч при традиционных методах окраски), производственных
площадей (уменьшение на 30%) и затрат труда (на 40— 50%).
Что же представляют собой ППК? ППК — это твердые дисперсные композиции,
в состав которых входят пленкообразователи (связующие), отвердители,
наполнители, пигменты и целевые добавки. Независимо от состава готовая
ППК должна представлять собой сыпучий дисперсный порошок и обладать
однородностью, физической и химической стабильностью и неизменностью
состава при хранении и использовании. Качество приготовления композиции
во многом предопределяет внешний вид и свойства покрытий. Получают ППК
преимущественно смешением компонентов в расплаве с последующим
измельчением сплава до максимального размера частиц, как правило, 100
мкм. Готовую ППК наносят на изделия из стали, алюминия, цветных
металлов, стекла, керамики, МДФ и ДСП, пластмассы в электростатическом
поле или электрокинетическим методом (трибо).
Методы подготовки поверхности перед нанесением остаются почти без изменений.
Таким образом, технологический процесс нанесения изделия ППК состоит из следующих стадий:
Подготовка поверхности: обезжиривание, удаление загрязнений
и окислов, при необходимости и возможности — преобразование (конверсия)
поверхности для повышения адгезии и защиты от коррозии (фосфатирование,
хроматирование).
Нанесение слоя ППК на предварительно подготовленную поверхность подложек.
Формирование покрытия: оплавление покрытия при температуре 140-250 ◦С, его полимеризации и охлаждение до комнатной температуры.
Для грамотной работы технологической линии необходимо:
а) Оборудование для оплавления и отверждения полимерных покрытий;
б) Оборудование для уборки участка по нанесению полимерных порошковых материалов;
в) Оборудование для межоперационной транспортировки окрашиваемых деталей.
Нанесение ППК
Существуют различные способы получения покрытия на основе ППК. Однако
ниже будет рассмотрен лишь наиболее распространенный процесс с
использованием электростатически заряженной ППК, распыляемой
специальным пневматическим распылителем (пистолетом) и удерживаемой на
поверхности тщательно заземленного изделия силой электростатического
притяжения и подплавления ППК.
Процесс осуществляется в камерах нанесения, которые оснащены системами
вентиляции воздуха для предотвращения попадания ППК в помещение и
совмещенными с ними системами улавливания прошедшей мимо изделия ППК
для возврата ее в процесс и утилизации или обезвреживания.
Пистолеты-распылители
Пистолеты-распылители с питателями составляют установку (агрегат)
нанесения ППК, обеспечивающую получение смеси ППК с воздухом,
образование факела и приобретение частицами ППК электрического заряда.
Вылетающая из пистолета заряженная ППК образует факел той или иной
формы в зависимости от применяемого сопла (насадки) пистолета, движется
под влиянием струй воздуха в факеле и силы электрического притяжения к
заземленной окрашиваемой детали и оседает на ее поверхности,
удерживаясь на поверхности засчет микроподплавленных частиц порошка за
счет выделения тепловой энергии в процессе короткого замыкания.
Применяют два способа заряда частиц ППК: коронирующим электродом,
находящимся под высоким напряжением, и с использованием «трибоэффекта»,
т.е. эффекта приобретения разноименных зарядов соприкасающимися в
процессе кинетического удара диэлектриков с различной электрической
проницаемостью например, фторопласт и ППК.
Камеры нанесения и системы рекуперации
Конструкции камер нанесения и систем рекуперации многообразны.
В последнее время в конструкции камеры нанесения ППК появилась
тенденция изготавливать стены камер из специальных токопроводящих
диэлектриков с целью, чтобы заряд на камере был одинаковым с зарядом
ППК. Эта тенденция распространена в США и Южной Корее.
Система рекуперации должна улавливать максимально возможное количество
ПК для возврата в процесс (в питатель) или для другой утилизации и
обеспечения необходимых экологических характеристик установки.
Формирование покрытия
После нанесения изделие со слоем ППК направляется на стадию
формирования покрытия, включающую процессы оплавления слоя ППК с
получением пленки и ее полимеризации.
Для полимеризации покрытия используются печи самого различного типа:
тупиковые и проходные, с электрообогревом и обогревом топочными газами,
горизонтальные и вертикальные, одно- и многоходовые. Главное требование
к ним для обеспечения качества покрытия — способность равномерно
прогреть изделие с ППК при заданной температуре в течение определенного
времени, достаточного для полимеризации ППК. Для тупиковых печей
большое значение имеет также скорость подъема температуры. Этим
требованиям в наибольшей степени отвечают печи с рециркуляцией воздуха.
Производители ППК в сопровождающей техдокументации указывают, как
правило, несколько возможных режимов отверждения, обеспечивающих
гарантированное качество покрытия для каждого ППК. Наиболее
распространенные ППК полимеризуется при температуре 150—200°С.
