Порошковая покраска без грунтовки

Технология порошковой покраски

Покраска металлических изделий предназначена для защиты от негативного воздействия внешней среды. Кроме того, она улучшает металл и придает ему более привлекательный вид. Результат зависит как от качества самой краски, так и от выбранной технологии.

Сегодня, как никогда, растет популярность технологии порошковой покраски (вместо жидкой). Впервые эту методику использовали в 1960-х годах. Главными предпосылками для этого стали экономичность, забота об окружающей среде и эстетика самих изделий. На протяжении последних 10 лет этой технологией стали пользоваться и другие отрасли производства. Речь идет о сферах, где в обработке деталей используются лакокрасочные материалы.

Состав порошковой краски

Порошковая краска — это твердые частицы дисперсионного типа. Иногда к порошку добавляют и другие вещества. Например, акрилаты, цветовые пигменты, пленкообразующие смолы. Важно то, что среди ингридентов нет огнеопасных и токсичных компонентов. Она не предоставляет угрозы для живых оргазмов, и не наносит ущерб природе.

От чего зависит цена

Стоимость красителей бывает разной. От чего же зависит она зависит? На это влияют:

• специфика поверхности изделия;
• способ покраски;
• работа мастера.

Сфера применения

Металлические изделия обрабатываются порошковыми красителями не только в сфере строительства, автомобилестроения, сельского хозяйства. Данная технология нашла применение в медицине, бытовой технике, изготовлении спортивного инвентаря.

Процесс порошковой покраски

1. Подготовка поверхности

Перед покраской поверхность обязательно обрабатывается пленкообразующей жидкостью, а также материалом в виде порошка. Это нужно для того, чтобы поверхность очистилась и стала шероховатой, так как без этого процесс покраски будет неэффективным.

Обработка может быть, как механической, так и химической.

2. Нанесение

Процесс покраски порошковой краской осуществляется:

• Электростатическим напылением. Самый универсальный метод, который повсеместно используется в промышленности. Позволяет легко контролировать толщину покрытия. Подходит как для горизонтальных, так и вертикальных поверхностей. Благодаря заземлению металлическое изделие получает нулевой заряд.
• Газопламенным способом. Это непопулярный метод, поскольку дает неравномерный эффект. Назначение – функциональное, но никак не декоративное.
• Помещением в электризованный порошок. Чаще всего используется в изготовлении однотипных образцов. Обычно, для этого задействуется специальная конвейерная линия.
• Плазменным напылением. Применяется для покрытия тонким слоем термостойких изделий.

Способ нанесения порошковой краски выбирается с учетом особенностей производства.

3. Формирование жидкой пленки (полимеризация)

Когда порошок нагревается до вязко-текучего состояния, он превращается в пленку. Как это происходит? Материал становится вязко-текучим, из него удаляется воздух. Потом этой жидкостью пропитывают поверхность изделия. Если для окрашивания применяются термореактивные краски, то при высокой температуре пленка отвердевает химическим путем.

4. Окончательное формирование покрытия

Пленка окончательно формируется, когда изделие остывает. В зависимости от вида красителя применяют быстрое или медленное охлаждение. В случае использования термопластичных красителей можно прибегать к методу «дублирующего спекания». Он позволяет убрать мелкие недостатки покрытия. Но этот способ нельзя использовать с термореактивными красками.

Оборудование для порошковой покраски

Порошковое окрашивание сильно отличается от традиционного жидкого. Одно из отличий – это оборудование.

Покраска порошком начинается с распыления на поверхность лакокрасочного материала пистолетом-распылителем. Когда частицы проходят через пистолет, то получают небольшой заряд. Благодаря этому порошок «прилипает» к поверхности.

Затем «прилипший» порошок нужно термически обработать в специальной камере (температура может достигать 200-250°С). Требования к самому помещению не слишком строгие. Это должно быть чистое, сухое и светлое место, со свободным пространством и хорошей вентиляцией.

На что нужно ориентироваться при подборе оборудования? В первую очередь, на финансовые возможности и характер активной площади.

Оборудование для порошковой покраски включает в себя:

• Две камеры (камера напыления и камера полимеризации). Камера напыления может быть тупиковой и проходной. Если она проходная (то есть имеет вход и выход), то к ней нужна еще и транспортная система. Камера, или печь полимеризации – это место, где твердые частицы порошка расплавляются, а затем затвердевают. При этом формируется конечное равномерное покрытие по всей поверхности.
• Электростатический распылитель. Это специальный пистолет для нанесения краски на металл. Он может быть трибостатическим или электростатическим. Первый не производит тока и может окрашивать труднодоступные места, однако на его работу сильно влияет влажность помещения. Второй работает от компрессора. Но образование тока влечет за собой физические явления, которые усложняют покраску изделий сложной формы, выемок, углов и т.п.
• Компрессор. Нагнетает сжатый воздух в окрасочный участок.
• Подвесной конвейер. Решает проблему транспортировки некрупных и нетяжелых деталей.
• Рекуператор. Позволяет повторно использовать порошок. Он собирает не осевшую краску, пропускает через очищающий фильтр и возвращает в окрасочный процесс. Рекуператоры бывают картриджные и циклонные. Первые лучше использовать тогда, когда цвет меняется часто, а вторые – наоборот.

Самый главный элемент покраски – это печь полимеризации. Если речь идет об одноразовой покраске, то подойдет и обычная «духовка». Но мастера, которые профессионально занимаются порошковым окрашиванием, используют специальную камеру.

Камеры отличаются по цене и типу нагрева. Новинка отрасли – камера с инфракрасными нагревателями. Она позволяет использовать одновременно несколько оттенков. Кроме того, экономно расходует электроэнергию и предполагает регулировку мощности излучателей. Современные камеры оборудованы вентиляцией. Это позволяет вовремя удалять побочные продукты, а также проводить более качественную полимеризацию металлических изделий.

Преимущества порошковой покраски металлических изделий

• Экологическая чистота. Порошковая краска не предоставляет угрозы для человека и окружающей среды. Конечно, если соблюдать базовые правила безопасности. Например, работать нужно в респираторе, ведь даже безвредный по составу порошок может оседать в легких.
• Минимизация отходов. Технология покраски порошком практически не имеет отходов благодаря специфике оборудования. Распылитель не может нанести покрытие с первого раза. И здесь на помощь приходит рекуператор, который готовит не осевшую краску к повторному использованию.
• Отсутствие токсичных растворителей. Благодаря этому на поверхности не образовывается большое количество пор, а также снижается усадка.
• Повышенная прочность поверхностей. Порошковое покрытие хорошо защищает от вредных воздействий. Например, от ультрафиолетового излучения, коррозии и различных растворителей.
• Широкий спектр оттенков. Современная палитра насчитывает 5 тысяч цветов с различными фактурами. Кроме того, краска может быть глянцевой, полуматовой или матовой. Также есть структурные поверхности: антик (имитация старого металла), шагрень (подобие апельсиновую корки), муар (мелкозернистая поверхность с бархатистым видом), крокодил (имитация крокодиловой кожи), металлик.
• Низкая степень взрывоопасности. Это легко определить даже по запаху. В отличие от жидких красок, порошковая не обладает резким неприятным запахом, что и свидетельствует об отсутствии вредных компонентов.
• Экономическая выгода. Этот процесс занимает не много времени. Весь цикл проходит за 30 минут, обеспечивая качественный результат. Потеря материала минимальна. Технология высоко автоматизирована, что позволяет легче обучать рабочих.

Минусы технологии

• Чрезмерно высокая температура плавки (более 150 °С). Это ограничивает сферу применения. Невозможно работать с деревом и пластиком.
• Сложность нанесения краски тонким слоем.
• Некоторые ограничения в работе оборудования. Небольшая камера не может окрасить большую поверхность, а большая камера нецелесообразна для работы с мелкими деталями.
• Отсутствие возможности локального перекрашивания. Если результат будет неудовлетворительным, придется полностью перекрашивать изделие.

Чем порошковая покраска металлических изделий лучше, чем жидкая?

Прежде всего, порошковое окрашивание выгоднее в экологическом и экономическом плане. Обычная жидкая краска содержит пожароопасные растворители, а в порошковой их нет. Ее частицы могут использоваться повторно.

Преимущества порошковой покраски металлических изделий перед жидким окрашиванием:

• более сильная устойчивость к негативным воздействиям внешней среды;
• более ровное распределение, как следствие, повышение эстетических показателей;
• более экономный расход, ведь во многих случаях достаточно всего одного слоя;
• меньшая потеря материала (не больше, чем 4%);
• более богатая палитра оттенков;
• более быстрый цикл окрашивания (на всю процедуру уходит не больше, чем 2 часа);
• более удобное хранение материалов;
• автоматизация производства, что позволяет сократить расходы на обучение работников;
• более экологическое производство.

Именно благодаря вышеперечисленным преимуществам покраска порошком становится все более популярной.

Преимущества порошковой окраски

Преимущества порошковой окраски заключаются, прежде всего, в прочности, экономичности и экологичности покрытия.

В данной технологии не используются огнеопасные и токсичные жидкие растворители, поэтому данная технология практически безопасна. Отсутствие растворителей обеспечивает дополнительную экономию на стоимости краски. Кроме того, выбор цветов и текстуры практически не ограничен. Данный метод окраски позволяет выбирать любые оттенки и фактуры, например, золотистый или серебристый металлик, поверхности под бронзу, серебро или гранит. Используя метод порошковой покраски, можно получать поверхности с различной степенью глянца, а также с рельефной фактурой. Порошковые краски поставляются в готовом виде, что исключает такие дорогостоящие процедуры как контроль вязкости и колеровка. Это обеспечивает им экономичность, стойкость, прочность, долговечность и отличное качество.

Порошковая покраска обеспечивает образование ударопрочного антикоррозийного покрытия, которое работает в температурном диапазоне от –60 до + 150С и обеспечивает надежную электроизоляцию. Резкие смены температуры не влияют на качество краски.

Экономические преимущества порошковой краски:

• экономна за счет низкого процента отходов;
• практически 100% краски переносится на рабочую поверхность;
• при избыточном количестве краски, которая не оседает на окрашиваемой поверхности в процессе распыления, ее можно использовать еще раз;
• технология высоко автоматизированная, что обеспечивает легкость в обучении рабочих отсутствие необходимости ухода за покрытием;
• минимальные потери материала при окраске;
• около 95% краски, собранной в процессе очистки оборудования, можно использовать повторно, поэтому утилизация порошковых красок очень низкая;
• вследствие отсутствия растворителей не требуется ни времени на его испарение, ни затрат на удаление паров.

Экологические преимущества порошковой краски:

• не содержит вредных органических соединений;
• технология является экологически чистой;
• сниженная опасность возгорания;
• минимальное выделение химического запаха;
• технология способствует улучшению санитарно-гигенических условий труда;
• концентрация летучих веществ, выделяющихся в процессе полимеризации, никогда не достигает предельно допустимой нормы.

Основные преимущества порошковых покрытий по сравнению с красками на растворителях:

• отличные декоративные и физико-химические свойства покрытий, недостижимые при традиционных способах окраски;
• достигается более высокое качество покрытий и лучшие эксплуатационные свойства;
• покрытие изделий осуществляется без грунтовки поверхности;
• за счет 100%ного содержания сухого вещества, порошковое покрытие наносится в один слой, в отличие от дорогих многослойных жидких покрытий;
• пористость в порошковом покрытии намного меньше. Большинство порошковых красок обладает улучшенными антикоррозийными и ударопрочными свойствами по сравнению с обычными красками;
• для нанесения порошкового покрытия не требуется особой подготовки или контроля вязкости, поскольку порошковые краски поставляются потребителю в готовом к применению виде;
• потери при порошковой окраске составляют всего 1-4%, в то время как потери при окрашивании жидкими красками составляют около 40%;
• затвердевание порошкового покрытия происходит в течение всего 30 минут;
• порошковые краски не нуждаются в больших складских помещениях для хранения;
• большая прочность порошкового покрытия сводит к минимуму повреждение окрашиваемых изделий при транспортировке, кроме того, обеспечивается снижение затрат на упаковку.

Преимущества и недостатки порошковой окраски

Преимущества порошковой окраски заключаются, прежде всего, в прочности, экономичности и экологичности покрытия.

Производство ЛКМ все чаще опирается на изготовление инновационных высокотехнологичных материалов. Производство порошковых красок — одно из важнейших современных направлений.

В данной технологии производства не используются огнеопасные и токсичные жидкие растворители, поэтому данная технология практически безопасна. Отсутствие растворителей обеспечивает дополнительную экономию на стоимости краски. Кроме того, выбор цветов и текстуры практически не ограничен. Данный метод окраски позволяет выбирать любые оттенки и фактуры, например, золотистый или серебристый металлик, поверхности под бронзу, серебро или гранит. Используя метод порошковой покраски, можно получать поверхности с различной степенью глянца, а также с рельефной фактурой. Порошковые краски поставляются в готовом виде, что исключает такие дорогостоящие процедуры как контроль вязкости и колеровка. Это обеспечивает им экономичность, стойкость, прочность, долговечность и отличное качество.

Порошковая покраска обеспечивает образование ударопрочного антикоррозийного покрытия, которое работает в температурном диапазоне от –60 до + 150 оС и обеспечивает надежную электроизоляцию. Резкие смены температуры не влияют на качество краски.

Порошковые краски обладают следующими экономическими преимуществами:

• экономны за счет низкого процента отходов;
• практически 100 % краски переносится на рабочую поверхность;
• при избыточном количестве краски, которая не оседает на окрашиваемой поверхности в процессе распыления, ее можно использовать еще раз;
• технология высоко автоматизированная, что обеспечивает легкость в обучении рабочих отсутствие необходимости ухода за покрытием;
• минимальные потери материала при окраске;
• около 95 % краски, собранной в процессе очистки оборудования, можно использовать повторно, поэтому утилизация порошковых красок очень высока;
• вследствие отсутствия растворителей не требуется ни времени на его испарение, ни затрат на удаление паров.

Экологические преимущества порошковых красок:

• не содержит вредных органических соединений;
• технология является экологически чистой;
• сниженная опасность возгорания;
• минимальное выделение химического запаха;
• технология способствует улучшению санитарно-гигенических условий труда;
• концентрация летучих веществ, выделяющихся в процессе полимеризации, никогда не достигает предельно допустимой нормы.

Основные преимущества порошковых покрытий по сравнению с красками на растворителях:

• отличные декоративные и физико-химические свойства покрытий, недостижимые при традиционных способах окраски;
• достигается более высокое качество покрытий и лучшие эксплуатационные свойства;
• покрытие изделий осуществляется без грунтовки поверхности;
• за счет 100 % ного содержания сухого вещества, порошковое покрытие наносится в один слой, в отличие от дорогих многослойных жидких покрытий;
• пористость в порошковом покрытии намного меньше. Большинство порошковых красок обладает улучшенными антикоррозийными и ударопрочными свойствами по сравнению с обычными красками;
• для нанесения порошкового покрытия не требуется особой подготовки или контроля вязкости, поскольку порошковые краски поставляются потребителю в готовом к применению виде;
• потери при порошковой окраске составляют всего 1-4 %, в то время как потери при окрашивании жидкими красками составляют около 40 %;
• затвердевание порошкового покрытия происходит в течение всего 30 минут;
• порошковые краски не нуждаются в больших складских помещениях для хранения;
• большая прочность порошкового покрытия сводит к минимуму повреждение окрашиваемых изделий при транспортировке, кроме того, обеспечивается снижение затрат на упаковку.

Возможные недостатки:

• в процессе окрашивания для каждого цвета требуется отдельный контейнер;
• необходимо четкое контролирование процесса покраски для предотвращения возможности взрыва;
• могут возникать трудности с нанесением очень тонкого слоя краски;
• возможны трудности с окрашиванием при низких температурах;
• определенные ограничения в применении, например, при нестандартных формах объектов или сборных конструкций.

Покраска порошковой краской изделий из металла, правила нанесения

Отличия в составе и технологии использования порошковой краски, выделяют данный вид покрытия в «особый класс» относительно остальных лакокрасочных материалов. В настоящее время порошковая окраска металлических изделий получила существенное распространение в промышленности, начиная от самолётостроения вплоть до выпуска бытовых товаров и принадлежностей.

Порошковая окраска металлических изделий: технология процесса и основные этапы

Технологический процесс порошковой покраски разделяются на следующие этапы:

• подготовка окрашиваемой поверхности;
• нанесение краски в виде порошка;
• формирование жидкой плёнки при высокой температуре;
• химическое отверждение плёнкообразующего материала (при использовании термореактивных красок);
• окончательное формирование покрытия.

Подготовка поверхности

При подготовке окрашиваемой поверхности следует учитывать, что необходимо обеспечить не только смачиваемость с жидкой фазой плёнкообразователя, но и равномерное распределение порошковых материалов при напылении. Уделяется внимание как удалению всевозможных поверхностных загрязнений, так и обеспечению поверхности необходимой шероховатости. Дополнительно к механическим способам подготовки поверхности могут использоваться и химические, такие как обезжиривание, травление или фосфатирование.

Нанесение порошковых материалов

Порошковая окраска металла осуществляется:

• электростатическим напылением;
• погружением во взвешенный слой электризованного порошка;
• газопламенным способом.

Благодаря своей простоте и универсальности, наибольшее применение получило нанесение краски электростатическим напылением. Для плоских поверхностей могут использоваться специальные магнитные щётки-валики по технологиям, используемыми в копировальной технике. Окунание в «кипящий слой» используется на автоматических линиях при конвейерном производстве однотипных изделий. Газопламенный способ из-за чрезмерной неравномерности слоя и свойств получаемого покрытия распространения не получил. Существующее плазменное напыление отличается применением низкотемпературной плазмы для нагрева частиц и использованием инертного газа; ограничивается использованием термостойких порошков при нанесении тонких покрытий на термостойкие материалы.

Удержание и равномерность распределения на поверхности металлических изделий порошковых материалов обеспечиваются за счет электростатических сил взаимодействия заряженных частиц краски и «электронейтральной» поверхности. Перед напылением частицы краски в пистолете получают электрический заряд:

• в поле коронарного заряда, создаваемого электродом;
• за счет трения о поверхность оборудования.

Заряд частиц, как правило, отрицательный, величина заряда должна соответствовать оптимальному диапазону, позволяющему удерживать частицы на поверхности до образования жидкой плёнки и не нарушающему технологию нанесения. Регулируется характеристиками электрода или скоростью движения частиц при трении о поверхность оборудования, площадью и материалом поверхности.

При электростатическом напылении покрытия одинаково качественно формируются на горизонтальных и вертикальных поверхностях. Нулевой заряд металлического изделия обеспечивается заземлением.

Формирование жидкой плёнки

Технология нанесения порошковой краски

Пленкообразование происходит при нагреве порошковых материалов до вязко-текучего состояния, при этом происходит:

• деформация и вязкое течение материала;
• удаление воздуха;
• смачивание жидким материалом поверхности подложки.

При производстве труб и металлического профиля используется нанесение порошка в «кипящем слое» на предварительно нагретые заготовки, процесс формирования жидкой плёнки происходит за счет аккумулированного тепла или дополнительного нагрева.

В случае использования термореактивных красок при высокотемпературной выдержке дополнительно происходит химическое отверждение жидкой плёнки за счет полимеризации или поликонденсации плёнкообразователей. Это удлиняет время высокотемпературной выдержки, повышает затраты и снижает производительность. Существуют составы на основе термореактивных смол, ускоренное отверждение плёнок которых происходит при ультрафиолетовом облучении.

Окончательное формирование покрытия

Итоговое формирование пленки происходит при охлаждении изделия. Условия могут отличаться как скоростью охлаждения, так и средой. Прочностные характеристики покрытия и силы адгезии, в зависимости от условий формирования, может изменяться на десятки процентов. При этом для разных видов полимеров практикуется ускоренное и замедленное охлаждение . Охлаждение покрытия в пластифицирующих полимерных средах может снизить внутренние напряжения покрытия до нуля.

В отличие от термореактивных, термопластичные краски позволяют легко устранять дефекты покрытия с использованием повторного «спекания».

Широко используется порошковое окрашивание в строительной промышленности при производстве профиля из стали и алюминия, изготовлении дверей, ворот и других металлоконструкций. В автомобильной промышленности применяется при производстве дисков колёс и других деталей.

Несмотря на сложность колеровки, некоторые производители предоставляют порошковые краски до 250-ти цветов по таблицам RAL.

Порошковая окраска металла: правила и рекомендации

Процесс подготовки металлических деталей к покраске

При покраске металлических изделий порошковой краской как на промышленных линиях, так и своими руками в домашних условиях, необходимо следовать таким рекомендациям:

1. Используйте порошковые материалы проверенных производителей.
2. Без правильного заземления металлического изделия нарушается электростатический механизм удержания и распределения порошковых материалов на поверхности. Поэтому необходимо следить за состоянием подвесных крючков, обеспечивающих заземление деталей. Следует предусмотреть технологическую операцию очистки крючков и контроль цепи заземления.
3. Напыление порошковых материалов необходимо производить минимально необходимым количеством воздуха. Чрезмерная подача воздуха приводит к:

• перерасходу краски;
• повышенному износу оборудования;
• нарушению технологии электризации частиц порошка;
• изменению гранулометрического состава краски;
• ухудшению видимости в окрасочной камере.

1. Качественное покрытие получают при использовании воздуха нужной кондиции. При этом следует уделять внимание не только отсутствию пыли, но и содержанию в воздухе влаги и масла. Необходимо использовать соответствующие фильтры до подачи воздушной смеси в оборудование. В качественном воздухе:

• размер твёрдых частиц не превышает 0,3 мкм;
• точка росы не превышает 4 °С (т.е. при 20 °С влажность не более 35%);
• содержание масла не более 0,1 промилле.

Оборудование для порошковой окраски

1. При повторном использовании порошковых материалов учитывается изменение исходного состава, прежде всего гранулометрического. Не следует превышать количество допускаемых добавок регенерированных материалов в исходные порошки. Тщательно гомогенизируйте смесь порошков перед использованием.
2. Не допускайте смешивания краски различных цветов и видов. При переходе на другую краску необходимо тщательно очистить всё оборудование. Желательно иметь для каждой используемой краски отдельные расходные бункера и шланги.
3. Без подготовки поверхности не получите качественного покрытия. При этом следует учитывать назначение и условия эксплуатации изделия. Раму велосипеда надо подготавливать несколько иначе, чем элементы офисного стола. Небрежная подготовка приводит к:

• поверхностным дефектам покрытия;
• отслоению краски;
• преждевременному разрушению покрытия в агрессивной среде.

1. Стоимость исходного порошка не определяет реальную экономичность покрытия. Следует учитывать:

• расход материалов на единицу площади поверхности;
• долговечность покрытия;
• устойчивость к воздействию вредных условий;
• внешний вид.

1. Учитывайте условия хранения порошковых материалов. Повышенная температура может снизить как технологические характеристики порошка, так и эксплуатационные свойства покрытия. Используемая тара должна быть водонепроницаема из-за высокой гигроскопичности материалов. Обычно рекомендуемая температура в складе не должна превышать 25…28 °С, влажность не более 50%.
2. Строго соблюдайте рекомендуемую технологию «спекания» порошка. Следует учитывать, что температура воздуха в рабочей зоне печи является косвенной характеристикой техпроцесса. Работа установки должна обеспечивать равномерный прогрев металла изделия до оптимальных температур. В зависимости от вида материала и массы изделия оптимальная температура воздуха и время выдержки могут меняться и отражаются в инструкции.
3. Своевременно выполняйте технические регламенты по поддержанию работоспособности оборудования участка. Профилактическое обслуживание, включая регулярную очистку, осмотр, ремонт и замену компонентов, является основой безупречной работы и получения качественной продукции. Используйте запасные части оригинальных производителей. Хорошо зарекомендовало себя оборудование компании TESLA.

Техника безопасности

Основными видами угрозы при порошковой окраске изделий являются:

• попадание пыли в лёгкие и на поверхность кожи маляра;
• образование взрывоопасной пылевоздушной смеси.

Видео: порошковая покраска металлических дверей

Эти угрозы устраняются использованием индивидуальных защитных средств и качественной системой вентиляции, как покрасочной камеры, так и печи «спекания». В обязательном порядке производят качественное заземление используемого оборудования.