Порошковая покраска металла: технология и применение

Принцип нанесения

Нанесение порошкового материала выглядит следующим образом:

Сам материал уже готов к использованию, с ним ничего не нужно делать. Готовить нужно рабочую поверхность, очищая ее от грязи, жира, остатков старой краски, заделывая трещины и глубокие повреждения. Часто перед нанесением финишного слоя используются грунтовки, улучшающие адгезию и дающие защиту от коррозии.
Далее следует непосредственное нанесение порошкообразного слоя. Именно полимерная покрасочная камера может справиться с этой задачей, так как тут есть масса нюансов. Используется специальный пистолет, дающий мельчающим частицам порошка заряд электричества. После зарядки частицы оседают на рабочей поверхности детали.
Очень важный этап – термическая обработка порошка, которая и образует финишный слой. Сначала полимер плавится, а уже потом кристаллизуется.
Закончить процесс следует охлаждением детали.

С нанесением полимерной эмали все несколько проще, так как эти работы можно провести и в простых гаражных условиях. Пасту нужно разбавлять растворителем или водой. Время применения готового состава ограничивается несколькими часами, поэтому после разбавления краски не нужно затягивать с ее нанесением. Для нанесения материала не требуется использовать дорогостоящее оборудование, так как для локальных работ будет достаточно обычной кисти или валика.

Совет. Выбирая тип краски, нужно учитывать специфику нанесения. Для нанесения порошковых составов можно использовать только те поверхности, которые можно нагревать до температуры в 180-200 градусов.

Область применения порошковой покраски металлических изделий

Металлические изделия стали покрывать порошкообразными красками еще в 60-х годах прошлого века. Предпосылок для такого нововведения было немало, и экономическая выгода, и забота о сохранении экосистемы, и эстетичность самого изделия. Все началось с применения системы анодирования и электростатического покрытия. Эти нововведения оказались довольно практичными: срок использования изделий увеличился благодаря их повышенной устойчивости при контакте с внешней средой.

Порошковая покраска металлических изделий относится к экологически чистым технологиям обработки, так как является практически безотходной, а сами изделия становятся более качественными. Причем, это можно сказать не только о декоративном покрытии, но и о декоративно-полимерном.

Порошок наносится на обрабатываемую поверхность по определенной методике. Первый тонкий слой порошка проходит термообработку (плавится при температуре не менее 160°). После этого изделие покрывают ровным сплошным слоем красителя

Принимая во внимание, что данный метод предусматривает термообработку при высокой температуре, он применим только для изделий из металла или стекла. За последнее десятилетие порошковая покраска металлических изделий расширила сферу своего применения, охватив различные производственные отрасли, использующие лакокрасочные материалы для обработки деталей

Из чего же состоит порошковая краска? Эта дисперсная смесь включает в себя множество компонентов в виде набора мельчайших частиц и воздуха. Кроме этого, в краситель обязательно добавляются дополнительные примеси и цветовой пигмент.

Стоит обратить ваше внимание на то, из чего формируется стоимость порошковой покраски, так как ценовой диапазон достаточно широк. Итак, в окончательной стоимости учитываются особенности поверхности изделия, способ окрашивания и работа специалиста

Порошковая покраска металлических изделий осуществляется сухой смесью, состоящей из множества разнообразных добавок, среди которых смолы, отвердители и пигменты, — все компоненты имеют вид мельчайших крупиц (10 – 100 микрометров). Отличительная черта красителя – отсутствие растворителя, как в самом составе, так и в процессе работы.

Спектр применения и целевое назначение методики ограничены: металлические изделия, требующие антикоррозийной защиты или для повышения электрической изоляции.

Порошковая покраска металлических изделий способна решить три задачи: экономическую, экологическую и практическую (повышается безопасность использования таких деталей). И это помимо того, что применение этого метода делает выше физические и химические свойства покрытия. Данные преимущества были по достоинству оценены в следующих производственных отраслях: в автомобиле- и приборостроении, в сельском хозяйстве, в строительстве и в некоторых других, например:

порошковая покраска металлических изделий бытовой техники (хозяйственный инвентарь, холодильники, стиральные машинки и другое);
покрытие алюминия, используемого для производства окон, дверей, медицинской техники и торгового оборудования;
изделия, используемые в строительстве: профили, фасады, металлопрокат, кровельные материалы и другое;
автомобили и другие средства передвижения (велосипеды и мотоциклы), включая покрытие их деталей и запасных частей:
порошковая покраска изделий из других материалов: стекла, керамики, камня, МДФ и гипса;
производство спортивного инвентаря.

Кроме этого, данную методику довольно часто используют солидные автомобильные концерны.

Что собой представляет практическое использование порошкового покрытия? Рассмотрим это на примере производства оконных профилей из алюминия. На заводе по производству таких изделий обязательно есть специальная линия порошковой покраски. Благодаря такой обработке изделие способно сохранить свои внешние данные и качественные характеристики на протяжении, как минимум, 15-ти лет.

1.4. Области применения порошковых красок

Перечень изделий, которые могут быть окрашены порошковыми красками, достаточно широк. Существуют отрасли промышленности, где особенно быстро растут темпы потребления порошковых красок. Примером могут служить покрытия внутренней поверхности труб для буровых нефтяных скважин и перекачивания нефти, функционирующие в условиях, где такие факторы, как повышенное давление, высокие температуры и присутствие вызывающих коррозию сред, способны оказывать разрушающее воздействие практически на все, за редким исключением, покрытия.

В США автомобильная промышленность потребляет около 15 % всех производимых в стране порошковых красок, и применение их все расширяется благодаря высокому качеству получаемых покрытий, по экономическим причинам, а также по соображениям экологии. Порошковые краски используются некоторыми производителями автомобилей для создания промежуточных грунтовочных слоев при получении наружных покрытий, а также для окончательной отделки внутренних деталей. Возрастает применение порошковых материалов для отделки различных автомобильных деталей, где необходима надежная защита наряду с хорошим декоративным видом. Диски колес, бамперы, рамки для зеркал, масляные фильтры, блоки двигателя, корпуса электрических аккумуляторов, рессоры — это лишь некоторые из многих деталей автомобилей, окрашиваемых порошковыми красками. Порошковые лаковые композиции для использования поверх основных наружных покрытий корпусов автомобилей являются альтернативой жидким органорастворимым лакам.

Производство товаров народного потребления представляет собой не единственную область рынка, использующую термоотверждаемые порошковые краски; на нее приходится около 17 % всего их потребления. Поскольку развивается тенденция замены силикатных эмалей порошковыми красками, использование порошков на рынке товаров народного потребления будет продолжать расти. В число областей применения порошковых материалов входит также окрашивание корпусов и кожухов различных изделий, морозильных камер, сушильных барабанов, корпусов стиральных машин и т. д.

Производство садового оборудования и инвентаря также является крупным потребителем порошковых красок (около 7 % от общего их потребления). Промышленные производства потребляют около 56 % всех порошковых материалов. Под промышленными производствами подразумеваются все другие, за исключением вышеупомянутых автомобильной промышленности, производства товаров народного потребления, архитектурных сооружений и садового оборудования и инвентаря.

Большими потенциальными областями потребительского рынка могут быть производства изделий из алюминиевого проката, представляющие в настоящее время 4% всего североамериканского рынка, потребляющего порошковые краски. Последние достижения в развитии полиэфир-тригли-цидилизоциануратных (ТГИЦ) систем и материалов на основе фторсодержащих полимеров позволили порошковым краскам конкурировать с жидкими системами при окрашивании архитектурных сооружений по прочности, атмосфероустойчивости и стойкости к обесцвечиванию. Некоторые из таких покрытий в различных строительных областях успешно эксплуатируются более 15 лет.

Порошковые краски на потребительском рынке — самый быстро растущий сегмент в структуре всех лакокрасочных материалов. Из примерно 5000 видов порошковых красок на североамериканском рынке используется около 1000 (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Металлические субстраты
Тяжелое, транспортное и сельскохозяйственное машиностроение	Станки, трубы (газовые, нефтяные, систем мелиорации и водоснабжения), детали автомобилей и мотоциклов, велосипеды
Приборостроение, электротехническая, радио- и электронная промышленность	Трансформаторы, конденсаторы, приборы, инструменты
Производство товаров народного потребления, бытовой техники	Холодильники, водонагреватели, кондиционеры, отопительные радиаторы, пылесосы, металлическая мебель, детали швейных машин, корпуса газовых и электроплит, стиральных машин
Строительство	Арматура, оборудование спортплощадок, светотехническое оборудование, металлические оконные рамы и шифер
Неметаллические субстраты
Строительство	Облицовочные фасадные плитки, асбоцементные, керамические; черепица
Производство товаров народного потребления	Декоративные керамические изделия, изделия из пластмассы, древесины

Технологические стадии покраски

Данные стадии не находятся в категории секретности. Хотя некоторые мастера могут и утаивать некоторые технологические нюансы. Но в целом же, вот как красить проще:

Технология нанесения на металл начинается с предварительной обработки. Ещё до самой покраски изделие должно быть основательно подготовлено. И чем качественней получится эта подготовка, тем лучше на нём расположится и будет выглядеть краска. Также на поверхности исключаются всякие загрязнения (к примеру, от битума или шпатлёвки) и ржавчина.
Если деталь уже окрашена, то следует провести зачистку. А потом на имеющийся слой можно наносить новый. Правда, в таком случае краска, являющаяся вторым слоем, будет характеризоваться менее сильным сцеплением с поверхностью. При прямом контакте сцепление намного лучше. Если рабочая поверхность анодированная или покрыта хромом, на неё также можно наносить порошковую краску. Есть ещё одна дилемма, осложняющее взаимодействие такой краски с поверхностью – это очернение. Если вы обнаружили, что ранее деталь подвергалась процедуре очернения, тщательно очистите поверхность. Само чернение может вызывать образование пузырей, особенно при обработке теплом.
Поверхность подготавливается окончательно. После предварительных обработок рабочая поверхность обезжиривается. Здесь применяется химический метод. Затем следует сушка. Так же готовят и оцинковку.
В некоторых ситуациях до нанесения порошковой краски поверхность нужно покрыть хромом или фосфатом. Необходимость такой обработки определяется предполагаемыми эксплуатационными условиями детали. Например, она часто предшествует порошковой окраске автомобильных дисков.
Поверхность маскируется. На данной стадии создаётся защита для тех компонентов поверхности, которые краска не должна затронуть. Деталь может покрываться частично, или же по задумке поверхность может разделяться на несколько цветовых исполнений. Например, такие меры необходимы, когда покрывается резьба или шлифованные элементы подшипника.
Металл окрашивается порошковой краской. После обработок, чисток и маскировки деталь крепится на специальный транспортёр. Затем она направляется в отделение для порошковой окраски. В нём в работу вступается особый электростатичный инструмент. Под его воздействием распыляется порошок. И после проведения обработки порошковую краску фиксирует на поверхности только энергия отличия потенциалов металлической поверхности и нанесенного средства. Это означает, что краску с поверхности может согнать и лёгкий воздушный поток или незначительный контакт. Поэтому проводится и шестая покрасочная стадия работы.
Металл покрывается полимерами. После нанесения краски требуется её надёжная фиксация. Поэтому деталь направляется в отделение полимеризации. Там нанесённый слой оплавляется. Получается плёнка. И она принимает твёрдую форму на детали. Вся площадь этого отделения обеспечивается высокой температурой. И при нагревании обозначенный слой плавится и мощно сцепляется с материалом, он оказывается в порах детали. Полимеризации подвергаются практически все автомобильные диски.
Контрольная стадия. Здесь деталь достаётся из камеры полимеризации. Остывает. Нанесённая краска твердеет. Эксплуатировать деталь ещё нельзя. Она должна 24 часа находиться в покое. После этого интервала она уже будет характеризоваться превосходной прочностью.

Удаление порошкового покрытия

Удаление порошкового покрытия требует немало времени, усилий. Применение инструментов для механического удаления не помогут. В состав данных лакокрасочных материалов входят те химические вещества, которые и станут обеспечивать прочность высохшего покрытия.

Пескоструйная очистка

Суть метода в отслоении слоя. Как это происходит. На поверхность направляется струя воздуха с абразивным песком. Под таким воздействием отслаивается не только слой краски, но и ржавчина. Метод требует много времени. За 1 минуту можно обработать качественно 10-12 квадратных сантиметров.

Большой недостаток – высокая цена оборудования. Для работы на оборудовании специалисту необходимо обладать определенным набором умений. При обработке мелких и хрупких деталей, необходимо быть осторожным. Струя воздуха с абразивным песком, может снести такие детали.

Перекраска в другой цвет

Поверх имеющегося порошкового покрытия перекрашивать можно. Если хотите перекрасить в другой цвет, чтобы скрыть дефект прежнего покрытия, то можно просто перекрасить. Надо понимать, что перекрашивая фактуру шагрень, гладкая поверхность не получится. Получится шагрень, только более сглаженная.

Смывка порошковой краски

Смывку можно сделать специальными химическими растворами. Его наносят на поверхность. Слой становится мягким. Металлическим шпателем легко удаляется. Используется для удаления слоя нанесенного менее года. Удалить краску, нанесенную более двух лет намного сложнее.

Преимущества красок

Экономичность технологии, высокая скорость полимеризации (быстрое застывание), компактный размер оборудования и возможность повторного использования оставшегося порошка позволяет говорить о высоком преимуществе твердых красок над традиционными лакокрасочными продуктами. Выделим основные достоинства порошковых красок.

Экономичность

В связи с технологией и возможностью вернуть неиспользованный материал обратно в резервуар полиэфирный порошок является наиболее экономичным продуктом по сравнению с остальными видами красок.

Высокая износостойкость

Порошковые краски, несмотря на свою экологичность, не уступают в параметре износостойкости другим материалам своего сегмента. Такое покрытие не потребует скорой корректировки, так как состав устойчив к истиранию.

Равномерное покрытие

Использование камер термической обработки обеспечивает равномерное распределение полиэфирных частиц и пигмента. Краска ложится ровным и равномерным слоем, при этом на поверхности нет видимых переходов.

Дополнительные защитные функции

Равномерное покрытие влияет на распределение нагрузок и придает дополнительную прочность основанию, повышая защищенность изделия. За счет химического состава данный материал противостоит коррозии.

Простота обслуживания

Простота в обслуживании оборудования и покрытого изделия является очевидным плюсом порошкового покрытия. Наносить состав легко: это под силу даже новичку.

Декоративность

Широкое многообразие красок позволяет получить разнообразные виды покрытия и текстур. Глянец, матовое покрытие, объемное или металлик, фактура древесины и мрамора – все это представляется возможным при использовании данного порошка.

Высокая адгезия

Способность к сцеплению поверхностей у порошковых красок достаточно высока, при этом тип поверхности может быть универсальным. В связи с высокой адгезией этот вариант окрашивания подходит большому количеству материалов, а также изделиям из нержавеющей стали.

Термостойкость

Метод запекания способствует повышению устойчивости к перепадам температур, укрепляя покрытие и обеспечивая надежную протекцию от термических воздействий в дальнейшем.

Многообразие цветов

При смешивании цветов можно получить более 5000 оттенков, имитировать свойства различных фактур, что недоступно при работе с жидкими материалами. При желании можно подобрать оттенок в тон интерьерной композиции, либо выполнить отделку поверхностей для акцентирования отдельных функциональных зон.

Ударопрочность

Невосприимчивость к механическим повреждениям делает порошковые краски особо популярными. Структура полимеров и технология обработки повышают срок службы порошка и покрытого им материала.

Водостойкость

Водоотталкивающее покрытие надежно защищает от влаги и пыли. Оно предотвращает отслаивание краски от поверхности изделия. Данное свойство особо ценится у покупателей.

Долговечность

Устойчивый к разложению и повреждениям состав позволяет долгое время обходиться без перекрашивания изделия. При соблюдении технологии окрашивания вам не придется проводить корректировку или подкрашивание поверхности в течение нескольких лет.

Химическая нейтральность

Состав нейтрален к химическим воздействиям, а, следовательно, и устойчив к ним. Поверхность, покрытую данной краской, можно протирать, используя бытовую химию.

Область применения порошковых красок

Порошковая покраска — это экологически чистая безотходная технология для получения высококачественных защитных и защитно-декоративных покрытий. Покрытия формируют из полимерных порошков, которые наносятся на поверхность изделия за счёт электростатического напыления. Такие покрытия, очень прочные и долговечные. Данный метод идеален для окраски кованых изделий, алюминиевых профилей и оцинкованных поверхностей.

Область применения порошковых красок постоянно расширяется. Они широко применяются в строительстве, в сельскохозяйственном машиностроении и приборостроении, автомобилестроении и других областях промышленности для окраски:

• Металлические конструкции и алюминиевые профиля (двери, фасады и алюминиевые окна);

• спортивный инвентарь (велосипеды, мотоциклы и снегоходы);

• медицинской техники (кровати, стулья, столы);

• кровельных материалов (металлические кровли, водостоки);

• бытовой техники (корпуса холодильников, стиральные машины, компьютеры)

• предметов мебели;

Основные преимущества и недостатки порошковой покраски

Порошковая покраска хорошо защищает поверхность. Краска ложится плотным слоем, толщиной 35–250 мкм, количество пор меньше. Один слой заменяет 2–3 слоя обычной краски. Ровная прочная плёнка покрытия не царапается, не повреждается при транспортировке.

Особенности порошковой покраски

Технология производства работ позволяет собирать распылённую в воздухе краску для повторного использования. Потери красящего состава сведены к минимуму, составляют 1–4% общей массы. Процесс покраски металла несложный, нетрудоемкий, не требует большого количества работников. Эти факторы удешевляют стоимость нанесения на квадратный метр конструкции.

Коррозия металла, окрашенного таким способом, исключена. Металлические изделия не выцветают под солнечным светом, цвет, качество покрытия не меняется в любых погодных условиях. Разнообразная палитра имеет множество оттенков, воспроизводит сложные фактуры бронзы, гранита, серебра. Блеск варьируется от матового до глянца.

Порошковая краска поставляется производителем уже готовой к работе, растворитель не применяется. Детали под порошковую окраску не грунтуют.

К недостаткам порошковой покраски относятся:

Состав краски не колеруется и выбор идёт из готовой палитры оттенков

Покраска порошком других материалов

Порошковая покраска плит МДФ в условиях гаража затруднительна, однако технологии идут вперёд и сегодня применяются низкотемпературные порошки. Подготовка и окрашивание алюминия с помощью порошка ничем не отличаются от вышеприведённых, правда, использовать для этого электричество необязательно. В заводских условиях алюминиевые профили обрабатывают химическими составами и равномерно наносят на них порошок, после чего отправляют в термокамеру.

При выборе красящего вещества для порошковой покраски следует учитывать, что сами порошки бывают термореактивными и термопластичными. Без химических превращений способны образовывать правильную поверхность только первые, а вторые требуют дополнительных операций, но не плавятся под действием температуры и образуют прочную поверхность. Правильное окрашивание возможно, только если порошок обладает хорошей сыпучестью и высокой насыпной плотностью.

Технология производства порошковых красок

Распространенные варианты изготовления:

Сухое смешивание компонентов.
Смешение компонентов в расплаве с последующей дезинтеграцией до необходимого размера.

Метод производства порошков сушкой распыляемых жидких красок распространения не получил из-за значительных потерь растворителей, высокой себестоимости красок.

Сухое смешивание компонентов является главным вариантом изготовления порошковых красок из термопластичных материалов. Производство обходится без дорогостоящего оборудования и значительных трудовых затрат. Сложность состоит в получении стабильных, нерасслаивающихся при хранении и использовании композиций с равномерным распределением малых добавок.

Смешение компонентов в расплаве дает высококачественные однородные порошки со стабильным составом и структурой. Способ длителен, имеет много стадий, требует дорогостоящего и сложного оборудования. Может использоваться для любых твердых плёнкообразователей, но применяется в основном для реактопластов.

Методы нанесения порошковой краски

Сейчас популярностью пользуются несколько методов нанесения порошковой краски, но каждый из них имеет свои особенности.

Самым популярным и часто используемым стал метод электростатического распыления. Коротко эта технология заключается в том, что на предварительно подготовленную поверхность распыляется порошковая краска, частицы которой имеют определенный электрический заряд. Они равномерно распределяются по нейтрально заряженной поверхности, а потом в печи полимеризации они просто тают и теряют свой заряд. В итоге получается равномерно окрашенная поверхность. Метод хорошо подходит для небольших металлических деталей.
Для тех материалов, которые не выдержат высокой температуры и прямого нагревания, используют способ окрашивания с помощью пламени. Тут используется термопластичный порошок, который расплавляется с помощью сжатого воздуха, а нагревается при помощи горения пропана в специальных пистолетах. Уже расплавленные частицы направляются на окрашиваемый материал, где и застывают. Поэтому такой способ вполне применим для окрашивания дерева, керамики, камня и т.д., а также для больших по площади объектов.
Есть способ, при котором краска подается потоком воздуха на разогретую уже поверхность, где частицы тают и прилипают к поверхности. Иногда требуется потом повторное нагревание, а в случае использования термопластичных красок – этого не нужно.

Методы работы с порошковой краской

Хотя порошковый метод окрашивания известен уже довольно долго, его техническое развитие началось сравнительно недавно. За это время появилось несколько способов проведения процесса.

Наиболее популярным и распространенным считается электростатическое распыление. Принцип заключается в том, что частички порошка приобретают электрический заряд, проходя через распылитель. При этом обрабатываемое покрытие остается электрически нейтральным. Именно эта разница создает электрическое поле, за счет которого порошок притягивается к поверхности и прочно удерживается. Это первая стадия покраски. Далее, обработанная деталь помещается в специальную печь, где происходит нагрев при температуре около 200 градусов. Недолговременное воздействие расплавляет верхний слой, и он надежно впитывается в основание. Электрический заряд постепенно исчезает.
Более сложным считается способ, который подразумевает предварительный нагрев. То есть окрашиваемое металлоизделие разогревается до определенной температуры (показатель подбирается индивидуально). При помощи распылителя частички порошковой краски наносятся на основание и плавятся. Дальнейшие действия не всегда подразумевают повторный нагрев и зависят от типа наносимого покрытия.
Для третьего варианта используется преимущественно термопластичный порошок. В работе применяется специальный распылительный инструмент, который снабжается камерой с горящим пропаном. Предварительно нагретые частицы, ударяясь о поверхность, формируют прочный защитный слой. Хотя такая технология позволяет окрашивать разные материалы, ее распространение сравнительно невелико.

Порошковая технология окраски металла: особенности и преимущества