Новое в порошковой окраске

Добавлено: 11.05.2022 г.


В настоящее время технология окраски порошковыми материалами развивается быстрыми темпами и в некоторых секторах промышленности успешно замещает окраску традиционными жидкими ЛКМ. Как показывает мировая практика, сегодня многие производители выбирают порошковую окраску для защитно-декоративной отделки изделий, несмотря на то, что эту технологию можно использовать только в производственных условиях, что она требует специального технологического оборудования и не может конкурировать с применением жидких ЛКМ в быту, строительстве и антикоррозионной защите крупных объектов.

Хорошие физико-химические свойства покрытий (Пк), уменьшение числа технологических операций при окраске, значительное снижение экологической нагрузки на окружающую среду, улучшение условий труда — вот те преимущества порошковых лакокрасочных материалов (ЛКМ), которые привлекают потребителей и постоянно увеличивают их число. Поэтому все актуальнее становятся вопросы организации окрасочных производств, использующих порошковые ЛКМ.

Существовавшие ранее ограничения на применение порошковых красок сейчас успешно преодолеваются. Так, невзрачный внешний вид (класс Пк только 3-4) отошел в прошлое, на рынке все больше появляется порошковых красок для высокодекоративных Пк со специальными эффектами (текстурированных, металлизированных и т.п.). Да и высокая температура отверждения больше не помеха — созданы краски низкотемпературного отверждения (120°С), позволяющие окрашивать термочувствительные подложки. Высокие капитальные затраты и расход энергоносителей, делающие нецелесообразной окраску крупногабаритных и металлоемких изделий, также решаются с помощью соответствующего оборудования и технологий окраски.

Однако если вы решили организовать участок порошковой окраски, помимо обычных технологических затрат вам нужно учитывать и количество окрашиваемых изделий, так как при окраске небольших партий затраты не окупаются, а себестоимость продукции становится слишком высокой, хотя на крупных серийных производствах благодаря внедрению новых материалов и технологий окраски она неуклонно снижается. Например, в 1970-1980-х гг. себестоимость окраски изделий порошковыми материалами, по оценкам западных специалистов, была на 15-25% выше, чем при использовании жидких ЛКМ. Однако начиная с 1990-х гг. при ежегодном мировом приросте производства порошковых красок на 10-15% цены на них значительно снизились. Кроме того, благодаря совершенствованию их рецептур необходимая толщина Пк уменьшилась со 100-120 до 60-80 мкм. Таким образом, сегодня себестоимость окраски порошковыми ЛКМ такая же, а иногда даже ниже, чем при применении жидких ЛКМ. Так, по расчетам специалистов энергомеханического завода МПС (Москва), внедривших окраску несложных изделий порошковыми ЛКМ, ее себестоимость составляет 67 руб./м2, а при использовании ПФ-115 — 85 руб./м2. Естественно, что при отделке изделий сложной конфигурации эти цифры несколько возрастут.


СОСТОЯНИЕ РЫНКА

Предприятия, работающие в этом сегменте рынка, делятся на поставщиков порошковых ЛКМ и поставщиков технологического оборудования для их нанесения. В советские времена основными поставщиками краски были отечественные производители. Технологическое же оборудование для нанесения порошковой краски в основном закупалось за границей. В настоящее время российский рынок материалов наполнился импортными порошковыми ЛКМ, которые по ассортименту и качеству превосходят ранее широко применявшуюся отечественную продукцию. В то же время в последние годы начал бурно развиваться рынок отечественного окрасочного оборудования благодаря усилиям российских предприятий, имеющих серьезные научные разработки и оригинальные технические решения, не уступающие зарубежным технологиям. Конечно, на российском рынке присутствуют и ведущие западные фирмы (Nordson, Wagner, Gema), но стоимость их оборудования как минимум в 2 раза выше отечественного с аналогичными характеристиками. Правда, надо заметить, что иностранные фирмы, обладая более мощными ресурсами, постоянно обновляют ассортимент и улучшают оборудование, выводя на рынок самые совершенные модели, и в этом случае цена не имеет решающего значения.

Технология окраски порошковыми ЛКМ включает три стадии: подготовку поверхности, нанесение Пк в электростатическом поле и отверждение в печах. Ситуация, сложившаяся на рынке предложения технологического оборудования, достаточно точно отражает особенности технологии. Реализация основной стадии процесса (нанесения Пк) обычно не вызывает сложностей: в России и за рубежом серийно производится широкий ассортимент распылительного оборудования, окрасочных камер различных типоразмеров с системами рекуперации порошка. Печи камерного или колпакового типа, используемые на тупиковых участках окраски, в большинстве случаев тоже выбирают из ассортимента серийно выпускаемых. Однако, кроме производительности, существенную роль играют габаритные и весовые характеристики окрашиваемых изделий, и в некоторых случаях требуются нестандартные печи. Проходные печи для конвейерных линий требуют индивидуального подхода к их проектированию и изготовлению, учитывающего к тому же особенности планировки производственного участка.


ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ

Наиболее сложные вопросы возникают при выборе технологического оборудования для подготовки поверхности перед окраской. Для получения качественных Пк необходима химическая подготовка, включающая стадии обезжиривания и создания конверсионного слоя (для стали — фосфатирование, для алюминия — хроматирование) с последующими промывками водой и сушкой. Для реализации такого процесса необходимо разработать агрегат химической подготовки поверхности (АХПП) конкретно под изделие и программу заказчика. При этом следует иметь в виду, что капитальные затраты на организацию химической подготовки поверхности значительны. Так, на тупиковом участке средней производительности стоимость такого оборудования в несколько раз превышает затраты на оборудование для нанесения и отверждения Пк. В конвейерных линиях порошковой окраски относительные затраты на АХПП снижаются и составляют около 30-40% от стоимости всей линии.

Выбор технологии подготовки поверхности зависит от исходного состояния поверхности, используемых видов красок и требований, предъявляемых к готовому покрытию. Самыми сложными являются технологии подготовки прокорродировавшего металла, когда перед окраской нужно удалить продукты коррозии. В случае кристаллического фосфатирования процесс состоит из 11 этапов: щелочного обезжиривания, двух промывок, травления, двух промывок, активации, фосфатирования, двух промывок и пассивации. При аморфном фосфатировании операций меньше: нет нужды в активации после травления. Широко известна одноэтапная технология аморфного фосфатирования в растворах с органическими растворителями, когда одновременно происходят обезжиривание, преобразование продуктов коррозии и фосфатирование. Но использовать эту технологию можно только при небольшом равномерном коррозийном налете на поверхности металла.

В производстве в основном используется подготовка стальных поверхностей, свободных от продуктов коррозии. При предварительной подготовке перед порошковой окраской наиболее часто используют аморфное фосфатирование. Если не выдвигаются высокие требования к коррозионной стойкости окрашенных изделий из стали, алюминия или оцинкованной стали, очень хороший эффект дает одноэтапный процесс аморфного фосфатирования, который позволяет проводить одновременное обезжиривание поверхности с последующим получением на ней аморфного фосфатного слоя. В технологиях, применяющих водные растворы, очень важна промывка. Если процесс основывается на органических растворителях, в промывке особой нужды нет.

Для порошковых красок метод подготовки поверхности на защитные свойства Пк влияет меньше, чем в случае жидких красок, поэтому при порошковой окраске в качестве подготовки поверхности чаще всего используют аморфное фосфатирование, более дешевое и экологически безопасное для окружающей среды, чем кристаллическое.

Использование других видов подготовки поверхности: механической (дробеструйная обработка), обезжиривания поверхности растворителями, термической обработки, — хотя и дают удовлетворительные результаты, значительно ухудшают эксплуатационные характеристики Пк. К сожалению, из-за отсутствия у большинства производителей средств для приобретения АХПП они идут по этому пути. В последнее время появились принципиально новые химические составы для подготовки поверхности, позволяющие вести процесс при температуре 20°С, сократив число стадий обработки, не требующих промывки водой, а также легко утилизируемых после отработки.


БЕСХРОМАТНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Продукты на основе титана и циркония (переходные металлы IV группы периодической таблицы химических элементов) — первые не содержащие хром продукты, применяемые как альтернатива хроматированию и фосфатированию. Покрытие данного типа, впервые появившееся в начале 1970-х гг., состоит главным образом из смеси оксидов и комплексного соединения фтора, алюминия и циркония. Особые преимущества данных покрытий — их прозрачность и способность предотвращать чернение, происходящее при кипячении алюминия в воде, что необходимо при пастеризации наполненного контейнера. При изучении механизма образования покрытий данного типа было выдвинуто предположение о том, что цирконий связывается с пленкой из гидратированной окиси алюминия, образуемой на его поверхности. Получаемое прозрачное покрытие (обычно массой менее 0,1 г/ м2) имеет относительно слабую антикоррозионную защиту, что, впрочем, соответствует требованиям производства контейнеров в отношении срока службы последних.

В строительной и автомобильной отраслях требуется более высокая коррозионная стойкость, поэтому для бесхроматной обработки поверхности были выбраны соединения циркония или титана со фтором в сочетании с органической смолой или другим металлом.

Основное преимущество нового типа конверсионного слоя состоит в возможности проведения операторами непосредственных визуальных проверок, так же, как и при традиционных процессах хроматирования. Аналитический контроль ванны и конверсионного слоя осуществляется легко, без использования специальных инструментов. В результате нового процесса получается окрашенный конверсионный слой, состоящий из оксидов трех разных металлов, обеспечивающий хорошую адгезию краски и очень хорошую коррозионную стойкость, полностью отвечающую требованиям международных стандартов качества. Конверсионный слой имеет низкое электрическое сопротивление, вследствие этого обработанный материал должен использоваться в тех случаях, когда данное свойство необходимо.

Для беспромывочных технологий используют продукты на основе силанов (кремневодородов). Их наносят распылением или погружением, ванна при этом поддерживается при комнатной температуре. Толщина слоя составляет около 50-100 нм. Рабочие характеристики данных продуктов (высокий уровень pH — 4-6 и комнатная температура) требуют проведения очень тщательной очистки до начала обработки. Пока данная технология не нашла широкого промышленного применения.

Особый способ органической обработки — S.A.M. (самособирающиеся молекулы) — позволяет создавать очень тонкие, но прочные слои покрытия, обладающего хорошими адгезионными свойствами и антикоррозийной стойкостью. Одна молекула содержит две разные функциональные группы, причем одна из них образует химическую связь с поверхностью алюминия, а другая — с органическим соединением, например с краской. Этот способ может применяться как с окончательной промывкой, так и без нее.

Ставший в последнее время очень модным термин «нанотехнологии» часто используют для обозначения безхроматной пассивации, поскольку толщина слоя при этом процессе остается в соответствующем (1-100 нм) размерном диапазоне. При новом способе нанесения конверсионного покрытия, основанном на нанотехнологиях, используют оксиды металлов, таких как титан или цирконий, и не применяют запрещенные законом тяжелые металлы — никель, марганец, хром или свинец. Кроме того, покрытие данного вида не содержит органических продуктов.

В связи с ужесточением ограничений на применение соединений шестивалентного хрома повысился интерес к тонким анодным покрытиям как основам для порошковых покрытий. В недавнем исследовании F.E.M. (Forschungsinstitut fur Edelmetalle und Metallchemie — Schwabisch Gmund, Germany) предлагаются технологии анодирования, позволяющие предотвращать нитевидную коррозию. Были проверены методы анодирования в сильных неорганических кислотах (хромовой, фосфорной, серной) и определена толщина анодного слоя — 3 микрона (рекомендуемая — 6 микрон), подходящая для предотвращения нитевидной коррозии. Слои, получаемые при следующих условиях: концентрация серной кислоты — 180-200 г/л, температура — 25-30 °C, плотность тока — 1,5-3,0 A/дм2, время погружения — до 6 мин, — удовлетворяют требованиям GSB-GPB. Стойкость к нитевидной коррозии в данном случае в 6 раз выше, чем при желтом хроматировании. Данный вид обработки, значительно повышающий коррозионную стойкость, рекомендуется для нанесения слоя, способствующего адгезии покрытия, особенно при использовании алюминия с полимерным покрытием в прибрежной местности. Конверсионный слой обладает высоким электрическим сопротивлением, он не предназначен для применений, требующих проводимости материала.

Есть основания полагать, что после проведения необходимых испытаний и внедрения этих составов АХПП станут значительно дешевле и экологически безопаснее.

За более подробной информацией обращайтесь:
Тел.: 8(919)666-10-33
E-mail: prom-liga@yandex.ru

Здесь вы можете почитать ответы на часто задаваемые вопросы.

Камеры порошковой окраски широко используются для покрытия полимерно-порошковыми материалами металлических изделий, таких как металлические двери и ворота, заборы (заборные секции), решётки, металлические шкафы и ящики, огнетушители и другое пожарное оборудование и инвентарь, автомобильные колёсные диски, различные металлические профили (кровля и т.п.), металлическая мебель (в т.ч. медицинская) и фурнитура, скамейки и другие изделия для благоустройства территорий, оконные профили, канцелярские предметы, различные бытовые приборы, и многие другие металлические изделия, которые требуют окраски и которые выдерживают температуру от 120 до 250 градусов.

Поставляем оборудование во все города России: Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Владимир, Саранск, Самара, Саратов, Казань, Ижевск, Уфа, Киров, Ульяновск, Воронеж, Пенза, Пермь, Ростов-на-Дону, Липецк, Краснодар, Ставрополь, Челябинск, Йошкар-Ола, Волгоград, Екатеринбург, Тюмень, Томск, Тула, Оренбург, Иваново, Калининград, Калуга, Курган, Ярославль, Новосибирск, Брянск, Смоленск, Красноярск, Рязань и т.д.