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.
Транспортные системы
Конструкции транспортных систем весьма разнообразны. В общем случае они содержат несущие системы с направляющими, по которым перемещаются подвески, с размещенными на них напыляемыми изделиями.
В России разработкой и изготовлением оборудования для порошкового нанесения занимается ряд организаций.
ЗАО «Высокие технологии» в кооперации с МВТУ им. Н.Э.Баумана – лидер среди российских разработок оборудования для нанесения полимерных порошковых покрытий.
Сочетание точного научного расчета с инженерной интуицией позволяют специалистам компании оставаться на острие мирового научно-технического прогресса. Сегодня проектирование нового оборудования возможно только с применением совершенного аппарата современной науки.
Новое оборудование компании разработано на основе самых современных наукоёмких технологий и отличается:
приемлемым уровнем цен для российского рынка потребителей;
высокой производительностью и надежностью;
широким диапазоном размеров, конфигурацией и мощностью оборудования;
максимальным использованием порошка (безотходное производство);
высокой экономичностью в использовании электроэнергии;
возможностью быстрой смены цвета порошка,
простотой эксплуатации и технического обслуживания.
Компания постоянно работает над совершенствованием выпускаемого оборудования в части повышения его технических и эксплуатационных характеристик в русле мировых тенденций развития соответствующего оборудования, в том числе по повышению электрического заряда пистолетов-напылителей, создания камер напыления в виде трансформеров, расширяющих их технологические возможности. Совершенствуются технические характеристики камер полимеризации и транспортных систем.
В.Н. Музыкантов
© Все права на данную статью принадлежат ЗАО «Высокие технологии».
Источник