Применение технологии в России
Технология электростатической покраски характеризуется множеством достоинств. Однако в российских условиях применение электростатического распыления пока не нашло массового применения. Основная причина в отсутствии достаточного количества квалифицированных специалистов. Само по себе оборудование отличается сложным устройством, им надо уметь пользоваться, в противном случае вместо электростатического напыления краска будет распыляться обычным образом, что не даст планируемого эффекта.
Еще одна сложность — поиск ЛКМ с нужным уровнем электропроводности. Если показатель будет отличаться от заданного, его можно поменять, но в любом случае без исходной информации не обойтись. При этом выяснить уровень электропроводности зачастую невозможно ни у продавцов, ни у производителей. В результате единственный выход — покупка ЛКМ западного производства, которые существенно дороже отечественных образцов.
Следующий важный фактор — обеспечение качественного заземления. В большинстве случаев это условие должным образом не выполняется. При отсутствии же заземления маляр будет красить не только поверхность, но и самого себя.
Электростатическая окраска, безусловно, имеет большие перспективы применения. В продаже имеется необходимое оборудование, а технология является хорошо изученной. Однако для большего распространения нанесению краски электростатическим способом нужно специально обучаться, а затем проверять знания на практике.
Эпоксидно-полиэфирная краска
Эпоксидно-полиэфирная краска на 50-70% состоит из полиэфирных и эпоксидных смол, а также отвердителей, наполнителей и пигментов. Количество последних компонентов в составе краски составляет порядка 35-50%. Данный вид лакокрасочных материалов относится к порошковым эмалям внутреннего применения. Такие краски называются еще гибридными.
Данная краска отличается своими уникальными свойствами, которые заключаются, в первую очередь, в высоких прочностных характеристиках, каких, как:
- ударопрочность;
- эластичность;
- устойчивость к воздействию на них различного рода растворителей;
- отличная растекаемость.
Стоит отметить, что область применения эпоксидно-полиэфирных красок достаточно широка. Такие лакокрасочные материалы используются для окрашивания металлических изделий, которые находятся внутри помещений. К таким предметам относится различная бытовая техника, электрооборудование, посуда, мебель, автомобильные аксессуары, нагревательные элементы, принадлежности для туризма и многое другое. Благодаря своим свойствам, краска не только защищает изделия от коррозии, но и существенно улучшает их внешний вид. Краска устойчива к воздействию на покрытие высоких температур, в связи с чем, не тускнеет и не желтеет.
Для нанесения покрытия на предметы доступны два метода:
- Электростатическое распыление;
- Трибостатическое распыление.
Стоит отметить, что эпоксидно-полиэфирная порошковая краска требует при работе с ней особой осторожности и соблюдения всех правил техники безопасности. Поэтому, окрашивая предметы, необходимо в обязательном порядке надевать защитную маску, очки и перчатки
Процесс окраски предметов полиэфирными и эпоксидно-полиэфирными порошковыми составами включает следующие этапы:
- Подготовка поверхности предмета к окраске, которая заключается в удалении старой краски, различных дефектов и неровностей, а также ржавчины;
- Обработка поверхности грунтовкой;
- Нанесение порошка на поверхность одним из доступных способов;
- Полимеризация покрытия. Для этого необходимо воздействовать на окрашенный предмет достаточно высокой температурой, находящейся в диапазоне 140-2200С, зависимо от типа краски. В процессе нагревания осуществляется медленное плавление порошка, который в дальнейшем превращается в достаточно прочное однородной покрытие.
Окрашенные данными красками поверхности могут иметь глянцевый или фактурный вид. В первом случае, глянец будет скрывать мелкие неровности и другие дефекты. Фактура, в отличие от глянца, наоборот – подчеркнет все достоинства изделия.
Это интересно: Обзор красок по дереву для внутренних работ — описываем детально
Принципы нанесения порошковой краски
Порошковая окраска коренным образом отличается от традиционной жидкой. Здесь процесс нанесения красящего вещества происходит не в виде вязкой субстанции (которая под действием механической энергии выбрасывается из сопла краскопульта), а в виде мельчайших частиц сухого красителя.
Прилипание частиц к окрашиваемой поверхности происходит из-за их электризации, в результате чего ими приобретается заряд, отличный от того, которым обладает поверхность. Далее всё происходит в соответствии с известным законом Кулона о притяжении разноимённых электрических зарядов. Сила электризации определяет прочность сцепления.
Приобретение изначально электрически нейтральными частицами положительного или отрицательного заряда может происходить двумя методами:
Электростатическим, когда частица порошка заряжается от внешнего источника. Поэтому порошковые пистолеты, реализующие этот принцип, называются электростатическими;
От кинетической энергии трения между смежными частицами, которые с большой скоростью вылетают из сопла красящего пистолета. Поскольку в этом случае используется трибостатический эффект, то и пистолеты получили такое же название.
Независимо от источника энергии, заряжающего порошок, равномерность уровня заряда приводит к тому, что оседание частиц красящего вещества происходит значительно более равномерно, и не связано с перепадами давления компрессора, усилием нажатия на курок и прочими факторами.
Кроме того, сухая порошковая краска более экологична, поскольку не содержит в себе токсичных органических растворителей. Тем не менее, при окрашивании рекомендуется пользоваться респиратором.
В применении порошковых красок имеются и ограничения. Например, с целью увеличения поверхностной активности окрашиваемой поверхности её рекомендуется подогревать до 150…200°С. В противном случае сила сцепления разноимённых зарядов уменьшается, что повлияет на долговечность.
Свойства порошковой краски
Всем известны и привычны жидкие красящие вещества, в этой статье мы поговорим о порошковой краске, которая благодаря своим уникальным и высокотехнологическим свойствам, в ближайшем будущем, наверняка, займет главенствующую роль в ЛКМ, ведь это самый быстрорастущий сегмент рынка лакокрасочной промышленности во всем мире.
Впервые порошковая краска начала применяться на практике еще в 60-е годы прошлого века, постоянно развиваясь и улучшая технологию. Изначально ее концепция строилась на покрытии металлов сухими красками, которые затем расплавлялись, образуя равномерное окрашивание всего предмета. Начиналось использование с термопластических красок, однако уже несколько десятилетий им предпочитают термореактивные краски, обладающие повышенной стойкостью и долговечностью и имеющие более широкое применение.
Ее применение особенно для большого количества продуктов экономически выгоднее использования жидкой краски. Нанесение порошковой краски проходит с помощью электростатического способа и дальнейшего обжига, и практически не влияет на экологию окружающей среды.
Тип поверхности
Поверхность, обработанная данной краской, может получить матовый или глянцевый эффект. В состав матового красящего вещества входят чешуйчатые частицы. Различие реакционных характеристик примеси обеспечивает матовый вид. В основном применяется в машиностроении.
В составе композиции глянцевой краски присутствуют различные эпоксидные, полиэфирные пленкообразователи. Также ее основу составляет пигмент, необходимый для реализации определенного цвета.
Для глянцевой поверхности характерны высокие светоотражающие свойства, устойчивость к коррозийным процессам, что актуально для автомобилестроения.
Трибостатический краскопульт
Трибостатический порошковый пистолет или краскопульт работает по принципу множественных столкновений и трения частичек порошковой краски, вследствие чего происходит их зарядка. Данный процесс происходит в специальном узле пистолета, где частицы активно взаимодействуют друг с другом.
Так как при зарядке исключается использование тока, то не возникает и электрического поля, а значит отсутствует эффект обратной ионизации.
Это дает следующее преимущество: порошковая краска свободно проникает во все труднодоступные места рельефной и пористой поверхности и равномерно распределяется, что гарантирует качество напыления. Также появляется возможность многократно окрашивать поверхность, добиваясь слоя нужной толщины.
Среди недостатков трибостатического способа окрашивания нужно отметить ограниченный выбор красок, обязательную пескоструйную обработку металлов перед окрашиванием, невысокую производительность в работе. А сами порошковый пистолет трибостатический зарекомендовали себя, как весьма капризные, в эксплуатации устройства.
Оборудование
Разработано несколько принципов работы оборудования для порошковой покраски. (См. также статью Краска для каминов и печей: особенности.)
Классификация
По принципам работы оборудование классифицируется следующим образом:
Электростатическое. Данное оборудование позволяет создавать очень тонкое покрытие – от 30 до 250 микрон, а, кроме того, из преимуществ отметим:
- можно окрашивать детали любой сложной конфигурации;
- простота оборудования и невысокие затраты на его обслуживание;
- возможность оперативного изменения цветов краски;
- нет необходимости в предварительном нагреве деталей;
Главным недостатком этого оборудования является его стоимость, которое выше, чем у конкурентов.
Полный комплекс оборудования для покраски порошком – включает в себя обязательно и «предбанник» для подготовки рабочих поверхностей и линию их подачи в камеру
Трибостатическое. Это оборудование не использует генератор частиц, которые создаются давлением воздуха, но это не мешает краске увереннее проникать в глубокие выемки деталей. Из недостатков отметим:
- более сложный характер обеспечения достаточной величины заряда частиц, поэтому часто требуется регулировка первичного красящего состава;
- уровень зарядки зависит от влажности окружающего воздуха (поэтому очень популярен в северных странах, где не так сильно «прыгает» влажность, а летом температура более умеренная);
- уменьшение заряда по мере непрерывной работы оборудования;
- порошок осаждается не так активно, как в оборудовании, использующем электростатический метод.
Флюидизированное. Такое оборудование наносит краску слоями, что позволяет:
- наносить довольно толстые слои краски за один цикл обработки – это главное, почему метод и оборудование на его основе в ходу; толщина в 250 микрон считается уже достаточно толстой;
- точнее контролировать толщину создаваемого покрытия;
- невысокая стоимость подготовки к работе и последующей эксплуатации.
Из недостатков отмечаем:
- большой расход порошка;
- необходимость предварительного нагрева детали и даже тщательно просушена;
- исходные детали должны иметь несложную форму, в противном случае не избежать непрокрасов.
- обрабатывать можно только те виды металлов, которые обладают достаточной устойчивостью к высоким температурам. (См . также статью Краска для кухни: как выбрать.)
На фото пистолет для порошковой краски в действии – очевиден значительный перерасход материала и необходимость опыта нанесения
Портативный вариант пистолета, принцип работы которого ничем не отличается от принципа работы водного детского пистолета, хотя инструкция и прилагается, тут не обойтись без электросети
Электростатическое напыление
Технология порошковой окраски электростатическим напылением.
Рис. 1 — Технология зарядки коронным разрядом
Его популярность обусловлена следующими факторами: высокая эффективность зарядки почти всех порошковых красок, высокая производительность при порошковом окрашивании больших поверхностей, относительно низкая чувствительность к влажности окружающего воздуха, подходит для нанесения различных порошковых покрытий со специальными эффектами (металлики, шагрени, мауары и т.д.).
Наряду с достоинствами электростатическое напыление имеет ряд недостатков, которые обусловлены сильным электрическим полем между пистолетом распылителем и деталью, которое может затруднить нанесение порошкового покрытия в углах и в местах глубоких выемок. Кроме того, неправильный выбор электростатических параметров распылителя и расстояния от распылителя до детали может вызвать обратную ионизацию и ухудшить качество полимерного порошкового покрытия.
Оборудование для порошковой окраски — электростатический пистолет распылитель есть типовом комплексе порошковой окраски Альфа Колор.
Рис. 2 — Эффект клетки Фарадея
Эффект клетки Фарадея — результат воздействия электростатических и аэродинамических сил.
На рисунке показано, что при нанесении порошкового покрытия на участки, в которых действует эффект клетки Фарадея, электрическое поле, создаваемое распылителем, имеет максимальную напряженность по краям выемки. Силовые линии всегда идут к самой близкой заземленной точке и скорее концентрируется по краям выемки и выступающим участками, а не проникают дальше внутрь.
Эффект клетки Фарадея наблюдается в тех случаях, когда наносят порошковую краску на металлоизделия сложной конфигурации, куда внешнее электрическое поле не проникает, поэтому нанесение ровного покрытия на детали затруднено и в некоторых случаях даже невозможно.
Рис. 3 — Обратная ионизация
Обратная ионизация вызывается излишним током свободных ионов от зарядных электродов распылителя. Когда свободные ионы попадают на покрытую порошковой краской поверхность детали, они прибавляют свой заряд к заряду, накопившемуся в слое порошка. Но поверхности детали накапливается слишком большой заряд. В некоторых точках величина заряда превышается настолько, что в толще порошка проскакивают микро искры, образующие кратеры на поверхности, что приводит к ухудшению качества покрытия и нарушению его функциональных свойств. Также обратная ионизация способствует образованию апельсиновой корки, снижению эффективности работы распылителей и ограничению толщины получаемых покрытий.
Для уменьшения эффекта клетки Фарадея и обратной ионизации было разработано специальное оборудование, которое уменьшает количество ионов в ионизированном воздухе, когда заряженные частицы порошка притягиваются поверхностью. Свободные отрицательные ионы отводятся в сторону благодаря заземлению самого распылителя, что значительно снижает проявление вышеупомянутых негативных эффектов. Увеличив расстояние между распылителем и поверхностью детали, можно уменьшить ток пистолета распылителя и замедлить процесс обратной ионизации.
Эпоксидка — достоинства и недостатки
Материал эпоксидного типа имеет несколько синтетических компонентов в составе и обычно реализуется в форме двухсоставных средств. Отличается от иных наличием основной смеси и отвердителя — последний добавляют для застывания перед использованием.
В результате после отверждения получаются изделия или покрытия высокой прочности, обладающие стойкостью к действию агрессивных факторов. При попадании ацетона или ряда других растворителей покрытие портится.
Преимущества применения эпоксидных материалов:
- отсутствие токсических испарений после полного высыхания изделий (не выделяют фенол, безопасны для здоровья),
- незначительная усадка,
- защита поверхностей от влаги,
- стойкость к износу,
- легкость шлифования,
- возможность склеивать дерево, сталь, алюминий, прочие непористые основания,
- самые высокие показатели клеевого шва.
С эпоксидными смолами работают не более часа — дальше состав начинает отвердевать. Полное застывание происходит при -10…+200 градусах, используются холодный и горячий методы сушки. Различие в эффективности в зависимости от способа сушки есть: при горячем воздействии получаются сверхпрочные изделия для специальных производств.
Где чаще всего используется эпоксидка? Вот основные сферы:
- пропитка стеклоткани для авиационного производства,
- обработка корпусов судов,
- изготовление деталей в автомобилестроении, электронике,
- приготовление пластмассы и стеклопластика для строительства,
- гидроизоляция покрытий для пола и стен в помещениях с высокой влажностью,
- участие во внешней отделке стен,
- декор помещений,
- создание химически стойкого барьера в разных отраслях промышленности.
Недостатков у средства только два. Довольно высокая стоимость, особенно если выбирать между эпоксидкой или полиэфиркой. Период полимеризации зависит от типа отвердителя и может быть довольно неудобным. Использование высококачественных отвердителей вызовет значительное удорожание работ.
Что лучше, порошковая покраска или эмаль
Такое сравнение выявляет дополнительные положительные и отрицательные стороны окрашивания:
- По сравнению с эмалью «порошок» более экологичен и не наносит такого сильного вреда окружающей среде, как жидкие красители.
- При покраске эмалями образуется большое количество отходов, порошковую мастера используют на 100%.
- Физико-химические свойства готовых изделий по всем параметрам лучше у порошкового покрытия. Детали лучше сохраняются, дольше служат, меньше подвержены коррозии.
- Порошковая краска превосходит по удобству применения в работе со сложным рельефом. Так, качественная окраска суппортов эмалью практически невозможна, а порошковое распыление превращает эту деталь автомобиля в самую эффектную часть дизайна.
- Возможность оперативно поменять оттенок у порошковой технологии окрашивания выше. Эмаль перекрашивать намного сложнее и дольше.
- Порошковые краски не имеют запаха, а поверхностная пленка важна для дальнейшей транспортировки изделия. Она не царапается и не трескается при ударах.
- Эмаль имеет большие границы использования. Порошковая краска ограничивается областью высоких температур (150 -200 °С).
- Базовое оборудование порошкового нанесения стоит в разы дороже, чем приспособления для жидких красителей.
- Обработка деталей порошковыми красками ограничивается площадью камеры полимеризации. Большие неделимые изделия приходится красить «по старинке».
- Нанесение порошка тонким слоем требует высокой квалификации мастера.
- Использование при низких температурах возможно скорее для эмали.
Такое сравнение показывает большее количество плюсов у порошкового окрашивания, что и объясняет его повсеместное распространение в некоторых областях, таких как уход и реставрация автомобильных дисков. Сервис «Tuningberg» предлагает клиентам порошковую покраску дисков и суппортов. Подробная информация на странице наших услуг. Там же вы можете увидеть образцы наших работ и узнать о гарантиях качества.
Характеристики термопластичной порошковой краски.
Представляем описание покрытий, полученных из красок на основе наиболее часто применяемых термопластичных полимеров.
Полиамиды. Наиболее распространены полиамидные порошковые составы и покрытия, изготавливаемые на основе полимера, известного под фирменным названием найлон. Покрытия из найлона обладают многими ценными свойствами. Они имеют красивый внешний вид, высокую твердость, прочность, устойчивость к истиранию, стойки к воздействию химических веществ и растворителей. Существуют составы, которые не требуют грунтования, и краски, наносимые на предварительно загрунтованную поверхность. В случае ответственных покрытий (защита корзин посудомоечных машин, труб, клапанов насосов, химических аппаратов, медицинских инструментов, требующих автоклавной стерилизации), как правило, проводят грунтование. При соответствующем подборе сырья могут быть получены полиамидные покрытия, допускаемые к контакту с пищевыми продуктами. Полиамидные краски используют не только для внутренних, но и для наружных работ, например, для окрашивания осветительных приборов, столбов, скамеек.
Полиолефины. Порошковые составы на полиолефинах — полиэтилене, полипропилене, так же, как и на полиамидах, имеют длительную историю применения в покрытиях. Полиэтилен образует мягкие на ощупь покрытия, полипропилен, и особенно, некоторые его сополимеры, — довольно эластичные. Те и другие покрытия отличаются хорошей химической стойкостью. Однако, при контакте с некоторыми растворителями возможно растрескивание этих покрытий вследствие возникающих в них напряжений. Другой недостаток этих покрытий — низкая адгезия к металлам. Улучшение указанных свойств может быть достигнуто соответствующей подготовкой поверхности, модифицированием составов или применением вместо индивидуальных полимеров более адгезионнопрочных сополимеров. (Этот процесс описан в отдельном разделе).
Пластифицированный поливинилхлорид. Покрытия на основе пластифицированного поливинилхлорида, будучи мягкими, подобно каучуку, обладают хорошей устойчивостью к действию моющих средств и воды, сохраняют адгезию при эксплуатации на таких изделиях, как, например, корзины посудомоечных машин. Составы пригодны и для наружных покрытий. При надлежащей рецептуре красок возможно получение покрытий, допускаемых для контакта с пищевыми продуктами.
Полиэфиры. Покрытия на основе термопластичных полиэфиров внешне напоминают найлоновые покрытия. Но они не обладают многими свойствами, присущими найлону, в частности, устойчивостью к действию растворителей, стойкостью к истиранию. Вместе с тем, им свойственна хорошая адгезия к разным материалам, они не требуют грунтования поверхности. Многие полиэфирные покрытия обладают хорошей устойчивостью к внешним воздействиям, их используют, например, для защиты садовой мебели. Из-за некоторых трудностей нанесения покрытий полиэфирные составы не приобрели широкой популярности на рынке.
Технические условия Qualicoat
Технические условия Qualicoat дают подробное описание требований к порошковым покрытиям, а также к технологии и оборудованию для их получения. Этот документ, который также называют стандартом Qualicoat, опирается на требования EN 12206-1:2004 и нескольких международных стандартов ISO.
Обычным способом задания технических требований к порошковому покрытию в европейских странах, например, в Великобритании , является включение в контракт примерно такой фразы: «Архитектурное порошковое покрытие в соответствии со стандартными требованиями Технических условий Qualicoat от сертифицированного производителя» .
Электростатический краскопульт
Электростатический порошковый пистолет функционирует следующим образом: по одному каналу подается порошковая краска, а по другому сжатый воздух, который должен быть сухим и чистым.
Внутри пистолета наблюдается зарядка частиц красящего вещества при мощности 60-70 кВт, что дает им возможность крепиться на поверхность. Таким образом и происходит окрашивание. Практически все порошковые краски эффективно заряжаются, обеспечивая качественность покрытия.
У электростатического способа есть свои недостатки, среди которых нужно отметить возникновение электрического поля между краскопультом и обрабатываемой поверхностью. Это снижает качество напыления порошковой краски на поверхности со сложным рельефом. Одновременно уменьшается толщина покрытия.
Данный эффект называется эффектом обратной ионизации. Чтобы не создать таковой при окрашивании, следует предельно точно рассчитывать расстояние от насадки распылительного пистолета до поверхности, обязательно учитывать электростатические показатели порошковой краски, правильно заземлять устройство и регулировать силу тока.
Об алюминиевых сплавах
Qualicoat рекомендует применять для алюминиевых профилей суженный химический состав алюминиевого сплава по сравнению со стандартными сплавами 6060 и 6063 (в процентах) :
- кремний: 0,30-0,55
- железо: 0,10-0,30
- медь: не более 0,03
- марганец: не более 0,10
- магний: 0,35-0,60
- хром: 0,05
- цинк: 0,03
- титан: 0,10
Приведем для сравнения требования по содержанию химических элементов в стандартных сплавах 6060 и 6063, которые выходят за указанные выше пределы:
- максимальное содержание кремния в сплавах 6060 и 6063 составляет 0,6 %;
- максимальное содержание железа в сплаве 6063 составляет 0,35 %;
- максимальное содержание меди, хрома и цинка в сплавах 6060 и 6063 составляет 0,10 %;
- максимальное содержание магния в сплаве 6063 составляет 0,9 %;
Достоинства и возможности
Стоит отдельно отметить некоторые свойства этого необычного материала, которые делают его особенно привлекательным для потребителя.
Стойкость к химическому воздействию
Покрытия, получаемые при использовании полиэфирных красок, обладают повышенной стойкостью к следующим веществам:
- растворы кислот: серной, соляной, азотной, уксусной, лимонной, фосфорной и других,
- спирт этиловый и метиловый,
- масла на минеральной основе,
- метилэтилкетон,
- соединения, содержащие карбоксил,
- ацетон.
Благодаря обработке полиэфирными красящими средствами, значительно повышается срок эксплуатации деталей самых разных конструкций.
Хранить материал в заводской упаковке рекомендуется при температуре от 25 до 50 градусов выше нуля. Срок эксплуатации готового покрытия в среднем составляет 10 лет (если речь идёт о качественном материале от добросовестных производителей).
Декоративность
Полиэфирные краски широко используются при декоративной отделке. Кроме разнообразия цветов и оттенков, можно получить дополнительные интересные визуальные эффекты.
Муар
Высохшая поверхность напоминает фактуру наждачной бумаги. Такое покрытие универсально, поскольку позволяет не только замаскировать мелкие дефекты на окрашиваемой основе, но и придать изделию эстетичный внешний вид.
Шагрень
Покрытие похоже на кожу особой выделки (отсюда и название); так же как и эффект «муара» скрывает изъяны на поверхности и придаёт ей особую элегантность. Такую отделку часто можно встретить на металлических входных дверях или офисной мебели.
Эффект молотковой чеканки
Поверхность смотрится очень декоративно и ассоциируется со старинным железом, которое вручную обрабатывали молотком. Оригинально, красиво и практично.
Сфера применения
Полиэфирные смолы востребованы в строительстве, химической промышленности, машиностроении, судостроении. Всем знакомы изделия из прозрачного стеклопластика.
Например, душевые кабины или оригинальные ванны с вставками-окошками. А ведь это тоже изделия на основе полиэфирного материала.
Такой результат получается вследствие ее синтеза со стеклотканью. Смолы входят в состав смесей для наливного пола, изготовления подиумов, мастик, клея, лакокрасочных материалов, полимеров для электротехнического оборудования, радиодеталей.
Полиэфирную смолу используют в качестве пропитки для герметизации материалов, ее добавляют при изготовлении ДВП, пластмасс, асбоцементных плит, галантереи.
Крашеный стеклопластик становится осветительным прибором, карнизом, подоконником, статуэткой или искусственным камнем.
В автомобилестроении на основе полиэфирной оной сделаны грунтовки и шпаклевки, из пластика создают детали машин. Лодки, катера, корпуса кораблей, иллюминаторы – герметичны и надежны, благодаря такому соединению как полиэфирная смола.
Ею обрабатывают древесину и другие пористые поверхности, чтобы они не пропускали воду.
Из ненасыщенного полиэфира делают армированный пластик, другие предметы с применением технологии литья. Этот состав также часто используется при производстве спортивных товаров, искусстве.