Технология порошкового окрашивания

Технология  окрашивания  поверхности  порошковыми  красками  в  последние  годы  широко популяризируется среди  производителей металлоизделий.  Информация на страницах технических журналов, реклама  изготовителей  оборудования  сделали  свое  дело:  абсолютное  большинство  специалистов  знают  о существовании  такого  способа  отделки  поверхности. 

Эксплуатация  жидких  малярных  участков  сейчас  -поистине  головная  боль  любого  руководителя:  проблемы  с  экологией,  качеством  покрытия,  техникой безопасности…  Куда  проще  оборудовать  окрасочный  участок  новым  оборудованием,  тем  более  что предложений оборудования для порошкового окрашивания на рынке Украины более чем достаточно. К  сожалению, о  самой технологии  порошкового  окрашивания  и  ее  преимуществах,  а  тем  более  о применяемом  оборудовании,  детально  знают  очень  немногие.  Да  и  разобраться  в  море  предложений несведущему  человеку  довольно  трудно.  Как  выбрать  поставщика  -  своего  родного  украинского  или зарубежного?  Кому  поверить  -  крупному  заводу  или  маленькому  частному  предприятию?  Чтобы  не  было дилеммы,  мы постараемся  объяснить  тонкости  процесса, рассказать  о различных  концепциях  производства
оборудования и предостеречь от наиболее частых ошибок и заблуждений при выборе. Что нужно знать в первую очередь руководителю, который решил организовать участок порошкового окрашивания? Современный окрасочный участок существенно отличается от привычных представлений о нем.
Прежде  всего,  производительность  порошкового  окрашивания  намного  выше  из-за  более  короткого технологического цикла получения пленки  покрытия.  Поэтому для  достижения нужной производительности
предприятие  может  обойтись  меньшим  количеством  оборудования,  чем  при  жидком  окрашивании.  Как следствие, необходимы меньшие производственные площади, а следовательно, и меньшие капиталовложения. Даже  внешне  участок  порошкового  окрашивания  выглядит  более  привлекательно:  чистое  оборудование, никакого запаха.

Нынешнее состояние рынка диктует свои условия во всем. Ушла в историю гигантомания советских предприятий.  Теперь,  чтобы  обеспечить  достаточно  высокую  производительность,  нет  необходимости создавать необъятные цеха с оборудованием огромных размеров. Все куда проще. Оборудование может быть компактным, цех – небольшим, а объемы производства – существенными. Технология это позволяет. К тому же,  основным  потребителем  окрасочного  оборудования  являются небольшие  предприятия  так  называемого «среднего бизнеса», которые не всегда могут вкладывать большие средства на развитие. Естественно, что их взгляд обращен на тех  производителей,  которые могут полностью обеспечить  технологический процесс при минимуме затрат, не забывая при этом о качестве своего оборудования.
Как обычно происходит процесс выбора оборудования? Как правило, у покупающей стороны имеется достаточно солидный пакет предложений от различных изготовителей, дилеров и т.д. Что мы рекомендуем в первую  очередь?  Это,  конечно,  определиться  с  необходимым  количеством  оборудования  для  обеспечения производственной программы. Одно рабочее место при ручном окрашивании  - это примерно 8000-12000 м2,автоматизированная  установка  напыления-  25000-90000  м2  окрашенной  поверхности  в месяц.  Количествопечей полимеризации зависит от соотношения объема  детали и площади поверхности. Например, каркасные конструкции при небольшой площади поверхности занимают большой объем, и одна камера напыления может обеспечить загрузку нескольких печей.

Далее: способ нанесения. Существует два способа нанесения порошковой краски - электростатический
(краска приобретает заряд, находясь в электростатическом поле) и трибостатический (краска заряжается за счет
трения во время прохождения ствола напылителя). Как выбрать то, что нужно именно Вам, тем более что оба
способа неоднозначны и имеют как достоинства, так и недостатки? Электростатика  имеет  несколько  большую  производительность,  чем  трибостатика.  На  нее  меньше влияют окружающие условия - колебания влажности воздуха, температуры. Можно использовать любую, даже самую  низкосортную  краску  (при  этом  качество  покрытия  будет  таким  же  низким).  Применение электростатики  наиболее  целесообразно  при  окрашивании  больших  плоских  деталей  при  отсутствии требований к равномерности покрытия (утолщения по краям листа неизбежны). Нельзя умолчать факт наличия достаточно  вредного  для  здоровья  человека  электростатического  поля.  Поэтому  обязательно  требуйте  у производителя  все  необходимые  документы,  особенно  санитарно -гигиеническое  заключение,  разрешающее эксплуатировать такое устройство. Следует заметить, что у ведущих зарубежных производителей существуют электростатические  напылители  последнего  поколения,  которые  позволяют  прокрашивать  полости,  заново перекрашивать  поверхность,  они  абсолютно  безопасны  в  эксплуатации,  но  цена  этих  изделий  высокая. Электростатика  отечественных  производителей  настолько  дешевле,  насколько  ниже  качество, производительность и безопасность.

Что касается трибостатического способа напыления, то его недостатки и достоинства противоположны электростатическому  - несколько меньшая производительность,  но отсутствие проблем с деталями  сложных форм.  Снижение  толщины  слоя  и  равномерность  покрытия возможны  только  при  трибостатике.  Еще  одно преимущество способа  - возможность вторичного напыления, что необходимо при многослойных покрытиях или перекрасках. При этом трибостатический способ напыления существенно дешевле и абсолютно безопасен.

Существуют  распространенные  заблуждения  о  преимуществах  и  недостатках  трибо -  и электростатического  напыления.  Ошибка  первая:  подготовка  сжатого  воздуха  для  электростатического напыления необязательна. Это в корне неверно. Влажный воздух с включениями масла опасен в любом случае. Во-первых,  Вы  получите  некачественное  покрытие с  кратерами  и  пузырями,  во -вторых,  придется осушать остатки  неиспользованной  в  процессе  краски.  Также  возможен  выход  из  строя  остального  окрасочного оборудования,  работающего  от  той  же  магистрали.  Ошибка  вторая:  краски  для  электростатики  намного дешевле,  а  «металлики»  можно  напылять  только  таким  способом.  Современные  технологии  производства красок,  которыми  пользуются  ведущие  производители,  постепенно  стирают  грань  межну  красками  для трибостатики и электростатики,  в том числе и по цене, а многие «металлики» уже можно смело наносить и трибонапылителем.      Существует  также  заблуждение,  что  уж  по  производительности  электростатика непревзойденна. Но, во-первых, современная трибостатика некоторых производителей по производительности  вполне  сравнима  с  электростатикой.  Во -вторых,  не  забывайте  о  таком  немаловажном  факторе,  как человеческий. Любой напылитель держит в руке человек, а не робот. Но если выбор напылителя обусловлен в большей степени технико -экономическими требованиями, то выбор  камеры  для  напыления    сводится  в  основном  к  умению  того  или  иного  производителя  убедить покупателя  в  эффективности  именно  своего  оборудования.  Конструктивно  камеры  для  напыления  очень разнообразны.  Они  могут  быть  тупиковыми,  проходными,  одно -  и  двухпостовыми,   движущимися  и стационарными. Камеры комплектуются установками рекуперации, которые предназначены для улавливания не осевшей на изделии порошковой краски и возврата ее в производственный цикл.

Существует  две системы  рекуперации  порошка: циклонная  и  фильтровая. Вокруг целесообразности применения той или иной  системы все больше споров,  большей частью между приверженцами  привычных конструктивов и сторонниками применения новых технологий. Установки циклонного типа являются двухступенчатыми. На первой ступени – в циклоне - осаждается примерно 60-90% порошковой краски, остальное - на фильтре. Осажденная краска собирается в контейнеры, из которых  затем  вручную  или  с  помощью  пневмоустройств  подается  в  исходную  емкость.  Из-за  довольно широкого  фракционного состава  порошковых красок,  который  колеблется от 5  до 100  мкм, эффективность очистки  воздуха  в  установках  циклонного  типа  в  целом  достигает  (по  разным  сведениям  изготовителей оборудования) 99-99,5%. По сведениям изготовителей красок эта цифра менее оптимистична  – не более 90-95%. Недостатки этой системы  следуют из самой ее  конструкции. Циклон, если только он не разборный, а
также  воздуховоды  практически  невозможно  очистить  от  остатков  краски.  Даже  идеальное  изготовление
циклона из нержавеющей стали не исключает риск смешивания в сборнике порошков разных цветов. Замена краски в камере с такой системой очень трудоемка, она занимает несколько часов, а то и всю рабочую смену. Если же  не чистить  камеру,  то потери краски огромны. Сама по  себе циклонная  система  – изделие весьма металлоемкое, а следовательно не дешевое.

Система  улавливания порошка при  помощи фильтров распространена  более  широко и именно  она является  приоритетной  в  новых  разработках  ведущих  производителей.  В  системах  применяются  фильтры патронного  типа,  изготовленные  из  специальных  полимерных  материалов.  Они  легко  очищаются,  быстро устанавливаются и снимаются, не накапливают в себе краску, а эффективность очистки достигает 99,9%. Срок службы  такого фильтра может достигать нескольких лет при должном качестве сжатого воздуха и правильной эксплуатации.  Система  проста  в  обслуживании,  а  имея  комплект  фильтров  на  каждый  базовый  цвет используемой краски можно избежать брака покрытия. К сожалению, на Украине нет производителей таких материалов и самих фильтров, но нам доступны качественные фильтры немецкого или польского производства. Современной  тенденцией  развития  технологии  порошковых  покрытий  является  создание  более простого и надежного в эксплуатации оборудования. Большое значение имеют оптимальные конструкторские
решения  для  быстрой  замены  цвета.  При  выборе  оборудования  очень  важно  различать,  какие  устройства действительно  необходимы  для  эффективной  работы  системы,  а  какие  могут  создавать  неудобства.  Это относится  к  дополнительным  транспортерам  краски,  промежуточным  краскосборникам,  к  системам регулировки, которые не являются обязательными и приводят только к удорожанию оборудования.
В  качестве  установок  для  формирования  покрытий  применяются  разнообразные  печи,  которые различаются  по  типу  энергоносителя  (электричество  или  топливо),  типу  нагревательных  устройств (конвективные, терморадиационные, индукционные, инфракрасные). Печи могут быть тупиковые и проходные,шахтного  или  камерного  типа.  При  имеющихся  преимуществах  и  недостатках      различных  типов  печей, наибольшее распространение получили печи  конвекционного типа в связи с тем, что они позволяют получить наиболее  качественные  покрытия,  как  по  внешнему  виду,  так  и  по  свойствам.    Что  касается  выбора энергоносителя, то здесь можно рекомендовать следующее. Более традиционными являются электропечи. Они компактны,  безопасны  в  эксплуатации,  отсутствие  продуктов  сгорания  топлива  делает  их  экологически чистыми и гарантирует высокое качество покрытия. Использование печей на жидком или газообразном топливе не столь  однозначно из-за повышенных требований  к технике безопасности. Продукты сгорания топлива, о которых  упоминалось  выше,  даже  при  случайном  попадании  в  рабочий  объем  печи  могут  привести  к изменению цвета покрытия. И неизвестно, как отреагирует санитарная служба города к еще одному источнику загрязнения атмосферы.
Нельзя не упомянуть и печи инфракрасного (ИК) нагрева и печи, сочетающие ИК и УФ излучатели. В случаях, если покрывается нетермостойкий материал, необходимы именно эти устройства.  На  рынке  оборудования  предложений  по  установкам  ИК  и  УФ  отверждения  покрытий  пока недостаточно,  но  данная  технология  более  энергетически  выгодна  и  производительна  –  покрытие    на металлической  поверхности  может формироваться за  несколько  секунд. К  сожалению, она  применима  для изделий с определенной формой поверхности и стоимость этих установок намного выше, чем традиционных. Вопреки  распространенному  мнению,  якобы  порошковое  окрашивание  не  требует  подготовки поверхности, этот  процесс является обязательным. При этом подходят те же составы и методы, что и перед нанесением жидких ЛКМ,  и, наверное,  не  следует  подробно останавливаться  на каждом. Отдельно  хочется остановиться на наиболее распространенной операции подготовки поверхности, которая позволяет увеличить срок  службы  покрытия,  особенно в  условиях переменной  влажности и  температуры.  Это  обезжиривание  и фосфатирование  для  черных  и  многих  цветных  металлов.  Операция  производится  с  помощью  препаратов,
позволяющих  совместить  оба  процесса.  Обработка  обычно  проводится  струйным  способом,  ручным  или
автоматическим при температуре 60-90 оС в течение нескольких минут. Камеры  для  автоматической  струйной  обработки  наиболее  эффективны,  особенно  в  условиях крупносерийного  и  массового  производства.  Они  незаменимы  при  оснащении  автоматизированных покрасочных линий. Это стабильное качество, производительность, исключение  «человеческого фактора», но большие капиталовложения. Более приемлемо по цене для небольших производств оборудование для ручной обработки, в котором в  качестве  распылителей  используются  обычные  моющие  агрегаты  высокого  давления  (типа  “Kлrcher”, “Portotecnica”). Оно позволяет при небольших затратах обеспечить высокое качество подготовки поверхности. Есть еще  один  способ –  производить  подготовку  поверхности  в  ваннах,  но  способ  менее  производителен, требует больших производственных площадей, автоматизация такого процесса трудноосуществима. Кажущаяся простота  в  конечном  итоге  приводит  к  немалым затратам.  Конечно,  если такой участок  уже  существует и работает, нет смысла его менять.

Что  еще  можно  посоветовать  потребителю?  Оптимизация  технологического  процесса  должна происходить на стадии конструкторских разработок. Если, например, Вы используете горячекатаный лист, то не  избежать  проблем  с  его  очисткой,  а  ведь  травление  куда  более  дорогостоящий  процесс,  чем  просто обезжиривание. Может, есть смысл заменить материал? К слову сказать, погоня за сиюминутной выгодой в приобретении  некачественного  металла  может  в  дальнейшем  обернуться  повышенными  затратами  на  его подготовку. Окраска габаритных конструкций потребует  бόльших  затрат на оборудование, так может стоит подумать, как сделать конструкцию разборной? Так что считайте!
Размещение  оборудования  на  участке  требует  соблюдения  определенных  требований,  поэтому создание  проекта  участка  необходимо.  Лучше  всего  проектные  вопросы    решать  с  производителем оборудования.  К  сожалению,  опыт  разработки  проектной  документации  для  порошкового  участка  имеют буквально  несколько  проектных  организаций  Украины.  Поэтому,  занявшись  поиском  недорогих  услуг  по проектированию,  Вы  можете  столкнуться  с  некомпетентностью  разработчиков,  но  узнаете  об  этом,  когда оплатите услуги, и исправить что-либо будет уже поздно. Но вот участок организован, оборудование расставлено, пора приступать к процессу. А краска? Выбор краски и ее производителя –  это  половина успеха.  Общие  рекомендации по выбору красок можно найти в любом источнике, да и продавцы красок проконсультируют, какую лучше выбрать. Среди представленных у нас  фирм-производителей  хочется  прежде  всего  обратить  внимание  на  европейских.  Краски  производства Франции, Финляндии, Бельгии, Германии, Австрии отличаются неизменно высоким качеством. Есть, конечно, краски более дешевые, но поверьте: эта дешевизна мнимая, выиграв несколько гривен на килограмме краски, вы можете потерять больше, получив некачественное покрытие или получив ненапыляемый остаток примесей в количестве процентов десяти, а то и больше.
Вообще, фраза,  что  скупой  платит дважды, очень актуальна сегодня, когда на рынок  порошкового оборудования выходят «производители», не имеющие достаточной производственной и конструкторской базы, но  имеющие  низкие  цены.  Какие  проблемы  ждут  потребителей  такого  оборудования,  можно  только догадываться. Собственно, мне приходилось неоднократно сталкиваться с ситуацией, когда вопрос стоял так: «А что нам теперь делать?» Конечно, не всегда есть средства, не всегда за обилием терминов можно разглядеть компетентного  специалиста.  Прежде  чем  остановить  свой  выбор,  постарайтесь  получить  сведения  из независимых источников, побывайте на производстве у изготовителя, изучите литературу, хотя бы ГОСТ 9.410- 88  «Покрытия  порошковые полимерные. Типовые технологические процессы». Вам помогут книги  и статьи Яковлева  А.Д.,  Машляковского  Л.Н.  –  ученых  Санкт-Петербургского  технологического  института, родоначальника  отечественной  технологии  порошковых  покрытий.    Не  соглашайтесь  на  предложения различных организаций, не имеющих отношения к производству оборудования, разработать технологический процесс, только для Вас, для Ваших деталей и т.д. Сложного в процессе ничего нет, Вы убедитесь в этом сами, как только начнете красить. А ответы на вопросы Вам обязательно дадут производители, те, кто действительно проектирует и изготавливает оборудование.

Статья в журнал «Профессиональная покраска», №4(4) 2003 г.