Нанесение порошковых покрытий на древесноволокнистые плиты

“Сейчас разработчики изделий из древесины имеют возможность применить огромный творческий потенциал и гибкость. Чтобы оптимизировать свои возможности, им требуется порошковая система, которая обеспечит покрытие контуров, пазов, каналов, сложных краев и даже заостренных кромок без эффекта "рамки", – говорит Джудит Лиецке, старший менеджер по продукции компании Carlisle Fluid Technologies. “Разработчикам нравится тот факт, что они могут применить в работе свое воображение. Они знают, что, скорее всего, что бы они ни изобразили на бумаге может стать изделием с качественным покрытием в соответствии с их видением”.

Для получения качественного покрытия требуется несколько этапов и правильная подготовка поверхности. Подготовка поверхности может быть настолько простой, как, например, обдувка деталей для удаления поверхностного мусора, а может быть и гораздо более сложным этапом. После того, как детали очищены, первым этапом нанесения порошкового покрытия будет предварительный нагрев поверхности перед покрытием. Порошковое покрытие наносится электростатически, поэтому деталь должна быть хорошо заземлена. При предварительном нагреве поверхности в древесине образуется влага, которая необходима для того, чтобы сделать поверхность проводящей и более восприимчивой к порошковому покрытию.

Рекомендуемый диапазон влажности 6-7%, влажность равномерная.

Влага, которая образуется в древесине в процессе предварительного нагрева, обеспечивает надежное заземление при перемещении заряженных частиц порошка к детали, при этом снижая расход материала. К тому же, предварительный нагрев может помочь мелким частицам порошка лучше прилипнуть к поверхности. Предварительный нагрев также способствует выделению газа из древесного материала, который мог бы снизить качество готового покрытия.

Для предварительного нагрева поверхности изделия многие производители предлагают печи разных типов и размеров с минимальной требуемой площадью.

Один из типов печей – это вспомогательные печи, которые помогают нагреть поверхность изделия, чтобы высвободить газы и обеспечить равномерное внутреннее влагосодержание. Дополнительные функции печи, например, зонирование источника тепла, создают равномерную температуру поверхности для деталей геометрически сложных форм и размеров. Тип и размер печи зависит от области применения и имеющейся производственной площади, но выбор подходящей печи для ваших потребностей просто необходим для получения прочного, гладкого и долговечного покрытия.

Следующим этапом является нанесение грунтовочного покрытия, которое укрепляет подложку. Древесноволокнистые плиты средней плотности обладают естественной склонностью к набуханию и усадке, поэтому грунтовка имеет важное значение. Следующий слой (покрывающий) обеспечивает такие свойства, как цвет, глубина, защита, яркость и твердость. Эти покрытия можно наносить вручную или, что чаще всего, с помощью автоматизированной системы. Множество новых порошковых покрытий позволяет избежать нанесения двух слоев; для хорошего результата достаточно и одного слоя покрытия.

Однако при рассмотрении новых материалов, процессов и методик всегда лучше работать совместно с поставщиком краски.

В автоматизированной системе детали можно направить через зону предварительной обработки, чтобы обеспечить необходимое влагосодержание в течение всего процесса, до окончательного отверждения. Некоторые производители специализируются на системах порошковых покрытий для изделий из древесноволокнистых плит средней плотности. Обычно такая система включает в себя специальные задние электроды, которые помогают избежать утолщения и контролировать прочность наслоения по краям изделия. После нанесения оба покрытия соединяются на поверхности древесной детали в процессе отверждения.

Под воздействием инфракрасного (ИК) теплового излучения слои сплавляются вместе и твердеют на подложке, образуя ровное прочное покрытие. Для отверждения можно использовать разные печи: от стандартных ИК-печей до газовых каталитических. Главное – обеспечить, чтобы материал покрытия правильно отверждался для получения качественного готового покрытия.

При использовании порошкового покрытия порошок плавится или отверждается в непрерывную пленку под воздействием тепла или излучаемой энергии печи. Это достигается основными параметрами отверждения, такими как температура, которая определяется как температура поверхности покрываемого изделия; время покоя, которое определяется как количество времени, в течение которого покрываемая деталь выдерживается при температуре отверждения; и время отверждения, которое определяется как продолжительность цикла печи. При недостаточном или чрезмерном отверждении ухудшаются физические свойства, такие как блеск, цвет, адгезия и химическая стойкость. Поэтому выбор печи имеет большое значение.

Понимание особенностей разных технологий отверждения и преимуществ каждой из них – это первый шаг в определении подходящей технологии отверждения. Основные виды систем отверждения порошковых покрытий включают в себя: газовую конвекционную, газовую каталитическую и электрическую ИК-технологию.

В газовой конвекционной печи тепло передается к детали с порошковым покрытием посредством циркуляции воздуха вокруг детали.

Эта печь может быть с непосредственным нагревом и без непосредственного нагрева. В первом случае пламя горелки напрямую нагревает циркулирующий воздух.

В системах без непосредственного нагрева пламя подвергается воздействию потока воздуха внутри теплообменника. К преимуществам газовой конвекционной технологии можно отнести низкую стоимость газа и низкие начальные капиталовложения. Недостатки: более медленный процесс, большая требуемая площадь помещения и вопросы чистоты, связанные с потоком воздуха. Еще один существенный недостаток заключается в том, что тепло не передается напрямую к отверждаемой детали, а циркулирует вокруг нее.

Газовые каталитические печи, как показано на рисунке 3, представляют собой каталитические ИК нагреватели, работающие на природном газе или пропане, которые выделяют тепло по беспламенной технологии, что обеспечивает равномерный низкоинтенсивный тепловой поток. Тепло выделяется в виде средневолновой или длинноволновой энергии. Электричество используется кратковременно, для предварительного нагрева катализатора в нагревательных панелях.

Сочетание топлива, кислорода и предварительно нагретого катализатора способствует протеканию каталитической реакции. После установления каталитической реакции электричество больше не требуется, и печь продолжает работать, пока не будет отключен газ.

Преимущества: низкие эксплуатационные расходы, поток воздуха меньше, чем в газовых конвекционных печах (которым требуется поток воздуха для циркуляции тепла), и возможность использования для термочувствительных подложек.

Недостатки: медленная реакция на регулирование температуры, минимальный набор средств системы управления и отрицательное воздействие на окружающую среду.

В электрической ИК технологии для отверждения деталей используется энергия излучения, которая обычно измеряется в длинах волн. Применяются три типа длин волн.

Коротковолновые ИК печи, как показано на рисунке 4, обеспечивают мгновенное включение/выключение, благодаря чему не требуется разогрев печи, снижается энергопотребление и сокращается время отверждения, при этом воздействие на окружающую среду минимально. Другие преимущества включают замкнутую систему терморегулирования и управление зонированием. Недостатки: быстрое испарение растворителя и стоимость электроэнергии в некоторых регионах. Другие два типа ИК излучения – это средневолновая и длинноволновая технология. Как и следовало ожидать, средние и длинные волны обеспечивают множество тех же преимуществ, что и короткие волны, но требуют более продолжительного времени отверждения и не обеспечивают моментального включения/выключения.

При длинноволновой технологии для достижения температуры может потребоваться до 5 минут, из-за чего в процессе отверждения потребляется больше энергии.

Одно из самых больших преимуществ ИК нагрева перед конвекционным нагревом заключается в том, что ИК технология может подводить тепло в точном количестве и в определенный участок отверждаемой детали. ИК технология может обеспечить большую направленность и зонирование, чтобы удовлетворить особые требования к отверждению детали. Технология зонирования позволяет нагревать только саму деталь согласно необходимым параметрам при прохождении через печь. Энергия не расходуется на постоянный нагрев всей печи, что обеспечивает значительную экономию. ИК технология с зонированием отлично подходит для деталей сложных форм и конфигураций, когда необходимо обеспечить разное время отверждения для разных участков детали.

Чтобы правильно нанести покрытие на древесноволокнистые плиты средней плотности, требуется автоматизированная система. Для получения качественного покрытия все стадии процесса должны быть тщательно продуманы и правильно функционировать: транспортер, который перемещает детали, предварительный нагрев деталей, нанесение покрытия и заключительный процесс отверждения.

“Несмотря на то, что древесноволокнистые плиты средней плотности обладают множеством преимуществ для разработчиков, работа с ними весьма проблематична для типичного производителя, если он не обладает необходимыми инструментами”, – подводит итог Лиецке.

“Учитывая потребность в уникальных конструкциях и множестве цветовых решений, в ближайшее время ситуация вряд ли изменится”.