Порошковое окрашивание древисины.Часть 6

Нанесение и отверждение порошковых покрытий. Нанесение порошкового материала происходит за счет электростатической зарядки частиц порошка в специальном порошковом распылителе с последующим их осаждением на заземленном изделии. Электростатическое нанесение требует создания сильного электрического поля между заряженным облаком порошка и поверхностью окрашиваемой детали. Для создания электрического заряда на частицах порошка используют два разных процесса:

— трибозаряд в результате трения порошка в заряжающем канале порошкового пистолета;

— коронный заряд в результате возникновения заряженных свободных ионов в поле коронного разряда.

При трибозаряде частицы порошка с большой скорость трутся вдоль заряженной трубки трибопистолета и в результате заряжаются. Для зарядки обычного порошка используют тефлон или стекло. В этом случае порошок заряжается положительно. Преимуществом является то, что трибопистолет создает очень небольшой эффект Фарадея, и для этой техники одинаково легко доступны ниши и углы, так как на направление движения порошка влияет только направленность потока воздуха. Не все связующие заряжаются одинаково хорошо, так что в некоторых случаях требуются добавки, которые обеспечивают трибозаряд порошка. Другим недостатком является то, что металлические и порошковые покрытия наделе не всегда эффективны при нанесении этим методом.

При использовании техники коронного разряда зарядка частиц порошка происходит только благодаря ионной бомбардировке. С помощью каскада высокого напряжения создается напряжение от 40 до 100 тыс. вольт и подается на электрод, где образуется ионный газ, который захватывается частицами порошка. Сильное поле создает эффективный заряд и способствует тому, что заряженные частицы порошка направляются непосредственно к поверхности заземленной детали. Правда, силовые линии поля склонны к тому, что порошок переносится прямо к ближайшей поверхности и кантам, но не действует в пустотах (клетках Фарадея).

Чтобы уменьшить эффект «апельсиновой корки», возникающий при обратной ионизации поверхности детали, сегодня используют коронные пистолеты пониженной ионности (обедненные). Они должны создавать порошковое облако без свободных ионов воздуха. Этого можно достигнуть, например, используя дополнительный заземленный электрод на изолирующем расстоянии позади коронного электрода. Благодаря хорошей возможности регулирования и независимости от химического состава порошка и электропроводности субстрата (в отличие от трибопроцесса), сегодня для окраски порошковыми составами древесных материалов применяют в основном такие обедненные коронные пистолеты.

Для оплавления и отверждения порошковых лакокрасочных материалов существует две различные технологии и их комбинация:

• конвекционный нагрев;

•ИК-облучение;

• сочетание ИК-облучения и конвекции.

Если используется конвекционный нагрев, то, с точки зрения снижения количества пузырей и кратеров в пленке, желательно вести процесс при пониженной температуре, несмотря на увеличение времени (например 120°С/20 мин), чем при более высокой температуре (например 140°С/6 мин.). При этом порошковый состав должен быстро расплавиться и отвердиться без повреждения древесины или древесного материала, и в этом случае больше подходит ИК-технология нагрева, чем конвекционный метод с использованием горячего воздуха. Исследования показали, что, при горячей сушке в печи с циркуляцией воздуха древесные материалы испытывают большую нагрузку, чем при такой же горячей сушке посредством ИК-облучения. Под действием ИК-облучения гелирование порошкового ЛКМ происходит существенно быстрее, чем при конвекционном нагреве, и поэтому снижается тепловая нагрузка на субстрат, особенно для низкоплавких УФ- и реактивных НТ-составов.

Порошковые материалы очень хорошо поглощают ИК-излучение и масса порошка нагревается быстрее, чем при обычных способах нагрева. Для расплавления порошкового состава особенно хорошо подходит коротко - и средневолновое ИК-излучение (для прозрачных лаков — до 2,8 мкм, для пигментированных — до 3,5 мкм). Однако коротковолновое излучение не очень хорошо работает на профильной части поверхности, так как при его использовании может возникнуть сильный температурный градиент между основной поверхностью и фрезерованным профилем MDF-плиты. Поэтому для профилей MDF-плит больше подходят средне- и длинноволновые или газокаталитические облучатели. Чтобы добиться наибольшей надежности процесса, комбинируют ИК-облучение с конвекционным нагревом («Triab», DuPont).

В результате получают больше степеней свободы для регулировки процесса расплавления. Типичный процесс окраски с использованием термореактивного порошкового материала содержит три стадии:

— всесторонний подогрев поверхности MDF-плит средневолновым ИК-излучением до температуры 90°С;

— нанесение состава с помощью разрядного (60-80 кВ) или трибопистолета в течение 1 -2 минут после 1 -й стадии;

— плавление с использованием ИК-излучения в течение 30-60 с при температуре поверхности 130-150°С и удерживание этой температуры объекта в течение 3-5 мин. для сшивки покрытия с помощью конвекционного нагрева.

Время разогрева субстрата от комнатной температуры до 140°С здесь не учитывается и зависит, конечно, от свойств субстрата и его укладки на транспортере.

К сожалению, спектр свойств однослойных НТ-порошковых покрытий не удовлетворяет претензий к высококачественным мебельным поверхностям. Для этого больше подходят УФ-порошковые материалы. Нанесение УФ-порошковых составов происходит точно так же, как и термически отверждаемых систем, большей частью с использованием обедненного ионного разрядного пистолета. Существенным преимуществом УФ-технологии по сравнению с технологией горячей сушки является то, что процессы плавления и сшивки могут быть разделены. Так как термически активируемая сшивка отсутствует, то плавление может продолжаться так долго, как это необходимо для его оптимизации. При этом для плавления достаточно от 1 до 3 минут при температуре 110°С. Кратковременное и к тому же относительно более низкое температурное воздействие по сравнению с термореактивными системами снижает опасность образования пузырей. После расплавления порошковое покрытие отверждается в течение 30-60 с под действием среднего УФ-излучения. В целом, при плавлении и отверждении температура поверхности плиты не поднимается выше 130°С, и то кратковременно.

Стандартный процесс окраски характеризуется следующим образом:

• зона предварительного нагрева (температура поверхности плиты около 60°С);

• зона нанесения (толщина слоя 80-100 мкм);

• зона плавления (ИК и конвекция, 120°С);

• УФ-зона (ртутный излучатель, для пигментированных систем дотированный галлием);

• скорость продвижения изделий —1,5 м/мин.

При использовании УФ-порошковых материалов достигается качество поверхности, сравнимое с качеством поверхности меламиновых ЛКМ.

По материалам книги

Джордж Прието, Юрген Кине

ДРЕВЕСИНА.ОБРАБОТКА И ДЕКОРАТИВНАЯ ОТДЕЛКА