Порошковая краска уверенно укрепляет свои позиции в современной промышленности, активно замещая традиционные сольвентные составы. Этот материал повсеместно используется для окрашивания самых разнообразных изделий — от промышленных деталей до предметов быта, находя применение как в небольших частных мастерских, так и на крупных заводах. В отличие от жидких ЛКМ, порошковые краски представляют собой сухую мелкодисперсную смесь. Технология их нанесения основана на электростатическом притяжении частиц к поверхности с последующим оплавлением и полимеризацией в печах при температуре 180–200 °C. Такой процесс требует более сложного оборудования и привлечения квалифицированных специалистов, освоивших специфику работы с порошковыми составами.
Основу всех порошковых красок составляет ряд ключевых компонентов, каждый из которых выполняет строго определенную функцию:
- Пленкообразователи (связующие). Это основной элемент, создающий непрерывную полимерную пленку на поверхности. Их разделяют на две группы: термопластичные (образующие покрытие за счет плавления и последующего физического отвердения при охлаждении) и термореактивные (формирующие покрытие в результате необратимых химических реакций сшивки при нагреве);
- Пигменты. Эти вещества обеспечивают цвет, укрывистость и декоративный эффект. В безпигментном варианте состав превращается в прозрачный порошковый лак, который придает поверхности защитные свойства и глянец;
- Отвердители (сшивающие агенты). Важны для термореактивных материалов. Они вступают в химическую реакцию со связующим при нагреве, формируя плотную сшитую полимерную сетку, которая определяет итоговую прочность и химическую стойкость покрытия;
- Ускорители отверждения (катализаторы). Вводятся в состав для оптимизации процесса полимеризации, позволяя снизить температуру термообработки или сократить время пребывания детали в печи;
- Функциональные и технологические добавки. Обширная группа модификаторов, придающих покрытию специальные свойства или улучшающих сам процесс нанесения. Сюда входят: стабилизаторы (против УФ-излучения и перегрева), антипирены, агенты, улучшающие сыпучесть порошка, дегазаторы (предотвращающие образование кратеров), реологические добавки для контроля растекания и поверхностно-активные вещества (ПАВ).
Стандартизация материалов, например, согласно ГОСТ 9.410-88 (Приложение 1), устанавливает перечень рекомендуемых порошковых составов, предназначенных для эксплуатации в различных условиях, что обеспечивает предсказуемость и надежность результата.
Способ нанесения
Электростатическое распыление зарекомендовало себя как наиболее эффективный и технологичный способ нанесения, позволяющий точно регулировать толщину слоя. Данный метод стал отраслевым стандартом в современном промышленном окрашивании.
Зарядка посредством коронирующего разряда - в системах данного типа на электроды распыляющей головки подается высокое напряжение, формирующее мощное электрическое поле между пистолетом и заземленной поверхностью изделия.
Наиболее распространена схема с отрицательной полярностью на зарядном электроде. Напряженность поля достигает пика у его острия, где при определенном пороговом значении возникает коронирующий разряд — форма холодной плазмы. Этот процесс генерирует свободные электроны, заполняющие пространство между распылителем и деталью. Электроны присоединяются к молекулам воздуха, образуя отрицательные ионы, которые, в свою очередь, передают заряд частицам краски в момент их выхода из сопла. Таким образом формируется облако, состоящее из заряженных частиц порошка и свободных ионов. Совокупный заряд этого облака, известный как «пространственный заряд», создает собственное электрическое поле. Оно взаимодействует с полем высоковольтного электрода, дополнительно способствуя направленному осаждению частиц на заземленную подложку. Именно принцип зарядки коронным разрядом лежит в основе большинства современных промышленных систем порошкового нанесения.
Положительные стороны
1. Универсальностью и высоким коэффициентом зарядки практически для всех существующих типов порошковых красок, используемых в различных защитно-декоративных покрытиях.
2. Высокой производительностью окрасочных систем, достигаемой за счёт интенсивной и стабильной ионизации частиц, что позволяет эффективно обрабатывать большие площади и объёмы изделий.
3. Повышенной стабильностью процесса благодаря сравнительно низкой зависимости качества заряда от колебаний влажности окружающего воздуха, что обеспечивает равномерность нанесения в различных климатических условиях.
4. Эксплуатационной надёжностью и простотой обслуживания оборудования, что минимизирует расходы на его техническое содержание и ремонт, а также снижает риски технологических простоев.
Несмотря на широкое применение, классические системы с коронным разрядом обладают рядом технологических ограничений, вызванных формированием интенсивного электрического поля между распылителем и заземлённой деталью. Данный фактор может создавать «экранирующий эффект», затрудняющий проникновение заряженных частиц в глубокие полости, внутренние углы и зоны со сложной геометрией. Кроме того, некорректная настройка электростатических параметров оборудования или нарушение рекомендованного расстояния нанесения способны спровоцировать явление обратной ионизации (пробоя формирующегося слоя), что ведёт к образованию дефектов поверхности. Однако современные достижения в области управления коронным разрядом позволяют операторам нивелировать большую часть этих недостатков, достигая высокого качества отделки. Важно отметить, что эксплуатация высоковольтных систем требует применения специализированного диагностического оборудования — например, киловольтметров — для контроля работоспособности аппаратуры и своевременного устранения неисправностей.
Технология нанесения порошковых покрытий методом электростатического напыления.
Процесс нанесения порошковых красок методом электростатического напыления технологически не является сложным, но требует от мастера наличия определенного опыта и практических навыков. Можно выделить ряд ключевых рекомендаций, общих для большинства ситуаций.
Главным правилом является принцип «больше — не значит лучше», который применим практически ко всем параметрам процесса. Это касается скорости подачи порошка, величины напряжения и тока на распылителе, скорости воздушного потока в камере нанесения и даже длины транспортного шланга. Основное внимание следует уделять двум параметрам: расстоянию от сопла распылителя до обрабатываемой детали (оптимально 20–25 см. для обеспечения высокой эффективности осаждения) и силе тока на распылителе.
При использовании оборудования с коронным разрядом избыточная сила тока и высокое напряжение могут вызвать трудности с окрашиванием углубленных участков поверхности и спровоцировать обратную ионизацию. Если аппарат не оснащен автоматическим контролем этих параметров, для снижения риска рекомендуется увеличить расстояние от распылителя до детали. При ручном нанесении не следует пытаться создать толстый слой за один проход. Вместо этого нужную толщину покрытия следует формировать путем последовательного нанесения нескольких тонких, перекрывающихся слоев, например, чередуя горизонтальные и вертикальные движения. Для качественного окрашивания углублений рекомендуется использовать специальные дефлекторы или насадки, а не пытаться поднести распылитель ближе к поверхности. Также необходимо тщательно подбирать тип и положение распылителя, регулировать скорость воздушного потока и корректировать напряжение, в некоторых случаях снижая его до минимально допустимого уровня, при котором порошок еще удерживается на изделии. Поскольку не существует универсальных настроек для всех форм поверхностей, оптимальный результат часто достигается опытным путем, методом проб и ошибок.
Полезная информация
Расстояние между распылителем и изделием тесно связано с расходом воздуха. Минимальное расстояние ограничено сдуванием уже осевшего слоя частиц потоком воздуха и составляет примерно 10 см. Оптимальная дистанция зависит от формы факела: чем больше его диаметр, тем меньше должно быть расстояние. В большинстве случаев оптимальным является диапазон 20–30 см. при аналогичном диаметре отпечатка факела.
Для распылителей с внутренней зарядкой требуемое напряжение определяется геометрией зарядного устройства и обычно составляет 10–30 кВ. На коронирующий электрод необходимо подавать напряжение отрицательной полярности, поскольку при ней начальное напряжение возникновения разряда ниже, а пробивное — выше, что позволяет получить необходимый ток короны при меньшем напряжении. Зарядка отрицательным знаком также способствует формированию более толстых слоев без риска обратной короны и повышает безопасность эксплуатации, снижая вероятность искрового пробоя.
Ключевое требование к зарядному устройству — обеспечение стабильной и эффективной зарядки полимерного порошка. Эффективность определяется удельным зарядом частиц, который для промышленных материалов должен находиться в диапазоне 0,5–2,0 мКл/кг. При заданном напряжении удельный заряд тем выше, чем больше ток коронирующего разряда.
Стабильность зарядки напрямую зависит от постоянства тока коронного разряда, который снижается при увеличении концентрации частиц порошка в межэлектродном пространстве. Таким образом, основной характеристикой, определяющей работоспособность зарядного устройства, является именно ток коронного разряда. Наилучшей считается система коронирующих электродов, обеспечивающая максимальное значение и стабильность этого тока при заданном напряжении.
Метод порошкового окрашивания может показаться универсальным для любых изделий, но на практике это не так. Перед покрытием оцинкованных изделий лучше проконсультироваться у специалистов https://mhold23.ru/contacts/