Технология нанесения порошковой краски на алюминиевый профиль

Особенности подвешивание профиля перед окраской.

Перед тем, как на профиль нанести краску, его подвешивают. Для крепления профиля к траверсе его предварительно просверливают или пробивают на штампе отверстия диаметром 5 мм на расстоянии 15 мм от торца профиля. Для простых алюминиевых профилей отверстия необходимо выполнять на нелицевой поверхности, для комбинированных профилей отверстия просверливают в алюминиевой части.

Крепят профили к траверсе на специальных крючках или алюминиевой проволокой. В зависимости от типа окрасочной лини присутствуют свои особенности в ориентации профиля на системе подвески. На окрасочных линиях с горизонтальной системой подвески комбинированные профили необходимо подвешивать за алюминиевую, более тяжёлую часть, чтобы избежать перекоса комбинированного профиля.

Для горизонтальной системы

подвески профили должны быть подстрахованы во избежание чрезмерного прогиба.

Причиной прогиба может быть тяжелый вес комбинированных профилей, либо их неодинаковое поперечное сечение. Как следствие после процесса окраски – наличие прогнутого профиля.

Для вертикального окрашивания

При использовании оборудования для вертикального окрашивания следует учитывать, чтобы комбинированный профиль был подвешен за самую тяжелую чашу. Если обе чаши тяжелые, то крепление выполнять за каждую чашу комбинированного профиля.

Категорически избегать подвешивания комбинированного профиля за термовставку.

Два вида порошковых красок

Основными видами порошковых красок являются:

• термопластичные и
• термореактивные.

Термопластичные порошковые краски

Под воздействием нагрева термопластичные порошковые краски расплавляются и растекаются по поверхности в виде пленки. Эта пленка имеет тот же самый химический состав, который имел исходный порошок. Термопластичные порошковые покрытия основаны на термопластичных смолах с большим молекулярным весом. Эти смолы трудно измельчать в мелкие частицы и поэтому они обычно применяются для создания специальных толстых покрытий. Нанесение порошка на изделие обычно происходит во время его погружения в бак с ожиженным порошком. Ожижение порошка производят с помощью сжатого воздуха.

К этому виду порошков относятся полиэтиленовые, полипропиленовые, нейлоновые, поливинилхлоридные и некоторые другие.

Термопластичные порошковые краски не применяется для окрашивания массовой алюминиевой продукции, такой как прессованные алюминиевые профили или катаные алюминиевые листы.

Термореактивные порошковые краски

Термореактивные порошковые краски значительно отличаются от термопластичных. Они основаны на твердых смолах с малым молекулярным весом. Под воздействием нагрева термореактивные порошки плавятся, растекаются по поверхности и соединяются друг с другом в результате химических реакций с образованием высокомолекулярных органических соединений. Этот процесс называют полимеризацией. Поэтому готовое порошковое покрытие имеет химический состав, который отличается от химического состава исходных смол в порошковой краске.

Материал готового покрытия из термореактивных порошковых красок является устойчивым к воздействию нагрева и не плавится до жидкого состояния. Термореактивные порошковые краски основаны на системах более твердых смол, которые могут измельчаться в мелкие частицы размером от 10 до 40 мкм или даже мельче. Эти смолы могут образовывать тонкие слои краски толщиной от 25 до 75 мкм, характеристики которых эквивалентны или даже выше, чем у покрытий на основе жидких красок.

При порошковом окрашивании алюминиевой продукции, в первую очередь профилей и листов, применяют именно термореактивные порошковые краски. Основными типами термореактивных порошковых красок, которые применяются для окрашивания алюминиевых изделий и полуфабрикатов, являются:

• эпоксидные,
• полиэфирные,
• полиуретановые,
• акриловые,
• гибридные (смешанные).

Выбор типа порошковой краски зависит от вида алюминиевого изделия, его назначения, условий его эксплуатации и других факторов. Стандартными и наиболее популярными порошковыми красками являются полиэфирные краски.

Нанесение порошковой краски на окрашиваемую поверхность.

После подвешивания профили помещаются в камеру напыления, где на них наносится порошковая краска ручным или автоматическим способом.

Основное назначения камеры напыления — в улавливании порошковых частиц, не осевших на изделии, утилизации краски и предотвращении ее попадания в помещение. Окрасочная камера оснащается системой фильтров и встроенными средствами очистки (например, бункерами, виброситом и т.д.), а также системами отсоса.

Камеры делятся на порционные и проходные. Обычно в порционных камерах окрашиваются малогабаритные изделия, а в проходных – длинномерные.

Наиболее распространенным способом нанесения порошковых покрытий является электростатическое напыление. Оно представляет собой нанесение на заземленное изделие заряженных частиц порошковой краски при помощи пневматического распылителя (пульверизатора).

Толщина покрытия на выходе 50-60 мкм.

Распылитель сочетает в себе ряд различных режимов работы:

• напряжение может распространяться как вверх, так и вниз;
• скорость выхода порошка (сила потока краски) может регулироваться;
• расстояние от выхода распылителя до детали может меняться.

Различают две разновидности электростатического распыления:

• электростатическое напыления с зарядкой частиц в поле коронарного заряда, т.е. частицы краски получают заряд от внешнего источника электроэнергии — коронирующего электрода;
• трибостатическое напыление, когда частицы краски получают заряд в результате их трения о стенки турбины распылителя.

Недостатком первого способа считается то, что при его использовании могут возникать затруднения с нанесением краски на поверхности с глухими отверстиями и углублениями. Поскольку частицы краски прежде осаждаются на выступающих участках поверхности, она может быть прокрашена неравномерно. При трибостатическом напылении источник питания не требуется, поэтому этот метод гораздо дешевле. Его применяют для окрашивания деталей, имеющих сложную форму. К недостаткам трибостатического метода можно отнести низкую степень электризации, которая заметно снижает его производительность: в 1,5-2 раза по сравнению с коронирующим электродом.

Этапы порошковой покраски алюминия

После очистки на подготовленную поверхность наносится краска. В качестве рабочего инструмента при этой операции применяют специальные электрические или пневматические пистолеты, позволяющие равномерно нанести порошок на всю алюминиевую заготовку. Теоретически это можно сделать и вручную, но в таком случае может возникнуть множество проблем. Главный минус в том, что с помощью ручной техники не удастся равномерно распределить порошок по всей поверхности, в результате чего качество окраски будет низким.

На завершающем этапе порошковой покраски алюминия проводится полимеризация порошка, чтобы он смог прочно схватиться с поверхностью металла. Такую операцию можно произвести несколькими способами:

• Посредством нагревания металла. Металлическую заготовку накаляют в печи до температуры, превышающей уровень плавления краски. Порошок помещают в маленькую камеру, подсоединенную к установке компрессора. Нагретую деталь устанавливают в камеру с краской, в которой с помощью компрессора поддерживается высокая стабильная температура. Физически процесс является очень простым: краска, попадая на горячую поверхность, липнет к металлу и моментально плавится, с помощью чего создается полимерный окрашенный слой. Такая технология применима только для окраски малогабаритных изделий.
• С помощью газовых горелок. На окрашенную деталь одновременно направляют огонь нескольких газовых горелок, в результате чего температура может повыситься и удерживаться на уровне около +1 500…+2 000 °С. Полимерное затвердевание осуществляется благодаря частичному расплавлению и последующему охлаждению. У такой методики есть некоторые недостатки: применяют ее при порошковой покраске достаточно объемных алюминиевых деталей в тех случаях, когда они не помещаются по габаритам в безвоздушные печи.
• Посредством температурной полимеризации. Окрашенную металлическую заготовку устанавливают в безвоздушную, предварительно разогретую до +180…+210 °С камеру. При такой температуре происходит сплавление полимерных частиц, что приводит к появлению однородного прочного слоя краски. Такой метод считается самым универсальным и может применяться для покраски любых поверхностей со средними размерами заготовок.

Важным моментом является правильный выбор оборудования с учетом габаритов изделий, которые вы планируете окрасить. Покраску длинных алюминиевых профилей следует производить на автоматических линиях, оснащенных печами полимеризации и проходными камерами для нанесения напыления. А оборудование тупиковой формы желательно применять при нанесении покрытий на изделиях типа дисков или других небольших деталях.

Следует всегда обращать внимание на качество красящих материалов. Любая партия порошковых красок для алюминиевых профилей и других подобных изделий при продаже должна сопровождаться сертификатом соответствия. В противном случае никто не сможет дать гарантию, что порошковая покраска алюминия окажется качественной и долговечной.

Полимеризация в печи.

После нанесения порошковой краски изделие проходит этап формирования покрытия. Он включает оплавление слоя краски, последующее получение пленки покрытия, его отвержения и охлаждения. Процесс оплавления происходит в специальной печи оплавления и полимеризации.

Оплавление и полимеризация происходит при температуре 150-220 °С в течение 15-25 минут, после чего порошковая краска образует пленку (полимеризуется). Основным требованием, предъявляемым к камерам полимеризации, является поддержание постоянной заданной температуры (в разных частях печи допускается разброс температуры не менее 5°С) для равномерного прогрева изделия.

При нагреве в печи изделия с нанесенным слоем порошковой краски частицы краски расплавляются, переходят в вязкое состояние и сливаются в непрерывную пленку, вытесняя при этом воздух, находившийся в слое порошковой краски. Часть воздуха может все же оставаться в пленке, образовывая поры, ухудшающие качество покрытия. При дальнейшем нагревании профиля краска глубоко проникает в поверхность и затем отверждается. На этом этапе формируется покрытие с заданными характеристиками структуры, внешнего вида, прочности, защитных свойств и т.д.

При окраске больших металлических деталей температура их поверхности поднимается значительно медленнее, чем у тонкостенных изделий, поэтому покрытие не успевает полностью затвердеть, в результате чего снижается его прочность и адгезия. В этом случае деталь предварительно нагревают или увеличивают время отвержения покрытия. Необходимо помнить, что для нанесения порошкового покрытия на термовставки решающую роль также играет температура.В этом случае температура окрашиваемой конструкции не должна превышать 180 °C – 200 °C, а время пребывания в печи — приблизительно 20 мин.

Превышение температуры и времени приведёт к деформации профиля, а также к тому, что термовставка потеряет свою прочность и, следовательно, не сможет обеспечить стабильность геометрии комбинированного профиля.

Печи полимеризации делятся на проходные и порционные, горизонтальные и вертикальные, одно- и многоходовые. Для порционных печей важным моментом является скорость подъема температуры. Этому требованию в наибольшей степени соответствуют печи с рециркуляцией воздуха.

Подготовка поверхности алюминия для порошковой покраски

Чтобы гарантированно получить качественное порошковое покрытие на алюминиевой детали, ее поверхность необходимо предварительно подготовить, проведя сложную технологию химической обработки. Такая подготовка поверхности перед порошковой покраской алюминия нужна, чтобы:

• удалить с поверхностей любые загрязнения, включая оксиды, масла и смазки;
• подготовить поверхность для лучшей адгезии порошкового покрытия;
• получить максимально однородное покрытие на всей поверхности окрашиваемой детали.

Для проведения стандартной процедуры химической подготовки алюминиевой поверхности необходимо выполнить ряд следующих действий:

• обезжирить заготовку с применением специальных моющих растворов;
• тщательно промыть в чистой воде, чтобы удалить оставшиеся на поверхности химические частицы;
• произвести травление в растворе каустической соды в течение определенного времени и при особой температуре;
• обработать поверхности раствором серной или азотной кислоты (произвести осветление);
• создать с помощью обработки хроматный конверсионный слой (или технически аналогичный), чтобы обеспечить хорошую адгезию порошкового покрытия;
• окончательно промыть в емкости, наполненной деионизированной водой.

Необходимо особо выделить тот факт, что только при полном выполнении всех требований по подготовке поверхности для порошковой покраски алюминия можно использовать максимальный потенциал такой краски и получить надежное и долговечное защитно-декоративное покрытие.

При малых объемах производства порошковой покраски алюминия чаще всего используют горизонтальный способ химической обработки профилей, последовательно погружая изделие в установленные промывочные и рабочие ванны. В массовых производствах применяется обработка профилей методом вертикальных систем, в которые технологические растворы и вода для промывки подаются с помощью спрейерной установки.