Намерете умни професионалисти

Прахово боядисване
Праховото боядисване е довършителен процес, при който върху повърхност се нанася сух, насипен термопластичен или термореактивен прахов материал, който се разтопява и втвърдява в еднородно покритие. Този довършителен процес е подходящ за различни материали, включително метали, пластмаси, стъкло и плоскости от влакна със средна плътност (MDF), и може да осигури както функционални, така и декоративни покрития в широка гама от цветове, покрития и текстури, които не се постигат лесно с конвенционалните методи. нанасяне на течна боя.

Има два основни метода за прахово боядисване:
•    електростатично отлагане чрез спрей (ESD)
•    нанасяне върху кипящ слой.

Всеки от тези процеси може да постигне равномерна и твърда повърхност, която като цяло е по-издръжлива, по-евтина и по-екологична от сравнимо течно покритие. Въпреки това, докато праховите покрития демонстрират някои предимства пред течните покрития, особено при нанасяне на дебели или силно натоварени повърхностни слоеве, те не са подходящи за всички производствени приложения, като тънки слоеве или при нанасяне на големи части. Изискванията и спецификациите, изисквани от конкретно приложение за прахово покритие - като среда на приложение, субстратни материали, оразмеряване, цена, време за обработка - помагат да се определи типът процес на покритие, който е най-подходящ за използване.

Докато всеки процес на нанасяне на покритие има своите предимства и недостатъци, тази статия се фокусира върху праховото боядисване, като очертава основите на процесите на прахово боядисване и необходимите компоненти и механика на системата за прахово боядисване. Тази статия допълнително изследва предимствата и ограниченията на процеса на прахово боядисване и предоставя някои от съображенията, които производителите трябва да имат предвид, когато избират доставчик на услуги за прахово боядисване.

Процес на прахово боядисване
Праховото боядисване е многоетапен процес на повърхностна обработка, подходящ за метални и неметални основи. Този метод включва фаза на подготовка, нанасяне и втвърдяване и използва най-малко пистолет за пръскане, кабина за пръскане и пещ за втвърдяване. За да може процесът на довършителни работи да протича гладко и с оптимален капацитет, производителите и доставчиците на довършителни услуги трябва да вземат предвид няколко фактора, като повърхностния материал, който ще бъде покрит, и неговите свойства, както и вида на използвания материал за прахово покритие.

Преглед на процесите и оборудването
За разлика от процеса на течно покритие, който използва суспензия за течно покритие, праховото боядисване е сух довършителен процес, който използва материал за прахово покритие. По време на процеса на прахово боядисване прахът се нанася върху предварително обработена повърхност на субстрата, разтопява се и след това се изсушава и втвърдява в защитно/декоративно покритие. Този процес има три етапа: подготовка на повърхността, покритие и термично втвърдяване. Всеки етап използва набор от материали и оборудване, показателни за неговите особености (напр. етапът на втвърдяване използва пещ за втвърдяване) и, когато е правилно завършен, допринася за производството на трайно и равномерно покритие.

Подготвителна фаза: Преди нанасяне на какъвто и да е материал за прахово боядисване, повърхността на основата трябва да бъде почистена и обработена, така че частта да е без прах и мръсотия. Ако повърхността не е достатъчно подготвена, всякакви остатъци и отлагания могат да повлияят на адхезията на праха и качеството на покритието. Пълното третиране с продукта зависи главно от материала на покритието. Въпреки това, някои от стъпките, които обикновено се използват по време на този етап, включват почистване, изплакване, ецване, бластиране и сушене, а най-често използваното оборудване включва перални станции и сушилни.

Масло, грес, разтворител и остатъци могат да бъдат отстранени от повърхността със слаби алкални и неутрални почистващи препарати в резервоари за потапяне или в станции за измиване. Станциите за измиване са способни да пръскат части с гореща вода, пара, детергент и други разтвори за предварителна обработка за почистване, химическа подготовка и изплакване на повърхността преди боядисване.

Части, които имат повърхностни примеси - напр. ръжда, котлен камък, съществуваща боя или покритие – обикновено ще изисква използването на струйна стая. Камерата за взривяване е камера, която използва течност под налягане - обикновено сгъстен въздух - за задвижване на абразивен материал като пясък, чакъл или сачми към повърхността. Мощният абразив премахва повърхностните замърсявания и създава по-чиста, гладка текстура и повърхност, върху която се нанася покриващият материал.

Някои приложения за прахово боядисване също използват суха пещ. Подобно на пещта, използвана във фазата на втвърдяване, сухата пещ изпарява останалата вода или разтвори от измитите или изплакнати части и загрява частите до оптималната температура за етапа на нанасяне на покритие.

Ако дизайнът на компонента изисква това някои части са останали без покритие, маскиращи продукти (напр. маскиращи точки) се нанасят върху основата преди фазата на нанасяне. Тези гореспоменати продукти се предлагат в различни стандартни и адаптивни форми и форми. Въпреки това, те обикновено са направени от хартия или пластмасов филм, покрити с чувствително на натиск лепило, което им позволява да се залепят към субстрата и да предпазват покритата област от контакт с прахообразния материал по време на прахово боядисване.

Фаза на нанасяне: Както е споменато в следващия раздел, могат да се прилагат два вида материали за прахово покритие. Видът на материала, който ще се използва при нанасянето на покритието, определя частично начина на нанасяне. Производителите и доставчиците на довършителни услуги използват два основни метода за прахово покритие – електростатично прахово покритие (ESD) и прахово покритие с кипящ слой.

Електростатично отлагане (ESD): Покриващ материал се нанася върху повечето метални части с прахово покритие чрез електростатично пръскане. Този метод на нанасяне използва кабина за пръскане, дозатор за прах, електростатичен пистолет и, в зависимост от вида на използвания пистолет, задвижващо устройство.

Кабината за пръскане служи като работна зона за нанасяне на прахообразен материал и може също да действа като въздушен филтър и система за задържане и регенериране на прах. Течният прахообразен материал се разпределя от дозиращия модул към пистолета за пръскане, който се използва за доставяне на електрически заряд на праха и нанасянето му върху субстрата. Има три типа електростатични оръжия, които се използват често - Corona, Tribo и Bell. Когато използвате пистолет за пръскане Corona за нанасяне на прахови покрития, докато прахообразният материал преминава през предната част на пистолета, зареждащ електрод, захранван от захранващия блок, доставя прахообразните частици в полето. В случая на оръжията Tribo зарядът се генерира от праха, преминаващ през различен материал, като цевта на пистолета, а в случая на оръжията Bell прахообразният материал се зарежда както чрез проводимост, така и чрез коронен разряд, докато се излива от звънец на пистолета. Във всеки случай, електрически заредените частици могат след това да се придържат към електрически заземената повърхност на компонента и ще останат прикрепени, докато запазят част от своя заряд. Всяко излишно пръскане може да бъде събрано в системи за възстановяване и извличане и повторно използване в бъдещи приложения за повърхностна обработка.

Прахово покритие с кипящ слой: За разлика от ESD, където материалът за прахово покритие се напръсква електростатично и се залепва към повърхността, при прахово покритие с кипящ слой предварително нагрятите части се потапят в прахообразния материал в кипящия слой. Съществува и алтернативен вариант, наречен електростатично прахово покритие в кипящ слой, което създава облак от електрически заредени прахови частици над кипящ слой, през който преминава частта, която трябва да бъде покрита.

Етап на втвърдяване: Особеностите и характеристиките на етапа на втвърдяване на прахово покритие се определят главно от метода, по който се нанася праховото покритие, както и вида на използвания прахов материал.

Втвърдяване на части с ESD покритие: Частите, които са прахово боядисани с ESD, трябва да се втвърдяват в пещ за прахово втвърдяване. Докато графикът за втвърдяване – температурата и времето, през което праховото покритие трябва да остане в пещта за втвърдяване, за да се постигне пълно втвърдяване – за част с прахово покритие зависи най-вече от неговия размер, форма и дебелина, обикновено пещта за втвърдяване работи от 162 до 232 градуса Целзий, което води до време за втвърдяване, вариращо от десет минути до над един час. Следователно по-малките части с прахово покритие изискват по-кратко време за втвърдяване и по-малки обеми нагрят въздух за пълно втвърдяване, а по-големите части се нуждаят от повече. Когато покритата с ESD част достигне оптималната температура на втвърдяване в пещта, прахообразните частици се стопяват и се стичат заедно, за да образуват непрекъснат филм по повърхността на частта.

Втвърдяване на части с покритие от кипящ слой: За части, които са прахово боядисани в кипящ слой, частите се нагряват в пещи, подобни на тези, използвани за втвърдяване на части с ESD покритие преди етапа на нанасяне на покритие. Когато предварително нагрятата част се потопи в покриващия материал, прахообразните частици се стопяват и се стичат заедно при контакт с нагрятата повърхност на частта. Частите, които са покрити с електростатично кипящо легло и прахово покритие, могат или да бъдат предварително загряти, преди да бъдат прегрети през облака за прахово покритие - в който случай произведеното прахово покритие ще бъде върху тези, произведени чрез конвенционалния метод на кипящо легло - или частта може да бъде нагрята и втвърдени в пещ за втвърдяване след нанасяне на покритие, какъвто е случаят с покрития, произведени чрез метода на ESD покритие.

Във всеки случай, веднага след като прахово боядисаната част е достатъчно охладена, за да може да се борави, тя може да бъде сглобена, опакована и изпратена, ако е необходимо.

При първото нанасяне върху основата има термореактивен материал за прахово покритие къси полимерни молекули. Въпреки това, по време на процеса на втвърдяване, прахът претърпява необратима химическа реакция на кръстосано свързване, която свързва дълги вериги от полимерни молекули. Тази реакция променя физическите свойства и химията на материала, позволявайки му да се втвърди до тънка, равномерна, твърда повърхност, ако се спазва правилният график за втвърдяване.

Термопластичните прахови покрития не изискват цикъл на втвърдяване. Вместо това, термопластичният материал изисква само времето и температурата, необходими за разтопяване, изтичане и образуване на филмово покритие. За разлика от термореактивния материал, който претърпява химическа реакция по време на втвърдяване, термопластичните материали не променят своите физични или химични свойства, когато са изложени на топлина. Поради това те могат да бъдат претопени, реформирани и рециклирани за бъдещи приложения за покритие.

Когато избирате между термореактивен и термопластичен материал за покритие, трябва да се имат предвид няколко съображения: методът на нанасяне и предвиденото приложение на покритието.

Термореактивните прахове обикновено се прилагат само по метода ESD. Това ограничение съществува, защото потапянето на предварително загряти части в термореактивен прах може да причини омрежване на излишния прах поради натрупаната и остатъчна топлина в кипящия слой. Тъй като реакцията на омрежване причинява постоянни промени в прахообразния материал, такива събития биха довели до прекомерна загуба на покриващия материал. Процесът на втвърдяване позволява на термореактивните материали да получат по-твърди покрития от термопластичните, което им позволява да издържат на по-високи температури и да показват по-голяма устойчивост на надраскване и повреди. Въпреки това, по-твърдото покритие може също да ограничи устойчивостта на удар на термореактивните покрития, а прекомерното втвърдяване може да доведе до крехкост на покритието, особено при по-дебели покрития.

Термопластичният прах може да се нанася с помощта на метода ESD, както и с метода на нанасяне в кипящ слой и като цяло може да създаде по-здрави, по-гъвкави и устойчиви на удари покрития от термореактивния прах. Въпреки че способността за префловане предлага известно предимство по отношение на цената на материала, тя също така прави термопластичните прахови покрития по-малко подходящи за приложения с висока и интензивна топлина, тъй като материалът за покритие може да омекне или да се стопи.

Относно основния материал
Праховите покрития се нанасят предимно върху метални основи като стомана, неръждаема стомана и алуминий. Въпреки това, те могат да се прилагат и върху неметални основи като стъкло, дърво или фиброплочи със средна плътност. Гамата от материали, подходящи за процеса на прахово покритие, е ограничена до материали, които могат да издържат на температурите, необходими за разтопяване и втвърдяване на материала за прахово покритие, без да се стопят, деформират или изгорят.

Избраният материал също помага да се определи използвания метод на нанасяне. Тъй като металите могат да бъдат електрически заземени, покриващият материал обикновено се нанася върху метални субстрати чрез метода на електростатично пръскане, но е възможно да се нанасят и чрез метода на кипящия слой. От друга страна, тъй като неметалите не могат да бъдат достатъчно заземени, те изискват прахови покрития да се нанасят чрез метод на прахово покритие с кипящ слой.

Повърхностна обработка и свойства на прахово боядисване
Праховите покрития могат да се нанасят в широка гама от цветове, повърхностни обработки, текстури и дебелини, които не се постигат лесно с конвенционалните методи за нанасяне на течни покрития. Материалите за прахово покритие, които могат да бъдат произведени във всякакъв цвят, могат да бъдат формулирани както за защитни, така и за декоративни цели. Получената повърхностна обработка, постигната от прахообразния материал, варира от матова до лъскава и от прозрачна до блестяща или метална. Предлагат се и различни текстури за декоративни цели или за скриване на повърхностни несъвършенства.

Процесът на прахово боядисване позволява по-широк диапазон от дебелини на покритието. В сравнение с процеса на течно отлагане, отлагането на прах може по-лесно да доведе до по-дебели и по-равномерни покрития, особено когато се използва методът на отлагане в кипящ слой. Използвайки метода ESD, също е възможно да се постигнат тънки, равномерни покрития; макар и не толкова тънки, колкото покритията, получени чрез процеса на течно покритие.

Предимства на прахово боядисване
Процесът на прахово боядисване предлага няколко предимства пред конвенционалните методи за течно покритие, включително повишена издръжливост, по-специализирани повърхностни обработки, по-малко въздействие върху околната среда, по-бързо време за обработка и по-ниски разходи за материали.

Освен че се предлагат в голямо разнообразие от покрития, праховите бои обикновено са по-издръжливи и дълготрайни от течните бои. Те показват по-висока устойчивост на удар, влага, химикали и износване и осигуряват по-добра защита срещу надраскване, абразия, корозия, избледняване и общо износване. Тези характеристики ги правят много подходящи за приложения с високо разгръщане и високо трафик.

Друго предимство на процеса на прахово боядисване е липсата на емисии на разтворители и въглероден диоксид, опасни отпадъчни материали, които изискват изхвърляне, и общи изисквания за грундиране на повърхността. Тези изключения ограничават количеството токсични и канцерогенни вещества, изпускани в околната среда по време на целия процес и допринасят за разпознаването на праховото боядисване като по-екологична алтернатива на течните покрития.

Процесът на прахово покритие може да има много по-ниски дългосрочни разходи в сравнение с процеса на течно покритие, тъй като обикновено има по-бързо изпълнение и по-голямо използване на материала за покритие. Тъй като фазата на втвърдяване на прахово покритие позволява части с прахово покритие да бъдат сглобени, опаковани и изпратени веднага след охлаждане, частите прекарват по-малко време в инвентара, което позволява на производителите и доставчиците на довършителни услуги по-бърза обработка и по-малко изисквания за място за съхранение. Процесът на прахово боядисване също така позволява събирането и рециклирането на излишния материал вместо отпадъците, намалявайки количеството отпадъчен продукт, изискващ изхвърляне, увеличавайки използването на покриващия материал и намалявайки материалните разходи с течение на времето.

Ограничения на прахово боядисване
Въпреки че процесът на прахово боядисване предлага няколко важни предимства пред течното покритие, той има и своите ограничения. Ограниченията на праховото покритие включват ограничен набор от подходящи субстратни материали, трудност при еднородно производство, тънки покрития, по-дълги времена за подготовка на цветното покритие, по-дълги времена за сушене и втвърдяване за големи части и по-високи начални разходи.

Както вече беше споменато, основните материали трябва да могат да издържат на температурните изисквания на етапа на втвърдяване, за да бъдат подходящи за прахово боядисване. Въпреки че материалът може да издържи на топлина, постигането на равномерно покритие може да изглежда проблематично, особено за тънки или многоцветни покрития. Тънките покрития са трудни за производство, тъй като е трудно да се контролира количеството прахообразен материал, който се нанася върху субстрата по време на фазата на нанасяне, като същевременно се гарантира равномерно покритие. Многоцветните покрития са трудни за бързо производство, тъй като между смяната на цвета всяко излишно пръскане трябва да се събира старателно и да се почиства от зоната на пръскане; в противен случай може да причини кръстосано замърсяване на рециклирани или повторно използвани материали.

Въпреки че процесът на прахово боядисване може да има по-ниски разходи с течение на времето, може да е по-ефективно да се използват течни покрития за специфични приложения на покритие. Например, докато частите с прахово покритие обикновено имат по-бързо изпълнение, големите, дебели или тежки части са склонни да изискват по-високи температури и по-дълго време за втвърдяване и изсъхване; тези удължени графици за втвърдяване не само биха забавили производствения процес, но също така биха довели до по-високи разходи за енергия. За начинаещи производители и довършители първоначалната инвестиция в оборудване за прахово боядисване също е по-висока от тази за течно покритие, тъй като процесът изисква пистолет за пръскане, специална кабина за пръскане и пещ за втвърдяване. Последните две устройства увеличават значително първоначалните начални разходи и могат да направят праховото покритие неподходящо за нискобюджетна операция.

Избор на доставчик на довършителни услуги
Процесът на прахово боядисване може да се използва в голямо разнообразие от производствени приложения. Специфични производствени изисквания на приложението - напр. дали е прототип, еднократно производство, дългосрочно производство и т.н. -  помогнете при определянето на най-подходящия доставчик на довършителни услуги.

За производителите, които не могат да извършват вътрешно прахово боядисване, техните прототипи, кратки и дълги производствени задачи могат да бъдат обработени от магазин или доставчик на довършителни услуги, който предлага прахово боядисване. Работилниците се предлагат във всякакъв размер (от операции с един човек до предприятия със стотици обучени служители) и с голямо разнообразие от опции за покритие. За довършителни приложения с голям обем доставчиците на услуги за довършителни работи също могат да се окажат жизнеспособна алтернатива. Тези доставчици могат да проектират и изграждат персонализирани системи за покритие за конкретни части, като гарантират, че частите са покрити последователно и според изискваните спецификации. Въпреки че тази опция е скъпа, измерена с първоначалната инвестиция, след няколко години втората опция може да се окаже много по-ниска цена.

Някои производители могат да изберат да завършат довършителните операции вътрешно. В този случай те ще трябва да инвестират в закупуване на оборудване за прахово боядисване. Първоначалната инвестиция в оборудване е висока и работниците трябва да бъдат обучени да работят и поддържат машините, но в дългосрочен план тази опция може да се окаже по-рентабилна алтернатива, особено ако операциите по прахово боядисване изпълняват рутинно.

Търговците на довършително оборудване могат да предложат стандартно оборудване за прахово боядисване и услуги по проектиране и производство на системи за прахово боядисване по поръчка, както и да осигурят необходимото обучение и услуги за поддръжка на системите. Независимо дали производителят иска да инвестира в закупуване на готово оборудване или изграждане на персонализирана система, обучени консултанти за прахово боядисване могат да осигурят известна представа и помощ, тъй като могат да осигурят незаинтересовани знания и контакти с доставчици.

Когато решавате между завършване на операциите по прахово боядисване вътрешно или възлагане на външни изпълнители на магазин или изпълнител, важно е производителят да разбере разходите и ползите и от двата варианта, за да избере този, който най-добре отговаря на приложението на компанията за прахово боядисване.