Нині в світі все більшої популярності набувають технології порошкового напилення. Так, в 1996 роцi світовий випуск полімерних порошкових композицій (ППК) перевищив 600 тис.т. Щорічний приріст світового виробництва в середньому становить близько 10%.
ППК почали застосовуватися на початку 50-х років в США, й з тих пір потреба в цих матеріалах постійно зростає. За 40 років ППК широко проникли в усі сфери нашого життя. ППК й покриття на їх основі знайшли широке застосування для обробки холодильників, мікрохвильових печей, пральних та посудомийних машин, садового та хірургічного інструменту, посуду, фурнітури, меблів (садової, офісної, медичної, кухонної), пилососів, наукових приладів, електро- і слюсарного інструменту, верстатів, комп’ютерів, напівпровідників, кондиціонерів, велосипедів, мотоциклів, автомобілів, кіосків, вітрин магазинів та музеїв, сільгоспмашин, повітряних та морських суден, бурового інструменту й труб (водопровідних, газових, нафтових діаметром від 10 мм до 2 м), насосів для всіх видів рідин, включаючи високо агресивні, елементів архітектури й дахів, електро-, радіо- і побутових приладів, іграшок, мікроелектродвигунів, елементів космічних станцій та багато чого іншого.
Широким поширенням ППК (особливо термоотвержджуючими на основі епоксидних, поліефірних і поліуретанових полімерів) зобов’язані перш за все тому, що вони не містять розчинників і на 99,5% складаються з речовин, які при затвердінні перетворюються в тонкошарове, практично непроникне для вологи, кисню, кислот, солей та інших хімічних речовин високоміцне й тверде абразивостійке покриття з терміном служби, що перевищує часом термін служби виробу.
Якість продукції підтверджується європейськими сертифікатами: QUALICOAT, GSB INTERNATIONAL та сертифікатами на їх відповідність міжнародним стандартам якості ISO 9001 та ISO 14001.
Заводи виготовляють епоксидні, епоксіполіефірні (гібридні), поліефірні, поліуретанові, полікремнійорганічні та акрилатні ППК, а також термополімерізуючі ППК для покриттів. Крім цього, ці заводи виробляють також термопластичні поліолефінові ППК. Всі ППК наносять як електростатичним, так електрокінетичним (трибо) методами. Широка гама спеціальних властивостей, забарвлень й структур поверхні, від суперглянца до матового, текстуровані під «шкіру», «муар», «антик», а також «металік» і ін.
Для обґрунтування доцільності переходу на порошкову технологію нанесення ППК зазначають наступні їх переваги в порівнянні з традиційними лакофарбовими матеріалами:
- Можливість отримання покриттів, що володіють високими фізико-механічними, хімічними, електроізоляційними, захисно-декоративними властивостями при наявності широкої кольорової гами – «металіки» різних кольорів, структуровані поверхні (дрібна й велика структура, «ефект шкіри», «антики», «муар»), покриття різного ступеня блиску (глянцеві, напівглянцеві, напівматові, матові), покривні й транспаранті лаки різних кольорів;
- Процес формування покриття дозволяє досягти великої товщини при одноразовому нанесенні ППК (можливість варіювати товщину покриття від 40 до 500 мкм);
- Безпека умов роботи (відсутність ризику загоряння і відносно низька токсичність ППК) та їх зберігання;
- Екологічна повноцінність: забруднення навколишнього середовища практично відсутнє, оскільки при затвердінні покриття в атмосферу переходить менше 1% летючих продуктів. Сучасна система рекуперації ППК дозволяє легко уникнути викидів невикористаного порошку з фарбувальної камери;
- Технологія отримання ППК забезпечує економію матеріалів (використання ППК на 93-97%), енергії (використовуваний обсяг повітря оновлюється двічі на годину замість 15 раз / год при традиційних методах забарвлення), виробничих площ (зменшення на 30%) й витрат праці (на 40- 50%).
Що ж таке ППК? ППК – це тверді дисперсні композиції, до складу яких входять плiвкоутворювачі (сполучні), отверджувачі, наповнювачі, пігменти та цільові добавки. Незалежно від складу готова ППК повинна являти собою сипучий дисперсний порошок та володіти однорідністю, фізичною та хімічною стабільністю та незмінністю складу при зберіганні й використанні. Якість приготування композиції багато в чому зумовлює зовнішній вигляд та властивості покриттів. Отримують ППК переважно змішанням компонентів в розплаві з подальшим подрібненням сплаву до максимального розміру часток, як правило, 100 мкм. Готову ППК наносять на вироби зі сталі, алюмінію, кольорових металів, скла, кераміки, МДФ та ДСП, пластмаси в електростатичному полі або електрокінетичним методом (за допомогою тріборозпилювачів).
Методи підготовки поверхні перед нанесенням залишаються майже без змін.
Таким чином, технологічний процес нанесення ППК складається з наступних стадій:
- Підготовка поверхні: знежирення, видалення забруднень та оксидів, при необхідності й можливості – перетворення (конверсія) поверхні для підвищення адгезії й захисту від корозії (фосфатування, хроматування).
- Нанесення шару ППК на попередньо підготовлену поверхню.
- Формування покриття: оплавлення покриття при температурі 140-250 ° С, його полімеризацію та охолодження до кімнатної температури.
Для грамотної роботи технологічної лінії необхідно:
- Устаткування для оплавлення й затвердіння полімерних покриттів;
- Устаткування для прибирання ділянки по нанесенню полімерних порошкових матеріалів;
- Устаткування для межопераційного транспортування деталей, що фарбуються.
Нанесення ППК
Існують різні способи отримання покриття на основі ППК. Однак нижче буде розглянуто лише найбільш поширений процес з використанням електростатично зарядженої ППК, що розпилюється спеціальним пневматичним розпилювачем (пістолетом) та утримується на поверхні ретельно заземленого виробу силою електростатичного притягання й підплавлення ППК.
Процес здійснюється в камерах нанесення, які оснащені системами вентиляції повітря для запобігання потрапляння ППК в приміщення та суміщеними з ними системами уловлювання, для повернення її в процес й утилізації або знешкодження.
Пістолети-розпилювачі
Пістолети-розпилювачі з живильниками складають установку (агрегат) нанесення ППК, що забезпечує отримання суміші ППК з повітрям, утворення факела й придбання частками ППК електричного заряду.
Заряджена ППК, що вилітає з пістолета, утворює факел тієї чи іншої форми в залежності від застосовуваного сопла (насадки) пістолета, рухається під впливом струменів повітря в факелі та сили електричного тяжіння до заземленої деталі йосідає на її поверхні, утримуючись на поверхні за рахунок мікроподплавлених частинок порошку за рахунок виділення теплової енергії в процесі короткого замикання.
Застосовують два способи заряду частинок ППК: коронуючим електродом, що знаходиться під високою напругою, та з використанням «трибоефекту», тобто ефекту придбання різнойменних зарядів дотичними в процесі кінетичного удару діелектриків з різною електричною проникністю, наприклад, фторопласт і ППК.
Камери нанесення та системи рекуперації
Конструкції камер нанесення та систем рекуперації різноманітні.
Останнім часом в конструкції камери нанесення ППК з’явилася тенденція виготовляти стіни камер зі спеціальних струмопровідних діелектриків з метою, щоб заряд на камері був однаковим з зарядом ППК. Ця тенденція поширена в США та Південнiй Кореї.
Система рекуперації повинна вловлювати максимально можливу кількість ПК для повернення в процес (в живильник) або для іншої утилізації та забезпечення необхідних екологічних характеристик установки.
Формування покриття
Після нанесення виріб з шаром ППК направляється на стадію формування покриття, що включає процеси оплавлення шару ППК з отриманням плівки та її полімеризації.
Для полімеризації покриття використовуються печі найрізноманітнішого типу: тупикові й прохідні, з електрообігрівом й обігрівом топковим газами, горизонтальні й вертикальні, одно- й багатоходові. Головна вимога до них для забезпечення якості покриття – здатність рівномірно прогріти виріб з ППК при заданій температурі протягом певного часу, достатнього для полімеризації ППК. Для тупикових печей велике значення має також швидкість підйому температури. Цим вимогам найбільшою мірою відповідають печі з рециркуляцією повітря. Виробники ППК в техдокументації вказують, як правило, кілька можливих режимів затвердіння, що забезпечує гарантовану якість покриття для кожного ППК. Найбільш поширені ППК полiмерiзуються при температурі 150-200 ° С.