Proces malowania proszkowego obejmuje trzy podstawowe etapy: przygotowanie części lub obróbka wstępna, aplikacja proszku i utwardzanie.
Procesy i urządzenia do przygotowania częściEdit
Przed procesem malowania proszkowego konieczne jest usunięcie oleju, brudu, smarów, tlenków metali, zgorzeliny spawalniczej itp. Można to zrobić za pomocą różnych metod chemicznych i mechanicznych. Wybór metody zależy od wielkości i materiału części, która ma być malowana proszkowo, rodzaju zanieczyszczeń, które mają być usunięte oraz wymagań dotyczących wydajności produktu końcowego. Niektóre wrażliwe na ciepło tworzywa sztuczne i kompozyty mają niskie napięcie powierzchniowe i obróbka plazmowa może być konieczna dla poprawy przyczepności proszku.
Chemiczna obróbka wstępna polega na zastosowaniu fosforanów lub chromianów w zanurzeniu lub natrysku. Często występują one w wielu etapach i obejmują odtłuszczanie, wytrawianie, usuwanie zanieczyszczeń, różne płukania i końcowe fosforanowanie lub chromianowanie podłoża & nowe nanotechnologiczne wiązanie chemiczne. Proces obróbki wstępnej zarówno czyści, jak i poprawia wiązanie proszku z metalem. Ostatnio opracowano dodatkowe procesy, w których unika się stosowania chromianów, ponieważ mogą one być toksyczne dla środowiska. Tytan cyrkonu i silany oferują podobną wydajność przeciwko korozji i przyleganiu proszku.
W wielu zastosowaniach high-end, część jest powlekana elektropowłoką po procesie obróbki wstępnej, a następnie aplikacji farby proszkowej. Jest to szczególnie przydatne w przemyśle motoryzacyjnym i innych zastosowaniach wymagających wysokiej jakości wykonania.
Inna metoda przygotowania powierzchni przed powlekaniem znana jest jako obróbka strumieniowo-ścierna lub piaskowanie i śrutowanie. Ścierniwa i materiały ścierne są używane do teksturowania i przygotowania powierzchni, wytrawiania, wykańczania i odtłuszczania produktów wykonanych z drewna, plastiku lub szkła. Najważniejsze właściwości, które należy rozważyć to skład chemiczny i gęstość, kształt i wielkość cząstek oraz odporność na uderzenia.
Ścierniwo z węglika krzemu jest kruche, ostre i odpowiednie do szlifowania metali i materiałów niemetalicznych o niskiej wytrzymałości na rozciąganie. Sprzęt do czyszczenia plastikowych mediów wykorzystuje plastikowe materiały ścierne, które są wrażliwe na podłoża takie jak aluminium, ale nadal nadają się do usuwania powłok i wykańczania powierzchni. Ścierniwo piaskowe wykorzystuje kryształy o wysokiej czystości i niskiej zawartości metali. Ścierniwo szklane zawiera kulki szklane o różnych rozmiarach.
Śrut stalowy lub śrut stalowy jest używany do czyszczenia i przygotowania powierzchni przed powlekaniem. Śrutowanie poddawane jest recyklingowi i jest przyjazne dla środowiska. Ta metoda przygotowania jest bardzo skuteczna w przypadku elementów stalowych, takich jak belki dwuteowe, kątowniki, rury, rurki i duże elementy gotowe.
Różne zastosowania malowania proszkowego mogą wymagać alternatywnych metod przygotowania, takich jak obróbka strumieniowo-ścierna przed powlekaniem. Rynek konsumencki online zazwyczaj oferuje usługi obróbki strumieniowo-ściernej w połączeniu z usługami powlekania za dodatkową opłatą.
Ostatnim osiągnięciem dla przemysłu farb proszkowych jest zastosowanie wstępnej obróbki plazmowej dla tworzyw sztucznych i kompozytów wrażliwych na ciepło. Materiały te zazwyczaj mają powierzchnie o niskiej energii, są hydrofobowe i mają niski stopień zwilżalności, co negatywnie wpływa na przyczepność powłoki. Obróbka plazmowa fizycznie czyści, wytrawia i zapewnia chemicznie aktywne miejsca wiązania dla powłok, które mogą się do nich zakotwiczyć. W rezultacie uzyskuje się hydrofilną, zwilżalną powierzchnię, która jest podatna na przepływ i przyleganie powłoki.
Procesy nanoszenia powłok proszkowychEdit
Przykłady pistoletów do natryskiwania powłok proszkowych
Najpowszechniejszym sposobem nanoszenia powłoki proszkowej na przedmioty metalowe jest natryskiwanie proszku za pomocą pistoletu elektrostatycznego lub koronowego. Pistolet ten nadaje proszkowi ładunek ujemny, który jest następnie rozpylany w kierunku uziemionego obiektu za pomocą mechanicznego lub sprężonego powietrza, a następnie przyspieszany w kierunku przedmiotu obrabianego przez silny ładunek elektrostatyczny. Istnieje szeroka gama dysz natryskowych dostępnych do stosowania w powlekaniu elektrostatycznym. Rodzaj użytej dyszy zależy od kształtu malowanego przedmiotu i konsystencji farby. Obiekt jest następnie ogrzewany, a proszek topi się w jednolitą warstwę, a następnie jest chłodzony, aby utworzyć twardą powłokę. Powszechne jest również podgrzewanie metalu, a następnie natryskiwanie proszku na gorące podłoże. Wstępne podgrzewanie może pomóc w uzyskaniu bardziej jednolitego wykończenia, ale może również powodować inne problemy, takie jak zacieki spowodowane nadmiarem proszku. Zobacz artykuł „Fusion Bonded Epoxy Coatings”
Inny typ pistoletu nazywany jest pistoletem tribo, który ładuje proszek przez (triboelektryczne) tarcie. W tym przypadku, proszek zbiera ładunek dodatni podczas tarcia wzdłuż ścianki teflonowej rurki wewnątrz lufy pistoletu. Te naładowane cząsteczki proszku przylegają następnie do uziemionego podłoża. Użycie pistoletu tribo wymaga innej formuły proszku niż w przypadku bardziej powszechnych pistoletów koronowych. Pistolety Tribo nie są jednak narażone na niektóre problemy związane z pistoletami koronowymi, takie jak jonizacja wsteczna i efekt klatki Faradaya.
Proszek może być również nakładany przy użyciu specjalnie przystosowanych dysków elektrostatycznych.
Inna metoda nakładania powłoki proszkowej, zwana metodą fluidyzacyjną, polega na ogrzewaniu podłoża, a następnie zanurzaniu go w napowietrzonym, wypełnionym proszkiem złożu. Proszek przykleja się i topi do gorącego przedmiotu. Dalsze ogrzewanie jest zwykle wymagane do zakończenia utwardzania powłoki. Metoda ta jest zazwyczaj stosowana, gdy pożądana grubość powłoki ma przekraczać 300 mikrometrów. W ten sposób powlekana jest większość stojaków do zmywarek.
Elektrostatyczne powlekanie fluidyzacyjneEdit
Elektrostatyczne powlekanie fluidyzacyjne wykorzystuje tę samą technikę fluidyzacji, co konwencjonalny proces zanurzania w złożu fluidalnym, ale przy znacznie większej głębokości proszku w złożu. Elektrostatyczny środek ładujący jest umieszczony wewnątrz złoża, tak że materiał proszkowy zostaje naładowany, gdy powietrze fluidyzacyjne unosi go w górę. Naładowane cząstki proszku przemieszczają się do góry i tworzą chmurę naładowanego proszku nad złożem fluidalnym. Kiedy uziemiona część przechodzi przez naładowaną chmurę, cząsteczki są przyciągane do jej powierzchni. Części nie są wstępnie podgrzewane, tak jak w przypadku konwencjonalnego procesu zanurzania w złożu fluidalnym.
Powlekanie elektrostatyczną szczotką magnetyczną (EMB)Edit
Metoda powlekania materiałów płaskich, w której proszek nakłada się za pomocą wałka, co umożliwia uzyskanie stosunkowo dużych prędkości i dokładnej grubości warstwy od 5 do 100 mikrometrów. Bazą dla tego procesu jest konwencjonalna technologia kopiarki. Jest ona obecnie wykorzystywana w niektórych aplikacjach powlekania i wygląda obiecująco dla komercyjnego powlekania proszkowego na płaskich podłożach (stal, aluminium, MDF, papier, tektura), jak również w procesach typu arkusz do arkusza i/lub rolka do rolki. Proces ten może być potencjalnie zintegrowany z istniejącą linią powlekania.
UtwardzanieEdit
TermoutwardzalneEdit
Gdy proszek termoutwardzalny jest wystawiony na działanie podwyższonej temperatury, zaczyna się topić, wypływa, a następnie reaguje chemicznie tworząc polimer o wyższej masie cząsteczkowej w strukturze podobnej do sieci. Ten proces utwardzania, zwany sieciowaniem, wymaga określonej temperatury przez określony czas, aby osiągnąć pełne utwardzenie i ustalić pełne właściwości folii, do których materiał został zaprojektowany.
Architektura żywicy poliestrowej i rodzaj środka utwardzającego mają duży wpływ na sieciowanie.
Powszechnie stosowane proszki utwardzają się w temperaturze 200 °C (390 °F) przez 10 minut, na rynku europejskim i azjatyckim standardem przemysłowym od dziesięcioleci jest utwardzanie w temperaturze 180 °C (356 °F) przez 10 minut, ale obecnie zmierza się w kierunku temperatury 160 °C (320 °F) przy tym samym czasie utwardzania. Zaawansowane systemy hybrydowe do zastosowań wewnętrznych utwardzają się w temperaturze 125-130 °C (257-266 °F), najlepiej w przypadku zastosowań na płytach pilśniowych średniej gęstości (MDF); trwałe proszki do zastosowań zewnętrznych z izocyjanuranem triglicydylu (TGIC) jako utwardzaczem mogą pracować w podobnej temperaturze, podczas gdy systemy bez TGIC z β-hydroksyalkiloamidami jako utwardzaczami są ograniczone do ok. 160 °C (320 °F).
Podejście z niskim wypalaniem daje oszczędności energii, szczególnie w przypadkach, gdy powlekanie masywnych części jest zadaniem operacji powlekania. Całkowity czas przebywania w piecu musi wynosić tylko 18-19 minut, aby całkowicie utwardzić reaktywny proszek w temperaturze 180 °C (356 °F).
Głównym wyzwaniem dla wszystkich systemów niskotemperaturowych jest jednoczesna optymalizacja reaktywności, wypływu (aspektu warstwy proszku) i stabilności przechowywania. Proszki do utwardzania w niskiej temperaturze mają zwykle mniejszą stabilność koloru niż ich odpowiedniki do standardowego wypalania, ponieważ zawierają katalizatory przyspieszające utwardzanie. Poliestry HAA mają tendencję do nadmiernego pieczenia na żółto, bardziej niż poliestry TGIC.
Harmonogram utwardzania może się różnić w zależności od specyfikacji producenta. Zastosowanie energii do utwardzanego produktu może być zrealizowane przez piece konwekcyjne, piece na podczerwień lub przez proces utwardzania laserowego. Te ostatnie wykazują znaczące skrócenie czasu utwardzania.