Práškové lakování kovu je efektivní metoda, která umožňuje získat trvanlivou, odolnou vůči vnějším vlivům (extrémní teploty, agresivní prostředí a ultrafialové záření) a trvanlivou vrstvu ochranné a dekorativní vrstvy.
Obsah
- Proces průmyslového práškového lakování: Základy
- Povrchová úprava
- Aplikace základního nátěru
- Aplikace práškové barvy
- Systém obnovy
- Polymerizační fáze
- Komplexní kontrola kvality lakování polymerem
- Klíčové výhody práškového lakování
- Shrnutí
Proces průmyslového práškového lakování: Základy
Polymerní prášky se používají jako barviva. Jejich použití vždy vyžaduje průmyslová zařízení pro nanášení vrstev, polymeraci, dopravu a další technologické operace.
Hlavní technologické fáze práškového lakování:
- počáteční příprava povrchu;
- primer;
- přímá aplikace prášku;
- polymerizace;
- zotavení;
- finální kontrola kvality.
Povrchová úprava
Počáteční příprava povrchu je mimořádně důležitá operace pro zajištění souboru výkonnostních charakteristik. Hlavním úkolem je odstranit případné vady a nečistoty, které mohou zhoršit přilnavost vrstev a v důsledku toho snížit antikorozní a jiné kvality výrobku. V moderní výrobě používají:
- odmašťování;
- odstranění oxidových filmů;
- použití konverzní vrstvy.
První stupeň je vždy vyžadován, ostatní jsou vybrány (nebo ignorovány) v závislosti na stavu povrchu.
Odmašťování s paralelním čištěním se provádí mechanicky nebo chemicky. Prvním nástrojem jsou kartáče nebo kotouče. U tenkých a kritických produktů se používá tření hadříkem a rozpouštědlem.
Chemická metoda využívá alkalické, kyselé nebo neutrální látky určené pro specifické kontaminanty. V závislosti na velikosti lakovaného obrobku a složení zařízení se používá ponoření do nádoby nebo proudový přívod kapaliny. Výhodou druhé varianty je rychlost a lepší kvalita rozpouštění „nečistot“, nevýhodou nutnost zachycování kapalných látek a jejich mírně vyšší spotřeba.
K odstranění různých oxidů se používá abrazivní nebo chemické čištění. V prvním případě se často používají tryskací stroje. Dodávají průmyslové broky, písek, jiné kovové granule, skořápky ořechů atd. pod tlakem, které narážejí vysokou rychlostí na povrch a odlamují vodní kámen.
Abrazivní čištění je vysoce kvalitní, ale má omezení: při velkém průměru broku nebo tloušťce produktu menší než 3 mm existuje vysoké riziko vzniku drsnosti. Racionálnější je použití leptacích roztoků na bázi kyseliny sírové, fosforečné, chlorovodíkové, dusičné nebo louhu. Kompozice oxidy nejen rozpouštějí, ale díky přítomnosti inhibitorů dále zpomalují oxidační procesy v již ošetřených oblastech. Je třeba mít na paměti, že po čištění chemickým médiem je nutné produkt opláchnout a také vybavit leptací systém účinnými zařízeními pro úpravu.
Aplikace speciální konverzní vrstvy se používá tam, kde je důležité zcela vyloučit vnikání vlhkosti a cizích nečistot do adhezní zóny – aby se zabránilo odlupování nátěru během provozu. Úkol fosfátování a chromátování je podobný: tenká vrstva anorganické barvy chrání kov před korozí a zároveň zlepšuje vzájemnou přilnavost vrstev. U oceli se používají fosforečnany železa, u hliníku fosforečnany chromu nebo chromátování. Nejúčinnější (ale také nejobtížnější a nejdražší) je použití fosforečnanu zinečnatého, který několikanásobně zlepšuje kvalitu adheze.
Důležitým stupněm přípravy povrchu je pasivace – úprava sloučeninami dusičnanu chrómu a sodného, které zpomalují tvorbu sekundárních oxidů. Operaci lze provést po odmaštění nebo fosfátování (chromatizace).
Aplikace základního nátěru
Po dokončení počáteční přípravy povrchu se na něj okamžitě aplikuje půda. Jeho úkolem je zvýšit ochranné vlastnosti a zajistit dobrou přilnavost práškové barvy k výrobku. Existuje pasivní a aktivní antikorozní ochrana. Pro ocelové a hliníkové výrobky používané v relativně „měkkých“ podmínkách (například v interiéru) se tradičně používá epoxidový základní nátěr, jehož odolný film má dobrou chemickou a mechanickou odolnost.
U ocelových konstrukcí umístěných venku je nutná aktivní ochrana. Epoxidový základní nátěr s obsahem zinku je zajímavý tím, že i když dojde k lokálnímu ohnisku koroze (v důsledku poškození), složení nedovolí jeho rozšíření do sousedních oblastí.
Aplikace práškové barvy
Příprava povrchu a základní nátěr se provádí v oblasti předúpravy. Poté (po vysušení v komorách a ochlazení) je odeslán přímo do oblasti práškového lakování. Existuje několik různých technologií, které se odlomí nanesením prášku na kov a ponecháním mu nakonec polymerizovat.
Podle klasického schématu se používají průběžné nebo slepé stříkací komory. V prvním případě probíhá podávání a výdej z různých stran, v druhém s nakládáním a vykládáním z jednoho okraje (což snižuje produktivitu). Klíčovým úkolem kamer je nejen zajistit aplikaci prášku, ale také zachytit ty částice, které se ukázaly být „navíc“ (nepřilnuly ke kovu) pro jejich opětovné použití.
Moderní výrobní provozy jsou vybaveny automatickými lakovacími komorami, ve kterých operace trvá několik sekund a nevyžaduje aktivní účast člověka. Nejjednodušší a nejběžnější metodou je elektrostatický nástřik. Jeho podstatou je, že částice prášku dodává náboj. To se děje pomocí speciálních rozprašovačů nebo aplikátorů:
- prášek se nasype do nádoby podavače;
- vzduch přiváděný pod tlakem přeměňuje pevné frakce na suspenzi – tzv. „fluidní lože“;
- pomocí ejektoru (vzduchové pumpy) probíhá výběr z podavače a ředění vzduchem na požadovanou koncentraci;
- Při podávání do rozprašovače se prášek nabije.
Částice mohou být nabíjeny elektrostatickým polem (z externího zdroje energie přes koronovou elektrodu) nebo tribostaticky – v důsledku tření o stěny rozprašovací turbíny. Bez ohledu na metodu je další průběh procesu stejný. Když se prášek dostane do komory s uzemněným (neutrálním) obrobkem, je přitahován k povrchu, který je zpracováván, elektrostatickým polem.
Výhodou klasické elektrostatické metody je její vyšší rychlost, nevýhodou je obtížnost získání jednotné vrstvy na produktech složité konfigurace: v důsledku velkého náboje budou mít částice tendenci se hromadně usazovat na „konvexních“ zónách.
Tribostatická metoda zahrnuje aplikaci prášku pomocí stlačeného vzduchu. Nejen, že je levnější (nevyžaduje vysokonapěťová zařízení), ale také díky menší elektrifikaci a „obtékání“ je možné dosáhnout kontinuálního jednotného lakování kovových výrobků s konfiguracemi jakékoli složitosti. Poplatek za zajištění kvality je 1,5-2x nižší rychlost.
Systém obnovy
Všechny komory pro nanášení práškové barvy jsou nutně vybaveny regeneračními systémy, které plní dvě důležité funkce: zachycují přebytečný prášek pro opětovné použití a zabraňují pronikání malých pevných frakcí do prostoru, kde se nachází personál.
Nejčastěji používané jsou dvoustupňové systémy obnovy. Nejprve je zde odlučovač prachu, pak jsou zde filtry. Tento přístup umožňuje přivádět zpět do podavače až 98 % prášku, který se neusadil na povrchu součásti. Zároveň je vzduch, který prošel hrubými a jemnými filtry, přiváděn zpět do komory, což snižuje náklady na vytápění.
Polymerizační fáze
Aplikace prášku na povrch nezaručuje spolehlivost ochranné vrstvy. Konečná tvorba povlaku se provádí ve speciálních pecích. Existuje velké množství různých provedení (elektrický, plynový, topný olej atd.), ale podle principu činnosti jsou stejné: jedná se o jednotku s vnitřní komorou (jako sušicí skříň) s elektronickými řídicími systémy . V závislosti na složení použitého prášku a vlastnostech kovu se volí teplota a doba ohřevu pro kvalitní natavení barvy do filmu (polymerace), její další vytvrzení a konečné ochlazení na požadovanou rychlost.
Všechny polymerační pece se dělí na horizontální a vertikální, slepé a průběžné. Tradičně k tavení prášku dochází při 150-220 stupních, polymerace trvá asi 15-30 minut. Zároveň je důležité zajistit rovnoměrné zahřívání celé roviny, aby se předešlo „kritickým zónám“.
Aniž bychom se dostali do technických potíží, proces lze znázornit takto:
- výrobek je umístěn do pece;
- jak teplota stoupá, prášek začíná přecházet do viskózního stavu;
- jakmile se pevné částice spojí do souvislého filmu (vzduch je vytlačen);
- s dalším zvýšením teploty proniká tekutá barva na povrch kovu (přilne k zemi) – dochází k adhezi;
- jak teplota klesá, dochází k vytvrzování a vytváří se konečný soubor výkonnostních charakteristik: struktura, vzhled, trvanlivost a mechanická pevnost.
Vlastnosti procesu polymerace přímo závisí na typu součásti. Masivní výrobky se zahřívají pomaleji než tenkostěnné, takže stupeň zahřívání a rychlost zpracování se zvyšují až do konečného vytvoření ochranné vrstvy. Kalení (ochlazování je také pomalejší) probíhá při nízkých teplotách po poměrně dlouhou dobu. Konečné chlazení se provádí na vzduchu.
Komplexní kontrola kvality lakování polymerem
Moderní výrobci přísně kontrolují kvalitu procesu práškového lakování ve všech fázích. K tomuto účelu se používají různé moderní senzory, přístroje a řídicí a měřicí systémy, které zajišťují řízení a seřizování:
- parametry elektrostatické nebo vzduchové aplikace;
- stupeň zahřátí pro polymeraci (termografy);
- stupně adheze ke kovu (adhezní měřiče);
- tloušťka vrstvy barvy (různé typy tloušťkoměrů);
- mechanické a další parametry (různé nedestruktivní metody).
Tento přístup umožňuje rychle reagovat na případné změny technologického postupu a zcela odstranit závady. To je důležité zejména proto, že při práškovém lakování není možné opravit lokální defekt – bude nutné kompletní přelakování produktu.
Klíčové výhody práškového lakování
Ve srovnání s použitím běžných barev (s použitím rozpouštědel) má práškové lakování řadu významných výhod:
- vytvoření vysoce kvalitního povlaku „v jedné vrstvě“;
- úplná bezpečnost pro člověka a šetrnost k životnímu prostředí;
- vynikající komplex síly a dalších výkonnostních vlastností;
- široký výběr lesklých i matných barev a odstínů (dle stupnice RAL) s možností získání různých dekorativních efektů;
- trvanlivost několik desetiletí;
- rychlost lakování (2-3 hodiny);
- vysoká požární bezpečnost.
Shrnutí
Klasické polymerové lakování se skládá ze tří fází:
- příprava povrchu;
- nanášení prášku;
- finální polymerace.
Potřeba specializovaného vybavení omezuje rozsah aplikace technologie pouze na průmyslové podmínky. Rozměry pecí a dalších mechanismů a jednotek také určují možnosti konkrétního podniku z hlediska hmotnosti, velikosti a konfigurace zpracovávaných produktů.
Přísná kontrola v každé fázi nám umožňuje zajistit nejvyšší komplex pevnostních, ochranných a dekorativních vlastností, které jsou pro spotřebitele důležité. Díky možnosti opětovného použití materiálů je práškové lakování prakticky bezodpadové a ve výsledku extrémně dostupné.
Téměř jedinou nevýhodou je, že pokud je určitá oblast poškozena (nejčastěji mechanicky), lze ji vrátit „do původního vzhledu“ pouze kompletním přelakováním výrobku.
