Keress okos szakembereket

Porfestés

A porbevonat olyan befejező eljárás, amelyben száraz, laza hőre lágyuló vagy hőre keményedő por anyagot viszünk fel egy felületre, amelyet megolvasztunk és egységes bevonatúra kötünk. Ez a befejező eljárás alkalmas különféle anyagok, köztük fémek, műanyagok, üveg és közepes sűrűségű farostlemez (MDF) használatára, és funkcionális és dekoratív felületeket biztosíthat olyan színek, felületek és textúrák széles skálájában, amelyeket nem könnyű elérni hagyományos módszerekkel folyékony bevonat alkalmazása.

A porbevonatnak két fő módja van:

• elektrosztatikus permetezés (ESD)
• fluidágyas alkalmazás.

Ezen módszerek bármelyikével lehetséges az egységes és kemény felület elérése, amely általában tartósabb, olcsóbb és környezetbarátabb, mint egy hasonló folyékony bevonat. Bár a porbevonatok bizonyos előnyöket mutatnak a folyékony bevonatokkal szemben, különösen vastag vagy nagy terhelésű bevonatok alkalmazása esetén, nem alkalmasak minden gyártási alkalmazáshoz, például vékony bevonatokhoz vagy nagy adagok felhordásához. Az adott porbevonat alkalmazás által megkövetelt követelmények és specifikációk - például az alkalmazási környezet, az alapanyag, a méret, a költségek, a feldolgozási idő - segítenek meghatározni a legmegfelelőbb bevonási eljárást.

Bár minden bevonási eljárásnak megvannak az előnyei és hátrányai, ez a cikk a porbevonatra összpontosít, amely felvázolja a porfestési eljárások alapjait, valamint a porbevonó rendszer szükséges összetevőit és mechanikáját. Ez a cikk tovább vizsgálja a porfestési eljárás előnyeit és hátrányait, és bemutat néhány megfontolást, amelyeket a gyártóknak szem előtt kell tartaniuk a festék-szolgáltató kiválasztásakor.

Porfestési eljárás

A porfestés egy többlépcsős felületkezelési eljárás, amely alkalmas fém és nem fém aljzatokhoz. Ez a módszer magában foglal egy előkészítési, felhordási és kikeményítési fázist, és legalább szórópisztolyt, szórófülkét és szárító kemencét használ. Annak érdekében, hogy a bevonási folyamat zökkenőmentesen és optimális kapacitáson menjen végbe, a gyártóknak és a szolgáltatóknak több tényezőt is figyelembe kell venniük, például a bevonandó felület anyagát és tulajdonságait, valamint a felhasznált porbevonó anyag típusát.

A folyamatok és eszközök áttekintése

Ellentétben a folyékony bevonási eljárással, amelyben folyékony bevonó szuszpenziót alkalmaznak, a porbevonat száraz befejező eljárás, amelyben porbevonó anyagot használnak. A porbevonási folyamat során a port az alapanyag előkezelt felületére kell felhordani, megolvasztani, majd megszárítani és védő/dekoratív bevonatra kötni. Ez a folyamat három szakaszból áll: felület előkészítés, bevonat és hőkezelés. Minden fázis egy sor anyagot és berendezést használ, hogy bemutassa sajátosságait (pl. A kikeményítési fázisban szárító kemencét használnak), és ha megfelelően befejezték, hozzájárul a tartós és egyenletes felületképzéshez.

Előkészítési fázis: Bármilyen porbevonó anyag felhordása előtt az aljzat felületét meg kell tisztítani és úgy kell kezelni, hogy az alkatrész por- és szennyeződésmentes legyen. Ha a felület nincs megfelelően előkészítve, a maradványok és lerakódások befolyásolhatják a por tapadását és a bevonat minőségét. A készítmény teljes kezelése elsősorban a bevont anyagtól függ. A fázis során általánosan használt lépések közé tartozik azonban a tisztítás, öblítés, maratás és szárítás, a leggyakrabban használt berendezések közé tartoznak a mosóállomások és a szárítók.
 
Az olajat, zsírt, oldószert és maradványokat enyhe lúgos és semleges tisztítószerekkel lehet eltávolítani a felületről, merülő tartályokban vagy mosóállomásokon. A mosóállomások képesek forró vízzel, gőzzel, mosószerrel és más előkezelő oldatokkal permetezni az alkatrészeket, hogy tisztítsák, vegyileg előkészítsék és öblítsék le a felületet festés előtt.
 
Az alkatrészek, amelyek felületi szennyeződéseket tartalmaznak - pl. rozsda, vízkő, meglévő festék vagy bevonat - általában sugárhajtómű használatát igénylik. A fúvókatér egy olyan kamra, amely nyomás alatt lévő folyadékot - általában sűrített levegőt - használ fel egy csiszolóanyag, például homok, kavics vagy golyó felszínre történő hajtására. A hajtott csiszolóanyag eltávolítja a felületi szennyeződéseket, és tisztább, simább textúrát és felületet hoz létre, amelyre a bevonóanyagot felviszik.
 
Néhány porbevonó alkalmazás száraz sütőt is használ. Akárcsak a kikeményedési fázisban használt kemencében, a mosott vagy öblített részek maradék vizét vagy oldatait száraz kemencében elpárologtatják, és az alkatrészeket a bevonási lépéshez optimális hőmérsékletre melegítik.
 
Ha az alkatrész felépítése megköveteli, hogy bizonyos alkatrészek bevonatlanok maradjanak, akkor a felhordási fázis előtt maszkírozó termékeket (pl. maszkoló pontokat) kell felvinni az aljzatra. A fenti termékek számos szabványos és testreszabható formában kaphatók. Általában azonban papírból vagy műanyag fóliából készülnek, amelyek nyomásérzékeny ragasztóval vannak bevonva, amely lehetővé teszi, hogy tapadjanak az aljzathoz, és megvédjék a fedett területet a poranyaggal való érintkezéstől.
 
Alkalmazási fázis: Amint azt a következő szakaszban említettük, kétféle porbevonó anyag alkalmazható. A bevonat felhordásához használt anyag típusa részben meghatározza az alkalmazás módját. A gyártók és a befejező szolgáltatók a porbevonatnak két fő módszerét alkalmazzák - az elektrosztatikus bevonatot (ESD) és a fluidágyas porbevonást.
 
Elektrosztatikus alkalmazás (ESD): Az elektrosztatikus permetezést a legtöbb porfestett fém alkatrészre alkalmazzák. Ez az alkalmazási módszer szórófülkét, poradagolót, elektrosztatikus szórópisztolyt és az alkalmazott pisztolytípustól függően hajtóegységet használ.
 
A szórófülke munkaterületként szolgál a poranyag felhordásához, és légszűrőként, valamint a por visszatartására és regenerálására szolgáló rendszerként is működhet. A folyékony poranyagot az adagolóegységből egy szórópisztolyba osztják szét, amelyet a por elektromos töltésének leadására és az aljzatra való felhordására használnak. Háromféle elektrosztatikus fegyvert használnak - Corona, Tribo és Bell. Amikor Corona szórópisztolyt használnak porbevonatok felhordására, amikor a poranyag áthalad a pisztoly elülső részén, a tápegységről táplált töltőelektród szállítja a por részecskéit. A Tribo pisztolyok esetében a töltetet egy más anyagon, például a pisztoly csövén áthaladó por generálja, a Bell pisztolyok esetében pedig a poranyagot mind a vezetés, mind a kisülés során töltik fel, ahogy öntik a fegyvercsengőtől. Mindkét esetben az elektromos töltésű részecskék az alkatrész elektromosan földelt felületéhez tapadhatnak, addig, amíg megtartják töltésük egy részét. Bármilyen permetezett anyag összegyűjthető a visszanyerő rendszerekben, és újra felhasználható a jövőbeni bevonó alkalmazásokban. 
 
Fluidágyas porbevonat: Az ESD-vel ellentétben, ahol az anyagot elektrosztatikusan permetezik és egy felülethez ragasztják, fluidágyas porbevonatban az előmelegített részeket a porított anyagba merítik egy fluidágyban. Létezik egy alternatíva is, amelyet elektrosztatikus porbevonatnak neveznek egy fluidizált ágyban, amely elektromosan töltött porrészecskék felhőjét hozza létre a fluidágy felett, amelyen keresztül az alkalmazott rész áthalad.
 
A kikeményedés foka: A poros kikeményedési fázis sajátosságait és tulajdonságait elsősorban a porbevonat felvitelének módja határozza meg, valamint az alkalmazott poranyag típusa.
 
ESD-vel bevont alkatrészek kikeményítése: Az ESD-vel porfestett részeket porszórt kemencében kell kikeményíteni. Míg a kikeményedési ütemterv - a hőmérséklet és az idő, amelyet a porbevonatnak el kell viselnie a pácoló kemencében a teljes kikeményedés elérése érdekében - a porfestett alkatrészek nagyrészt a méretétől, alakjától és vastagságától függenek, általában a kikeményedő kemence 162 és 232 Celsius fok között működik 10 perc és több mint egy óra közötti kötési időt eredményez. Ezért a kisebb porszórt részek rövidebb kötési időt és kisebb mennyiségű fűtött levegőt igényelnek a teljes kikeményedéshez, a nagyobb részek pedig többet. Amikor az ESD bevonatú rész eléri az optimális kikeményedési hőmérsékletet a sütőben, a porrészecskék megolvadnak és összefolynak, hogy folyamatos filmet képezzenek az alkatrész felületén.
 
A fluidágyas bevonatú alkatrészek kikeményítése: A fluidágyban porfestett alkatrészeknél az alkatrészeket kemencékben hevítik, hasonlóan ahhoz, amelyet az ESD bevonatú alkatrészek kikeményítésére használnak a bevonási fázis előtt. Amikor az előmelegített részt a bevonóanyagba merítik, a porrészecskék megolvadnak és összefolynak, amikor érintkeznek az alkatrész fűtött felületével. Az elektrosztatikus fluidágyas és porbevonattal bevont alkatrészek vagy előmelegíthetők a túlmelegedés előtt a porbevonat felhőjén keresztül - ebben az esetben a képződő porbevonat a hagyományos fluidágyas módon előállított alkatrészeken lenne -, vagy az alkatrész felmelegítjük és kikeményítjük a szárító kemencében bevonás után, mint az ESD bevonási módszerrel előállított bevonatok esetében.
 
Mindenesetre, amint a porfestett rész elég hideg ahhoz, hogy kezelni tudja, szükség esetén összeszerelhető, csomagolható és szállítható.
 
Amikor először alkalmazzák egy hordozóra, a hőre keményedő porbevonó anyag rövid polimer molekulákkal rendelkezik. A kikeményedési folyamat során azonban a por visszafordíthatatlan kémiai térhálósodási reakción megy keresztül, amely megköti a polimer molekulák hosszú láncait. Ez a reakció megváltoztatja az anyag fizikai tulajdonságait és kémiáját, és lehetővé teszi, hogy a megfelelő kikeményítési ütemterv betartása után vékony, egyenletes és kemény felületre térjen ki.
 
A hőre lágyuló porbevonatok nem igényelnek kikeményedési ciklust. Ehelyett a hőre lágyuló anyagnak csak annyi időre és hőmérsékletre van szüksége, hogy megolvadjon, folyjon és filmréteget képezzen. Ellentétben a hőre keményedő anyagokkal, amelyek kémiai reakción mennek keresztül a kikeményedés során, a hőre lágyuló anyagok nem változtatják meg fizikai vagy kémiai tulajdonságaikat hő hatására. Ezért újraolvaszthatók, átalakíthatók és újrahasznosíthatók a jövőbeni bevonó alkalmazásokhoz. 
 
A hőre keményedő és a hőre lágyuló bevonóanyag közötti választásnál több szempontot is szem előtt kell tartani: az alkalmazás módját és a bevonat tervezett alkalmazását.
 
A hőre keményedő porokat általában csak az ESD módszerrel alkalmazzák. Ez a korlátozás azért áll fenn, mert az előmelegített részek hőre keményedő porba merítése a fölösleges por térhálósodását okozhatja a fluidágyban felhalmozódott és maradék hő miatt. Mivel a térhálósodási reakció állandó változásokat okoz a poranyagban, az ilyen események a bevonóanyag túlzott pazarlásához vezetnek. A kikeményedési folyamat lehetővé teszi, hogy a hőre keményedő keményebb bevonatot kapjon, mint a hőre lágyuló műanyag, ami lehetővé teszi, hogy ellenálljon a magasabb hőmérsékletnek, és nagyobb ellenállást mutasson a karcolásokkal és sérülésekkel szemben. A keményebb bevonat azonban csökkentheti a hőre keményedő bevonatok ütésállóságát is, a túlzott keményedés pedig a bevonat törékenységét okozhatja, különösen vastagabb bevonatok esetén.
 
A hőre lágyuló por alkalmazható mind ESD, mind fluidágyas alkalmazással, és általában vastagabb, rugalmasabb és ütésálló bevonatokat képezhet, mint a hőre keményedő por. Bár az újraolvasztási képesség bizonyos előnyöket kínál az anyagköltségek tekintetében, a hőre lágyuló porbevonatokat is kevésbé teszi alkalmassá nagy és intenzív hőkezelésekhez, mivel a bevonóanyag lágyulhat vagy megolvadhat.

Az alapanyagról

A porfestékeket elsősorban fém aljzatokra, például acélra, rozsdamentes acélra és alumíniumra alkalmazzák. Alkalmazhatók azonban nem fémes aljzatokra is, mint például üveg, fa vagy közepes sűrűségű farostlemez. A porbevonási eljáráshoz alkalmas anyagok köre olyan anyagokra korlátozódik, amelyek ellenállnak a porbevonó anyag megolvasztásához és kikeményítéséhez szükséges hőmérsékletekhez anélkül, hogy megolvadnának, deformálódnának vagy megégnének.
 
A kiválasztott anyag segít az alkalmazott felhordási módszer meghatározásában is. Mivel a fémek elektromosan földelhetők, a bevonóanyagot általában fémszubsztrátumokra kell felvinni elektrosztatikus permetezéssel, de fel lehet vinni fluidágyas módszerrel is. Másrészt, mivel a nemfémeket nem lehet kellően földelni, ezért porbevonatokat kell felvinni a fluidágyas porbevonási módszerrel.

A felületkezelés és a porbevonat tulajdonságai

A porbevonatok széles színválasztékban, felületben, textúrában és vastagságban alkalmazhatók, amelyek a hagyományos folyékony bevonási módszerekkel nem állnak rendelkezésre. A porbevonó anyagok, amelyek lényegében bármilyen színben előállíthatók, védő- és dekorációs célokra egyaránt elkészíthetők. A por anyaggal kapott felületképesség a matttól a fényesig, a fényestől a csillogóig vagy fémesig terjed. Különféle textúrák is rendelkezésre állnak dekorációs célokra vagy a felületi hibák elrejtésére.
 
A porfestési eljárás lehetővé teszi a bevonat vastagságának szélesebb tartományát. A folyékony bevonási eljáráshoz képest a porbevonat könnyebben vastagabb és egyenletesebb bevonatot képezhet, különösen ha fluidágyas bevonási eljárást alkalmazunk. Az ESD módszerrel vékony, egyenletes bevonatok is készíthetők; bár nem olyan vékony, mint a folyékony bevonási eljárással kapott bevonatok. 

A porfestés előnyei

A porbevonási eljárás számos előnnyel jár a hagyományos folyékony bevonási módszerekkel szemben, beleértve a megnövelt tartósságot, a speciálisabb felületkezelést, a kisebb környezeti hatást, a gyorsabb feldolgozási időt és az alacsonyabb anyagköltségeket.
 
Amellett, hogy számos porfestékben kapható, a porfestékek általában tartósabbak, mint a folyékonyak. Jobban ellenállnak az ütéseknek, a nedvességnek, a vegyi anyagoknak és a kopásnak, és nagyobb védelmet nyújtanak a karcolások, kopás, korrózió, fakulás és általános kopás ellen. Ezeknek a tulajdonságoknak köszönhetően nagyon alkalmasak nagy telepítésű és nagy forgalmú alkalmazásokhoz.
 
A porfestési eljárás másik előnye az oldószer- és széndioxid-kibocsátás hiánya, az ártalmatlanítást igénylő veszélyes hulladékanyag, valamint az általános felületi alapozási követelmények. Ezek a kizárások korlátozzák a környezetbe kibocsátott mérgező és rákkeltő anyagok mennyiségét az egész folyamat során, és hozzájárulnak a porbevonatnak a folyékony bevonatok környezetbarátabb alternatívájaként való elismeréséhez.
 
A porbevonási eljárás hosszú távú költségekkel járhat a folyékony bevonási eljáráshoz képest, mivel általában gyorsabb forgalmat és nagyobb bevonóanyag-felhasználást eredményez. Mivel a porkezelési fázis lehetővé teszi a porfestett alkatrészek összeszerelését, csomagolását és szállítását közvetlenül a hűtés után, az alkatrészek kevesebb időt töltenek raktáron, így a gyártók és a befejező szolgáltatók gyorsabb feldolgozást és kevesebb tárolóhelyet kapnak. A porbevonási eljárás lehetővé teszi a felesleges anyagok összegyűjtését és újrahasznosítását a hulladék helyett, ami csökkenti az ártalmatlanítást igénylő hulladék mennyiségét, növeli a bevonóanyag hasznosítási arányát, és idővel csökkenti az anyagköltségeket.

A porfestés korlátai

Bár a porfestési eljárás számos fontos előnnyel jár a folyékony bevonattal szemben, vannak korlátai. A porbevonat korlátozásai közé tartozik a megfelelő hordozóanyagok korlátozott köre, az egyenletes gyártás nehézségei, a vékony bevonatok, a színes bevonatok hosszabb előkészítési ideje, a nagyobb alkatrészek hosszabb száradási és kikeményedési ideje, valamint a magasabb indítási költségek.
 
Amint már említettük, az alapanyagoknak ellen kell állniuk a kikeményedési fok hőmérsékletének követelményeinek, hogy alkalmasak legyenek a porbevonatra. Bár az anyag ellenáll a hőnek, az egyenletes bevonat elérése továbbra is problémásnak tűnhet, különösen vékony vagy sokszínű bevonatok esetén. Vékony bevonatokat nehéz előállítani, mert nehéz szabályozni az alapfelületre felvitt poranyag mennyiségét a felhordási fázisban, miközben biztosítjuk az egyenletes bevonatot. A sokszínű bevonatokat nehéz gyorsan előállítani, mert a kifröccsenő anyagokat alaposan össze kell gyűjteni és meg kell tisztítani a permetezések közötti permetezési területről; ellenkező esetben keresztfertőzéshez vezethet az újrahasznosított vagy újrahasznosított anyagokban. 
 
Bár a porfestési eljárás idővel alacsonyabb költségekkel járhat, hatékonyabb lehet folyékony bevonatok alkalmazása bizonyos bevonási alkalmazásokhoz. Például, míg a porfestett alkatrészek általában gyorsabb fordulatszámúak, a nagy, durva vagy nehéz alkatrészek általában magasabb hőmérsékletet, valamint hosszabb kötési és száradási időt igényelnek; ezek a hosszabb kikeményedési tervek nemcsak késleltetnék a gyártási folyamatot, hanem magasabb energiaköltségeket is eredményeznének. A gyártók és a szolgáltatók esetében a porbevonó berendezésekbe történő kezdeti befektetés is magasabb, mint a folyékony bevonat esetében, mivel ehhez a folyamathoz szórópisztoly, speciális szórófülke és kikeményítő kemence szükséges. Az utolsó két eszköz jelentősen megnöveli a kezdeti indítási költségeket, és alkalmatlanná teheti a porfestést az alacsony költségvetésű üzemeltetésre.

A megfelelő szolgáltató kiválasztása

A porfestési eljárás a gyártási alkalmazások széles körében alkalmazható. Az alkalmazás specifikus gyártási követelményei - pl. hogy prototípusról van-e szó, egyszeri gyártásról, hosszú távú gyártásról stb. - segít kiválasztani a legmegfelelőbb szolgáltatót.
 
Azoknál a gyártóknál, akik nem tudják elvégezni a házon belüli porfestést, prototípusukat, rövid és hosszú gyártási feladataikat egy porfestést kínáló műhely vagy befejező szolgáltató végezheti. A műhelyek minden méretben léteznek (az egyszemélyes tevékenységektől a több száz képzett alkalmazottat foglalkoztató vállalatokig), és sokféle bevonási lehetőséggel. A beszállítók saját rendszereiket tervezhetik és építhetik fel bizonyos alkatrészek bevonására annak biztosítása érdekében, hogy az alkatrészek következetesen és az előírt előírásoknak megfelelően legyenek festve. Bár ez a lehetőség drága, a kezdeti befektetéssel mérve, a második lehetőség jóval alacsonyabb költségűnek bizonyulhat több éven keresztül.
 
Egyes gyártók dönthetnek úgy, hogy a befejező műveleteket maguk végzik el. Ilyen esetben a porbevonó berendezések vásárlásába kell befektetniük. A kezdeti beruházások a berendezésekbe nagyok, és a dolgozókat ki kell képezni a gépek kezelésében és karbantartásában, de hosszú távon ez a lehetőség költséghatékonyabb alternatívának bizonyulhat, különösen akkor, ha a porbevonási műveleteket rutinszerűen végzik.
 
Aszakemberek szabványos porbevonó berendezéseket, valamint tervezési és gyártási szolgáltatásokat kínálhatnak egyedi porbevonó rendszerekhez, valamint a rendszerekhez szükséges képzési és karbantartási szolgáltatásokat is nyújthatnak. Akár a szabványos berendezések beszerzésébe, akár egy személyre szabott rendszer kiépítésébe próbál befektetni, a képzett porfestési tanácsadók némi betekintést és segítséget nyújthatnak, mivel érdektelen tudást és kapcsolatot teremtenek a kereskedőkkel.
 
Amikor a belső porbevonási műveletek befejezése, vagy egy műhely vagy vállalkozó kiszervezése között dönt, fontos, hogy a gyártó megértse mindkét lehetőség költségeit és előnyeit, hogy kiválaszthassa a legjobbat.