Технология нанесения жидких красок

     Сравнительная характеристика различных технологий покраски

     Пневматическое распыление

     Распыление при среднем давлении (Airmix)

     Безвоздушное распыление при высоком давлении (Airless)

     Распыление двухкомпонентных материалов

     Экструзионное нанесение густых материалов

     Нанесение ЛКМ в горячем состоянии

     Автоматическое распыление

     Электростатическое распыление жидких красок

Технология нанесения порошковых красок

Технология нанесения жидких красок

    Существуют различные технологии нанесения краски и правильный выбор покрасочного оборудования зависит от конкретных производственных условий и задач. В данном разделе приведено краткое описание и общие сравнительные характеристики различных покрасочных технологий.

Сравнительная характеристика различных технологий покраски

Пневматическое распыление

    Популярность технологии пневматического распыления обусловлена относительной простотой, высоким качеством покрытия, а также возможностью его применения для выполнения окрасочных работ как с низкой, так и высокой производительностью.

    Различают несколько разновидностей пневматического распыления:

• конвенционное (традиционное) распыление
• распыление при низком давлении (HVLP).

Конвенционное распыление

    Распыление происходит при смешивании ЛКМ с воздухом на выходе из пистолета.

    В конвенционных распылителях давление сжатого воздуха на входе и давление распыления на воздушной головке примерно одинаковы –от 2,5 до 6 бара.

    Конвенционные краскораспылители подходят для нанесения всех типов материалов с любой вязкостью при невысоком расходе сжатого воздуха.

    Этот метод нанесения гарантирует прекрасное качество поверхности.

    Основным недостатком конвенционных краскораспылителей является низкий коэффициент переноса материала на изделие, обычно не превышающий 45%.

    ПРИНЦИП РАБОТЫ:

    Продукт выходит из сопла пистолета (А) под достаточно низким давлением и распыляется потоком сжатого воздуха выходящего из отверстий в распылительной головке (В) под давлением от 2,5 до 6 бар.

    При нажатии на спусковой рычаг краскопульта (С) сначала открывается воздушный клапан (D), разрешающий подачу сжатого воздуха на головку и только после этого открывается запорная игла (Е) пистолета. Это предотвращает образование капель краски на головке.

    В целом, комплект, состоящий из воздушной головки (сопла), продуктового сопла и запорной иглы – называется прожектором (распылительной частью) пистолета.

    Краскораспылители данной системы могут быть выполнены в 3х модификациях:

• С верхней подачей ЛКМ (от расположенной сверху чашки на 0,6 л);
• С нижней подачей из бачка (емкость – 1 л) путем всасывания;
• С нижней подачей под давлением от красконагнетательного бака или пневматического насоса, что позволяет распылять более вязкие материалы с большей производительностью.

• Распыление ЛКМ пистолетами низкого давления (HVLP – High Volume Low Pressure) дает такое же качество поверхности, как и при пневматическом конвенционном распылении. Однако давление распыления краски при этом соответствует значению всего 0,7 бар.
• Благодаря особой конструкции распылителя, пистолеты этой системы позволяют практически на 75% снизить образование окрасочного тумана по сравнению с обычными распылителями и оптимизируют распыление продукта.
• Мультиперфорированная распылительная головка и ламинированные воздушные каналы снижают эффект турбулентности.
• Снижение потерь материала на туманообразование достигается за счет того, что частички материала, распыленные при низком давлении сжатого воздуха, имеют невысокую скорость и образуют “мягкий” окрасочный факел, равномерно настилающийся на изделие
• HVLP наиболее подходит для распыления ЛКМ, чья вязкость не выше 30 секунд (CF-4)

    Преимущества распыления при низком давлении:

• исключительное качество поверхности
• 30% экономия ЛКМ по сравнению с конвенционными краскораспылителями
• значительное снижение лакокрасочного тумана и отскока частиц от поверхности
• более чистое рабочее место
• более низкий уровень шума
• меньшие затраты на обслуживание камеры

    Как недостаток, можно отметить следующее: для создания факела требуется большее количество сжатого воздуха по сравнению с конвенционными распылителями, что требует более мощных компрессоров.

Распыление при среднем давлении (Airmix)

    Airmix® - это уникальная технология распыления при среднем давлении. Популярность этого оборудования вызвана исключительными свойствами распыления, которые возможны благодаря уникальной технологии, описанной на схеме:

		В технологии Airmix® распыляющий воздух смешивается с ЛКМ непосредственно ПЕРЕД процессом распыления, что обеспечивает сбалансированный равномерный качественный факел.
		В других системах среднего давления, таких как комбинированное распыление, воздух подается прямо в распыляемый факел, что приводит к чрезмерным завихрениям, большему расходу краски, появлению грубых частиц краски и неравномерному покрытию.

    Оборудование AIRMIX фирмы KREMLIN в большинстве случаев наиболее полно удовлетворяет требованиям, предъявляемым к покрасочному оборудованию. По своим характеристикам, распыление Airmix превосходит конвенционное, распыление при низком давлении и безвоздушное распыление. Патент на эту технологию был получен еще в 1975 году, но в Украине это оборудование еще мало известно, хотя, учитывая все преимущества, его иногда называют технологией XXI века.

Применение:

    Системы распыления, производимые фирмой "KREMLIN", идеально подходят для нанесения краски, лаков, эмалей, материалов с высоким содержанием сухого остатка, двухкомпонентных материалов на деревянные и металлические изделия. Все детали краскопультов, вступающие в непосредственный контакт с ЛКМ, выполнены из нержавеющей стали, поэтому можно использовать любые ЛКМ (в том числе, водорастворимые и высоковязкие).

    С помощью регулятора на корпусе пистолета можно окрашивать поверхность любого типа (углубления, углы, плоские ровные поверхности и т.д.) с одинаково хорошим качеством распыления, сохраняя мощность струи.

    KREMLIN предлагает комплекты для ручного и автоматического распыления Airmix®, а также электростатические распылители Airmix®.

    Для получения высокопроизводительной покраски аналогичной AIRLESS (до 3л/мин) может использоваться давление до 200 бар, но при этом будет получено лучшее качество покрытия, чем при безвоздушной покраске.

    Стандартный комплект Airmix® состоит из:

• насоса
• распылителя AIRMIX®
• двух шлангов (воздушного и продуктового)

    С помощью насоса AIRMIX® (с соотношением от 8 до 20), краска подается на пистолет под давлением от 20 до 200 бар (по шлангу для ЛКМ), который питается от обычной сети сжатого воздуха 4-6 бар. Насос поршневого типа и состоит из двух функциональных узлов: пневматическая часть (пневмодвигатель) и гидравлическая часть. К основным характеристикам насоса относятся производительность (определяется рабочим объемом цилиндра) и коэффициент увеличения давления:
давление ЛКМ на выходе насоса = давление воздуха в сети х коэффициент увеличения давления насоса.

    Для распыления методом AIRMIX® разработаны сопла, позволяющие регулировать угловой размер факела в широких пределах (20 – 90 градусов).

При выборе оборудования необходимо учитывать следующее: производительность насоса должна быть больше расхода ЛКМ через используемое сопло; коэффициент увеличения давления насоса необходимо выбирать из следующих соображений: чем выше вязкость, тем больше должно быть рабочее давление насоса; чем длиннее продуктовый шланг, и чем меньше его внутренний диаметр, тем больше в нем потери давления и тем большее давление должен обеспечивать насос.

    Преимущества технологии Airmix:

• Airmix® устраняет излишки распыления, уменьшает степень завихрения, (на 80% по сравнению с пневматическим распылением),
• На 35% уменьшает расход краски. Передаточная эффективность максимальна по сравнению со всеми неэлектростатическими способами нанесения краски и достигает 81%.
• Дает самую низкую скорость потока краски – 0,7 м/сек. Для сравнения, при конвенционном распылении, скорость достигает 10 м/с, при безвоздушном – 1,2 м/сек. А чем скорость выше, тем больше степень отскакивания частиц ЛКМ, что ведет к чрезмерному распылению и быстрому загрязнению покрасочной камеры.
• Использует меньше воздуха для распыления, по сравнению с другими технологиями. Airmix® хорошо работает даже с низкопроизводительными маленькими компрессорами, что позволяет экономить на расходе сжатого воздуха и обслуживания компрессора.

    Итак, Airmix® обеспечивает:

• Контролируемый процесс распыления и отличное качество поверхности
• Гарантированную надежность
• Более чистое рабочее место. Сокращение отходов в камере напыления на 50%
• Легкое обслуживание
• Более низкий расход растворителя
• Экономию ЛКМ до 35% и более, что особенно важно при использовании дорогостоящих ЛКМ и при больших объемах производства.
• Высокую производительность (от 6 до 48 л/час)
• Быструю смену цветов
• И благодаря всему, выше перечисленному, быструю окупаемость

    Именно поэтому системы AIRMIX® получают все большую и большую популярность. Улучшение санитарных условий работы маляра, существенная экономия ЛКМ, отличное качество покрытия и высокая производительность – вот основные характеристики метода AIRMIX®.

Безвоздушное распыление под высоким давлением (Airless)

    Этот метод заключается в распылении лакокрасочного материала через маленькое отверстие продуктового сопла под большим давлением, без участия воздуха. Рабочее давление распыляемого материала подаваемого на пистолет находится в пределах 90-360 бар.

    Наиболее существенными преимуществами этой технологии являются:

• очень высокая производительность — от 3 л/мин. и выше,
• высокий передаточный коэффициент нанесения (около 60%),
• позволяет наносить различные материалы, включая высоконаполненные и высоковязкие
• дает возможность достигать значительной толщины покрытия при нанесении материала в один слой
• эффективен для окрашивания больших поверхностей и крупногабаритных изделий
• относительно низкое туманообразование.

    Недостатки: достаточно трудно получить высококачественное покрытие. Для работы необходимо использовать насосы высокого давления.

               Технология Airless

    Через всасывающую трубку ЛКМ из емкости поступает в насос и затем подается на пистолет с уже очень высоким давлением. Для подачи используются поршневые насосы, иногда диафрагменные.

    Пневматические поршневые насосы питаются от сети сжатого воздуха, приводя в движение поршень совершающий возвратно-поступательные движения. Выбор пневматического двигателя осуществляется исходя из требуемой производительности и давления.

    Давление ЛКМ, создаваемое насосом, рассчитывается исходя из расчета:

давление питающего воздуха (на входе в насос) х коэффициент увеличения давления насоса.

    Производительность насоса (выход ЛКМ) рассчитывается:

    Покраска методом AIRLESS предполагает, как правило, достаточно длинный шланг высокого давления и использование достаточно густых ЛКМ.

    Потери давления в шлангах при этом должны приниматься в расчет при выборе насоса, с тем чтобы мощности насоса хватало для компенсации потери давления.

    Система фильтрации при распылении AIRLESS предназначается, в конечном итоге, для предотвращения закупорки сопла.

    В установках типа AIRLESS существует 3-х ступенчатая система фильтрации:

• фильтр грубой очистки на всасывающем патрубке, который погружается в емкость с материалом;
• фильтр сетчатый высокого давления (нерж.сталь) на выходе ЛКМ из насоса (размер сеточки фильтра зависит от сопла);
• фильтр тонкой очистки, устанавливаемый в рукоятке пистолета(размер фильтра составляет приблизительно треть диаметра сопла).

Распыление двухкомпонентных материалов

    Двухкомпонентные материалы позволяют получить очень высокое качество покрытия с хорошими механическими характеристиками (устойчивость к царапинам, ударопрочность) и т.д.

    Двухкомпонентные клеи также имеют очень высокие клеящие характеристики.

    Установки нанесения двухкомпонентных материалов заменяют процесс ручного смешивания компонентов автоматическим (механическим). Это обеспечивает постоянное качество смешанного материала, его текучесть, оптимизирует количество потребления двухкомпонентного материала.

    Двухкомпонентные насосы обеспечивают две определенные функции:

• тщательное измерение подачи базы и катализатора для достижения точного соотношения, рекомендованного производителями ЛКМ;
• полное смешивание двух компонентов для создания однородного покрытия;

    Кроме того, двухкомпонентный насос смешивает только то количество материала, которое реально может распылить пистолет, что позволяет избежать потерь материала; это особенно критично для материалов с очень коротким периодом жизни.

    Компания “KREMLIN” готова предложить оптимальные решения для нанесения двухкомпонентных материалов:

    Достоинства двухкомпонентных систем:

• большой выбор возможностей механического смешивания материала;
• возможность автоматического смешивания проблемных материалов, благодаря автоматической системе безопасности и высокой степени точности смешивания, обеспечивающейся электронным контролем;
• возможность настройки широкого диапазона давлений для любого типа нанесения и индивидуальных потребностей;
• оптимальное качество смешивания благодаря различным типам миксеров;
• система промывки оборудования проста, эффективна и не занимает много времени.

    Описание технологии:

    Насос отмеряет и смешивает 2 компонента в определенной пропорции. Жидкостные секции сдвоены на пневмодвигателе. Их размеры определяются необходимыми пропорциями смешивания.

    При нажатии рычага пистолета, насос начинает работать и втягивает ОСНОВУ и КАТАЛИЗАТОР. Оба материала дозируется. Одновременно они проходят через клапана и смешиваются в смесителе. Затем полностью перемешанная жидкость через шланг подается на пистолет.

    Для двухкомпонентных красок поставляется как стандартное так и специально изготовленное оборудование с необходимой производительностью, вне зависимости от типа распыления.

    В принципе, существует два основных типа двухкомпонентных насосов:

• с постоянным коэффициентом смешивания;
• с переменным коэффициентом смешивания

Экструзионное нанесение густых материалов

    Для нанесения густых, высоковязких и пастообразных материалов (водонепроницаемые защитные покрытия и клеи) необходимы мощные надежные насосы с соответствующими характеристиками. Кремлин предлагает широкий спектр оборудования для этих целей, включая пистолеты, насосы, контроллеры и др. необходимые установки.

    Пример экструзионной системы

Нанесение ЛКМ в горячем состоянии

    В некоторых случаях, когда вопрос качества покрытия является критичным, компания “KREMLIN” предлагает системы окрашивания с прецизионным контролем вязкости ЛКМ, для получения наилучшего качества поверхности. Системы с нагревом ЛКМ уменьшают вязкость материала путем увеличения температуры ЛКМ, благодаря чему отсутствует необходимость применения растворителей для подготовки материала.

    Система подогрева ЛКМ может быть включена в стандартную распылительную систему, использующую насос.

    Преимущества распыления в горячем состоянии:

• улучшает качество отделки;
• экономия растворителей;
• малый риск образования потеков;
• повышение производительности;
• уменьшение туманообразования;
• малый процент брака.

    Во время выхода горячего материала из пистолета существует два фактора, влияющие на повышение вязкости ЛКМ: ускоренный процесс испарения горячего растворителя и охлаждение связующего вещества, входящего в состав продукта. Конечным эффектом является то, что за один проход (слой) наносится большее количество ЛКМ без риска образования подтеков.

    Комплектная система для нанесения ЛКМ в горячем состоянии включает в себя:

поршневой насос (1) со всасывающим патрубком (2), нагреватель ЛКМ (4), сетчатый фильтр (8), пистолет (3) с Y-образным разветвителем, шланг подачи ЛКМ (6) с клапаном циркуляции (7) или регулятором обратного давления (9).

    Система циркуляции горячего ЛКМ через Y-образный разветвитель на пистолете позволяет постоянно циркулировать материалу даже в том случае, когда распыление ЛКМ не производится. Постоянная циркуляция позволяет поддерживать требуемую температуру и консистенцию ЛКМ для получения однородного покрытия, а также позволяет останавливать процесс окрашивания без риска засыхания ЛКМ от высокой температуры.

Автоматическое распыление

    Нанесение ЛКМ с помощью автоматических краскораспылителей позволяет значительно повысить производительность и качество отделки. Питание автоматических краскораспылителей, производится с помощью красконагнетательных насосов.

    Автоматические распылители могут быть двух типов:

-подвижные (механически перемещаемые), красящие неподвижную или перемещаемую деталь;

-стационарно закрепленные; при этом окрашиваемое изделие совершает либо вращательные перемещения, либо линейно-поступательные.

    Все автоматические краскораспылители, выпускаемые компанией “KREMLIN”, управляются с помощью системы пневматического контроля. Для того чтобы они заработали, всего лишь необходимо подключить их к электронному пневматическому клапану или ручному трехпозиционному пневматическому клапану.

    Если установка включает в себя несколько автоматических краскораспылителей, они могут быт запитаны ЛКМ по закрытой цепи или открытой . Последний способ наиболее практикуем при частой смене цвета ЛКМ и частой промывке системы.

Электростатическое распыление жидких красок

    При электростатической покраске в некоторых случаях передаточная эффективность составляет 95%. Это достигается благодаря обволакивающему эффекту:

    Ионизирующий электрод с отрицательным электрическим потенциалом от 40 до 80кВ электрически заряжает краску при подаче ее от пистолета до окрашиваемой поверхности. Окрашиваемая поверхность имеет положительный заряд и должна быть заземлена. В результате электрическое поле изменяет траекторию частиц ЛКМ, которые притягиваются окрашиваемой поверхностью.

    Это явление, называемое "эффект повсеместного окрашивания", увеличивает эффективность переноса ЛКМ, и в то же время уменьшает туманообразование ЛКМ.

    Преимущества электростатического распыления:

• Краска прилипает даже на обратную сторону окрашиваемого предмета, т.е. обволакивает его со всех сторон
• Отличное качество поверхности
• Контролируемая толщина покрытия (абсолютно равномерная по всей поверхности)
• Экономия краски по сравнению с традиционным окрашиванием до 30% расходуемых ЛКМ. Передаточная эффективность – 95%.
• Используется несколько вариантов сопел, обеспечивающих, как плоский (веерообразный), так и круглый факел, что позволяет более эффективно окрашивать различные типы поверхности
• Меньше времени тратится на распыление (высокая производительность)
• Низкие операционные издержки
• Полная безопастность, т.к. высоковольтный генератор находится внутри пистолета, нет высоковольтных кабелей и т.д.
• Для окраски изделий из дерева разработано специальное сопло (обеспечивавающее круглый факел). Присутствует в двух вариантах: 8 и 12 мм, что будет определять размер факела (34-38 см или 38-43 см соответственно). Это специальное сопло позволяет лучше распылять материал, уменьшая опыление. Его передаточная эффективность выше, оно уменьшает разбрызгивание, завихрения краски, ЛКМ ложатся на поверхность идеально ровно, что критично для изделий из дерева.
• Гарантийный срок работы высоковольтного генератора – 3 года.

    К недостаткам относится высокая стоимость оборудования.

             Общая схема работы оборудования MIV 6600.

  Комплект оборудования для электростатической окраски состоит из:

• Электростатического пистолета
• Управляющего модуля
• Комплекта кабелей и шлангов
• Кронштейна для управляющего модуля

    Все вышеперечисленные виды оборудования (пневматика, Airmix, Airless) могут быть с электростатическим эффектом.

Технология нанесения порошковых красок

    Технологическую цепочку покраски изделия порошковыми красками условно можно разделить на следующие этапы:

• подготовка изделия к покраске;
• напыление порошка на деталь в камере напыления;
• оплавление и полимеризация порошкового покрытия в печи.

    Порошок наносят на подвешенную деталь в специальной камере ручным комплектом для покраски.

    Комплект для напыления порошка является критическим звеном в организации порошковой покраски, поскольку именно он определяет качество поверхности, передаточную эффективность, производительность, бесперебойность работы (н-р, поломки) и т.д. Электростатический пистолет можно отнести к разряду высоких технологий над созданием которых научно-исследовательское подразделение фирмы SAMES работало с 1947г. Фирма имеет серьезнейшие лаборатории и специализируется именно на электростатике. Это дает основание считать данного производителя лидером в области порошковой электростатической покраски. Это подтверждает гарантийный срок работы оборудования – 3 года.

    В зависимости от способа заряда порошка существует два вида оборудования для нанесения порошкового покрытия: электростатические и трибостатические распылители.

    Стандартный комплект электро/трибо статического оборудования для порошковых покрытий состоит из следующих составных частей:

• электропневматический управляющий модуль с низковольтным генератором окрасочный порошковый ручной пистолет с круглым или плоским соплом
• порошковые подающие шланги, воздушные шланги и кабель заземления
• порошковый насос
• вибростол.

    Принцип работы:

    Ионизирующий электрод с отрицательным электрическим потенциалом от 40 до 80кВ электрически заряжает краску при подаче ее от пистолета до окрашиваемой поверхности. Очень важно чтобы окрашиваемая деталь являлась проводником (или полупроводником) и была “заземлена”, что обеспечит хорошее “прилипание” заряженной краски к ней.

    Этот принцип электростатического заряда, называемый “короннарным”, может дать прекрасный заряд независимо от пигмента и смол используемых в порошковых красках и независимо от окружающей температуры и относительной влажности.

    При трибостатическом же распылении краска заряжается посредством трения при прохождении через каналы распылителя.

    Сравнительные критерии Трибо и Электростатического оборудования при порошковой покраске.

    К достоинствам порошкового покрытия также можно отнести высокие декоративные свойства, а также отсутствие процесса грунтовки. Преимущества порошка перед жидкими красками приведены в таблице:

     Общие сравнительные характеристики жидкой и порошковой покраски.