Технология производства порошковых красок обеспечивает высокое качество и приятные цены. Порошковые лакокрасочные материалы

Себестоимость производства краски в России значительно дешевле, чем в странах Европы. С другой стороны, из представленных на рынке производителей только половина отечественных, а потребность в этом продукте постоянно растет. Поэтому производство красок является перспективным бизнесом.

Технология производства краски

Понятие краски объединяет большую группу цветных красящих веществ, которые можно использовать в промышленности и в быту.

Все краски можно разделить на две группы:

минеральные (оксиды металлов или неорганические соли);
органические (вещества растительного или животного происхождения).

Каждый тип краски имеет свои особенности. Поэтому для получения определенной краски используется соответствующая технология. Краски могут различаться как по цветам, так и по физическому состоянию: эмаль, грунтовка, шпатлевка, лак.

Технологический процесс изготовления состоит из следующих этапов:

подготовка диспергирующей смеси;
перетирание полуфабрикатов с пигментами (необходимо для получения пигментной пасты);
воднодисперсионное комбинирование связывающих с пигментной пастой;
маркировка типа краски и ее распределение по тарам.

Процесс изготовления эмалевых красок, проходит немного по-другому:

комбинирование пигментов и пленкообразующих средств (происходит в специальном смесителе);
растирание смеси;
размешивание образованной смеси с лаком или с растворителем;
подгонка колера;
очистительная процедура (направлена на устранение примесей);
разлив по тарам.

Для того чтобы получить нитроэмалевую краску, проводят:

комбинирование сухих красок до образования пасты;
подгонку оттенка;
типизацию;
очистку продукта;
разлив в тару.

Все действия, необходимые для получения определенного вида краски, происходят с особой осторожностью, и требуют соответствующей квалификации у сотрудников.

Бизнес по производству красок

Одним из наиболее выгодных капиталовложений по праву считают производство лакокрасочных материалов:

во-первых, это самое доступное средство для отделки, что делает краску востребованным товаром;
во-вторых, конкуренция на данном рынке в нашей стране крайне низка.

Если взять во внимание статистику, то за последние 7 лет виден серьезный подъем в уровне продаж лакокрасочных изделий. При этом следует отметить, что большая часть проданных материалов относится к импортному производителю. И это указывает не на низкий уровень отечественной продукции, а на небольшое количество предприятий, специализирующихся в производстве и продажа красок.

Несмотря на то, что крупные и мелкие магазины предлагают по большей части, импортные краски, ни один из них не против сотрудничать с российскими производителями. Это указывает на то, что сбыть свою продукцию молодой компании, осуществляющей производство и продажу лакокрасочных изделий, не составит труда.

Оборудование для производства краски

Для получения качественной краски потребуется профессиональное оборудование такое, как:

вакуумный насос;
бак для дополнительных добавок;
замерный резервуар;
диспергирующий реактор;
резервуар для обработки воды;
компрессор;
реактор для смешивания краски;
механизм фильтрации;
диссольвер;
эмульсионный бак;
емкость для порошков;
бисерная мельница;
линия для разлива продукции (краски).

Для того, чтобы проводить полноценное смешивание, эмульгирование и дисперсию, потребуется диссольвер. Бисерная мельница необходима для диспергирования и гомогенизирования жидкостей.

После того, как краска будет готова, продукция идет на линию разлива, которая происходит автоматически.

Линия разлива состоит из следующих составляющих:

конвейерная лента;
система подачи и ориентации емкостей;
система ориентации и закупорки крышек.

Конвейерная лента состоит из цилиндрических вальцов, материалом для изготовления которых служит нержавеющая сталь. Система управления происходит посредством использования пневматики и электроники. Автоматизация процесса изготовления позволяет сократить время производства, сократить процент потери материала, а также снизить финансовые затраты. Качество продукции улучшится, а уровень производительности повысится.

Среди российских компаний, предлагающих оборудование для производства красок, можно выделить:

«БВБ Альянс» - агрегаты для производства любого типа материала;
«Текса» - предлагает оборудование для химических разработок и для технологического процесса получения качественной краски;
«ЮВС» - главное направление завода - это разработка и изготовление емкостей, необходимых для хранения краски и комбинирования ее составляющих в момент производства.

Диссольверы для производства краски

Диссольверы для производства краски необходимы для гомогенизирования пигментированных гранул. Этот процесс происходит в образовательной пленке. Диссольвер требуется и для вымачивания, и для начальной стадии распыления.

Если продукция на последней стадии изготовления не требует процедуры измельчения пигментных частиц, то механизм может работать в автономном эмульсионном режиме. Примером этого служит приготовление пигментированных паст, которые используется для изготовления эмалей и красок, предназначенных для разметок на проезжей части.

По внешнему виду диссольвер напоминает механический смеситель. Разница заключается в том, что резка происходит посредством зубчатой фрезы. Еще одним отличием от смесителя является мощный двигатель. Диссольвер используется для максимального измельчения гранул пигмента. На выходе они должны находиться в жидком состоянии. Для того чтобы из сухого порошка преобразовать пасту, необходима высокая энергетическая мощность, обеспечить которую сможет лишь мощный аппарат.

Иногда диссольвер снабжают дополнительным перемешивающим инструментом. Это позволяет эффективно размельчать пигментные смеси, обладающие высокой плотностью.

Сырье для производства красок оптом

За сырье, необходимое для изготовления красок, отвечает технолог. В задачи специалиста входит:

закупка оборудования и сырья;
написание технологических карт;
расчет расходуемого сырья;
выход товара.

Технолог спрогнозирует норму выработки. Точные данные о наименованиях и количестве необходимого сырья, можно определить только после утверждения ассортимента первых партий. Поэтому каждая технология подразумевает определенный тип сырья.

Для стартового набора для изготовления краски примерно потребуется:

дисперсия (400 кг) - составит около 60 тыс. рублей;
карбонат кальция (400 кг) - приблизительно 5 тыс. рублей;
пеногаситель (25 кг) - 7,5 тыс. рублей;
добавки (коалесцент, диоксид титана, диспергатор) - около 30тыс. рублей;
мел - 11тыс. рублей;
полиграфические клейкие этикетки - от 9 тыс. рублей.

Приблизительная сумма, которая потребуется для первоначального набора сырья, составит около 120 тыс. рублей.

Краски для пищевых производств оптом

К краскам для пищевых производств предъявляются особые требования. Это связано с тем, что такие краски будут использоваться для окраски емкостей для транспортировки и хранения продуктов питания и напитков. При оптовых закупках важно учесть способы хранения и срок реализации продукции.

Распространенными красками для пищевых производств являются:

эмаль ХС-558 используется для покрытия металлических емкостей, предназначение которых - это хранение вина, фруктов и овощей. Это однокомпонентный материал, способный прослужить около 12 месяцев;
эмаль Б-ЭП 5297 предназначена для окраски контейнеров, которые используются для хранения воды, соков и нектаров. Компонентами этой эмали являются эпоксидные смолы и суспензия пигментов;
лак ХС-76 используется для комплексного покрытия емкостей, воздействующих с кислотами, щелочами и агрессивными газами;
грунтовка ХС-010 необходим для окрашивания контейнеров, поверхность которых контактирует со щелочами, агрессивными газами и кислотами;
грунтовка ВЛ-05 служит для покрытия цистерн, в которых находится питьевая вода. Как правило, металл такого контейнера имеет одноупаковочный характер, и нуждается в постоянной обработке для предотвращения коррозии;
краска КО-42 используется для покрытия металлических цистерн, в которых хранится питьевая вода.

Краски для пищевых производств оптом можно купить у производителей или поставщиков продукции, например, у завода «ЛКМ «СпецЭмаль» или компании «Палитра Руси».

Краска для производственных помещений оптом

Для производства необходима особая краска, обладающая важными свойствами - водостойкость, стойкость к износу и быстрое высыхание.

Этим требованиям могут отвечать только специальные лакокрасочные покрытия такие, как:

«Тексипол» - краска быстро высыхает, что позволяет не тормозить производственный процесс. Вода не разрушает покрытие. Что касается негативных внешних воздействий, то они ей не страшны. Применяется для полов, расположенных в цехах, ангарах и торговых помещениях.
«Протексил» - пропитывает полы, упрочняя и обеспыливая их. Идеально подходит для покрытия бетона в складских помещениях, а также в ангарах и производственных цехах. Упрочняет и обеспыливает полы в автосервисах, гаражах, транспортных ангарах, а также в производственных цехах.
«Тексил» - матовая, быстросохнущая краска, предназначенная для покрытия полов на складах и в гаражах. Тексил применяется для производственных цехов и ангаров. Идеально подойдет для помещения, где находятся холодильники.
Эпоксипол - краска состоит из двух компонентов, и имеет отличительные особенности - износостойкость, ударопрочность и устойчивость к маслянистым жидкостям. Отлично подходит для автосервисов, гаражей, производственных цехов и складских помещений. Не имеет запаха, и способна придать полу декоративный вид.
Эполаст Грунт используется как в промышленности, так и в домашнем хозяйстве. Грунтовка отлично подходит, как для облицовочных работ в складских помещениях и заводах. Так и при ремонте квартиры.
Ремосил - выравнивающий материал, необходимый для ремонта полов в производственных цехах, а также в ремонте жилой недвижимости.
Полибетол - эмаль для бетонного пола помещения, в котором происходит работа с тяжелыми грузами, а также происходит периодическая утечка химических веществ. Невосприимчива к негативным внешним воздействиям. Без запаха.

Оптовые поставки краски для производственных помещений предлагают дилеры крупных торговых брендов в регионах.

Краска российского производства оптом

Как уже говорилось, немногие отечественные предприниматели решили связать свою деятельность с изготовлением лакокрасочных изделий.

«Ареал». С 2008 года компания выпускает и продает все виды красок. Каждое наименование товара облает высоким уровнем качества, экологичности и долговечности. Акриловые и масляные краски, клей, шпатлевка и грунтовка - все это можно приобрести у данного проверенного поставщика.
«Одилак.Завод» - изготовитель лакокрасочной продукции, находится на рынке уже не первый год. Все наименования обладают высоким уровнем экологичности и долговечности.
«БЭЗ» (Бобровский экспериментальный завод). На заводе можно приобрести все виды лакокрасочных изделий, начиная от гидроизоляционных и заканчивая акриловыми материалами. На предприятии выпускаются грунтовка и эмаль.
«Краски Белогорья». Производитель, специализируется на разработке и выпуске водоразбавляемых красок, необходимых для декоративного покрытия. Такой тип материала широко используется при ремонте объектов гражданского назначения.

Производство краски на водной основе

Главной особенностью такой краски - это испарение ее главного компонента - воды. За счет этого экология не страдает. При этом краска на водной основе обладает стойкостью к износу, и не боится влаги.

В России работают более 50 компаний, выпускающих краски на водной основе. Это указывает на рентабельность бизнеса ввиду малой конкурентности.

Производство алкидной краски

Алкидная краска получается путем комбинирования: кобальта, железа, церия, марганца, циркония, свинца, стронция, лития, кальция и бария.

Алкидная краска применяется для окрашивания производственных объектов. Этот материал имеет низкую цену, что делает ее востребованным продуктом.

Производство водоэмульсионной краски

Технологическая линия по производству водоэмульсионной краски состоит из диссольвера, бисерной мельницы, автоматической линии розлива и упаковки готовой продукции.

Для изготовления краски потребуется: латексная дисперсия, пигменты и наполнители, пластификатор, тонкодисперсный мел, функциональные добавки (эфиры целлюлозы, диоксид титана и так далее.

Производство акриловых красок

Акриловые краски - это самый востребованный вид, без которого не представляются работы, направленные на защиту и декорирование поверхностей. Акриловая краска - это стойкий материал, который содержит минимальное количество токсинов.

Основой технологического процесса производства является диспергирование акрилового связывающего, наполнителей и добавок. Для такой работы необходим диссольвер. Сырьем для данного вида красок служит акриловая дисперсия, загуститель, коалесцент и неорганические пигменты.

Производство порошковой краски

Для изготовления порошковой краски используются высокотехнологические линии.

Технологии производства подразделяется на два вида:

сухое смешивание компонентов;
смешение компонентов в расплаве с последующей дезинтеграцией до необходимого размера.

Первый способ имеет главный недостаток, которые состоит в том, что при простом смешивании получить стабильные, не расслаивающиеся при хранении и использовании композиции, сложно. При смешивании в расплаве контролировать качество продукции проще, но этот процесс длится намного дольше и требует дорогостоящего оборудования.

Одним из наиболее популярных производств порошковой краски в стране является компания «ЯЗПК». На предприятии весь процесс изготовления краски происходит на сверхточном электронном оборудовании.

Производство масляных красок

Производство масляных красок заключается во взвешивании компонентов и последующего замеса. Этот процесс осуществляется в специальных емкостях большого размера. Что касается рецепта краски, то он зависит от технолога. Поэтому рецептура у каждого производства уникальна.

Для получения масляных красок необходима собственная химическая лаборатория. Как показывает статистика, большая часть производителей масляных красок, представленных на отечественном рынке, находится за территорией РФ.

Производство художественных и акварельных красок

Для получения акварельных красок прибегают к комбинированию тонкодисперсных пигментов, растительного клея и декстрина. Продукция выпускается в сухом виде. Для изготовления акварельных красок требуется большая площадь, способная уместить необходимое оборудование. Как правило, она составляет 40-60 кв. метров. Еще 20 квадратов потребуется для хранения сырья.

Реализация акварельных и художественных красок происходит через специализированные магазины.

Производство декоративных красок

Рынок производства декоративных красок постоянно расширяется. Все время появляются новое оборудование и материалы. Особенности изготовления декоративных красок зависят от сферы применения, для каких видов работ будет использоваться покрытие внутри или снаружи помещения. Еще одним важным фактором является планируемое количество выпускаемой продукции.

Производство резиновой краски

Резиновая краска используется в кровельных работах. Эта краска идеально подходит для дорожной разметки, покрытия спортивных кортов, бассейнов и полов в производственных помещениях. Помимо привычных в производстве краски веществ, типа коалесцент и антифриз, при получении резинового покрытия используются и специальные добавки, которые обычно применяют военные.

Производством резиновой краски занимается «ЛКМ СССР» - компания, осуществляющая научные разработки по производству особо прочных материалов. Особенностью резиновой краски является ее долговечность. Она способна прослужит более 8-и лет.

Производство дорожной краски

Дорожная краска используется исключительно разметки на проезжей части. Этот вид покрытия должен обладать водостойкостью и невосприимчивостью к другим атмосферным явлениям.

На производстве дорожной краски специализируются компании:

«Эмпилс» - клиентами этой компании, являются дорожно-строительные компании и подрядные организации, занимающиеся ремонтом дорог. Основное направление организации - это изготовление и сбыт полиакриловой краски белого, черного и желтого цвета;
«Пентан» - в числе клиентов компании областные и городские организации, специализирующиеся на ремонте дорог;
«Краска Во» - компания осуществляет поставку собственной продукции - дорожной краски, во все крупные города страны.

Производство краски для волос

Краска для волос пользуется большим спросом у потребителей, поэтому многие предприниматели сконцентрировались именно на этом производстве.

Для изготовления красок для волос понадобится:

реактор для красителя;
плавильный реактор;
вакуумный и атмосферный реакторы.

Разработкой и выпуском краски для волос занимаются не только косметические компании, но и разнопрофильные организации. Например, Гамма - известная российская компания выпускает более 30-и оттенков краски для волос по экономичной стоимости.

Производство огнезащитной краски

Огнезащитное покрытие - это материал, который широко используется для объектов специального назначения. Огнезащитную краску применяют на атомных станциях, нефтегазовых заводах, баках для хранения топлива.

Среди компаний, которые производят огнезащитную краску, можно выделить:

«Огнепром» - является крупной компанией, разрабатывающей и сбывающей огнезащитную краску. Помимо этого, компания специализируется на изготовлении антикоррозийного покрытия, которое также необходимо для промышленных объектов.
«Тексотерм» - производитель огнезащитной краски, изготавливающий материал на водно-органической основе. Продукция идеально подходит для повышения огнестойкости железобетонных и металлических конструкций в промышленной зоне.

Производство фасадных красок

Фасадные краски изготавливаются при помощи диссольвера-смесителя, так как именно это устройство способно перемешивать требующиеся компоненты. Если такой агрегат отсутствует, то компании-производители используют диссольвер с центральным валом и фрезой, не имеющей рамной мешалки.

Для производства фасадных красок используется оборудования из нержавеющей стали. Это объясняется тем, что водно-дисперсионные краски представляют собой агрессивные вещества.

Стоит выделить организации, которые уже не первый год производят краску для фасадов:

«Олимп» - изготовление краски на основе акрила с кварцевым наполнителем. Краска идеально подходит для покрытия элементов помещения, где преобладает большая проходимость;
«Альпина» - компания выпускает фасадную краску с высоким уровнем адгезии, обладающей отменной устойчивостью к износу. Подходит для покрытия внешней стороны здания.

Производители и поставщики оборудования для производства красок

Разные компании, специализирующиеся на разработке, производстве и распространении оборудования, необходимого для изготовления лакокрасочной продукции, принимают участие в выставке «Химия». Это широкомасштабное мероприятие организует ЦВК «Экспоцентр» - один из самых крупных выставочных комплексов России. Выставку посещают российские и зарубежные гости.

Порошковые краски являются высокотехнологическим строительным материалом, который обладает уникальными свойствами, недоступными для жидких красящих веществ. Благодаря особому составу они проявляют высокую стойкость к износу и отличные эксплуатационные качества. При изготовлении данного вещества используются пленкообразующая смола, красящие пигменты, катализаторы, отвечающие за затвердевание материала и специальные добавки, придающие краске определенный набор свойств.

Особенности производства порошковой краски

Технология производства данного вида продукции состоит из нескольких взаимосвязанных этапов. На первом происходит подготовка исходного сырья. Для этого операторы производят визуальный осмотр доставленных материалов и сверяют соответствие маркировки на упаковках с их фактическим содержимым. После успешной проверки сырье отправляют на дозировочную машину. Там производится взвешивание всех компонентов и передача необходимого количества в общий контейнер для смешивания.

Первый этап завершается, когда оператор сделает в рабочем журнале запись, что для определенной марки краски было взято такое-то количество наименований сырья. Смешивание всех компонентов до однородной массы производится при помощи специальных миксеров. Чтобы сырье не перегревалось во время этой процедуры, камеры оборудованы специальными системами охлаждения. Полученный порошок поступает по конвейеру на специальное оборудование, называемое экструдером. На нем производится расплавление всех составных элементов и их смешивание до однородной жидкости. Температура плавления сырья составляет 110-130 градусов по Цельсию в зависимости от выбранных компонентов.

Далее полученный расплав пропускается через станок с раскаточными валиками. Здесь материал получает форму ленты, толщиной до 1,5 миллиметров. После окончательного застывания заготовки, ее отправляют на аппарат для измельчения. Эта процедура производится в две стадии. Сначала ленту нарезают на небольшие пластинки размером 10х10 миллиметров. Затем эти заготовки поступают на дробилку, на которой уже и происходит окончательное измельчение до порошкового состояния.

Дробилка имеет ударно-центробежный механизм и специальный просеивающий фильтр, который отбраковывает слишком крупные частицы и отправляет их на повторное измельчение. А прошедшая через сито продукция отправляется на фильтр тонкой очистки, который забирает из смеси порошковую пыль, оставляя лишь пригодные для использования частицы.

Прошедшая все уровни контроля качества продукция отправляется на расфасовку, где упаковывается в тару определенного объема. Затем ее доставляют на склад готовых изделий либо сразу отправляют в магазины для реализации. Порошковая краска используется только в промышленных целях, так что ее обычно упаковывают в крупную тару весом до 600 килограмм. Хотя для небольших авторемонтных мастерских есть и мешки по 15-20 килограмм.

Применение порошковой краски

Требует специального подхода из-за специфики используемого материала. Происходит эта процедура в несколько этапов, на каждом из которых применяется отдельное оборудование. Перед покраской поверхность детали очищают от различного рода загрязнений и обезжиривают специальными веществами. Затем на очищенное изделие напыляют окрашивающий порошок при помощи специальных пистолетов. Производить работу необходимо в защитном костюме с обязательным наличием респиратора.

Сама по себе краска не содержит вредных веществ и не токсична, но ее попадание в органы дыхания вряд ли принесет пользу для здоровья человека. Пистолет для напыления имеет довольно сложное устройство. Он заряжает находящуюся внутри порошковую краску при помощи электрического поля. Благодаря этому материал притягивается к противоположно заряженной поверхности детали и сразу же связывается с ней прочной связью. Это позволяет минимизировать потери краски при работе. Благодаря уникальному строению покрасочных камер все частицы, которые не оседают на поверхности детали, улавливаются и могут быть повторно использованы для покраски других предметов.

Когда напыление окончено, деталь переносят в специальную печь для полимеризации. В этом агрегате под воздействием температуры происходит запекание напыленного слоя. Температурный режим выставляется вручную и в зависимости от марки краски имеет диапазоне 140-200 градусов по Цельсию. Время обработки также зависит от типа краски и устанавливается оператором. После завершения полимеризации на окрашенной поверхности образуется прочный защитный слой, который эффективно сопротивляется атмосферному воздействию в течение длительного периода времени.

Покраске порошковой краской в основном подвергают металлические изделия, так как они имеют довольно сильное электрическое поле и без проблем выдерживают высокую температуру полимеризации. Также этим способом обрабатывают некоторые виды керамических и стеклянных изделий. Цветовой ассортимент насчитывает на сегодняшний день более трехсот оттенков.

Из недостатков порошковых красок можно выделить разве что невозможность их массового распространения. Необходимость соблюдения уникальной технологии окрашивания с применением сложного и дорогостоящего оборудования не позволяет использовать данный материал в домашних условиях. Зато в промышленности этот метод уже практически вытеснил жидкие краски для окрашивания металлических предметов. С остальными веществами дела обстоят сложнее из-за необходимости термической обработки слоя краски. Так что полного замещения порошковым материалом остальных видов в ближайшей перспективе не предвидится.

Цена порошковой краски отечественного производства составляет 70-120 рублей за килограмм. Импортные модели обойдутся в 150-200 рублей. Что касается качества, то оно находится на сопоставимом уровне. Более высокая стоимость зарубежных аналогов обусловлена затратами на транспортировку и таможенными сборами.

Порошковая окраска - это безотходная и экологически чистая технология получения полимерных покрытий с высокими защитными и декоративными свойствами. Технология порошковой окраски была разработана и начала применяться в 50-60 х годах прошлого столетия. В настоящее время порошковыми красками обрабатывается примерно 15% окрашиваемых изделий в мире.

Основное различие между технологией нанесения традиционных жидких и порошковых материалов заключается в том, что порошковые краски не содержат в своем составе органических растворителей, жидкого пленкообразователя и изначально находятся в твердом агрегатном состоянии.

Порошковые краски представляют собой смеси пигментов, наполнителей и сухих олигомерных или полимерных органических пленкообразователей, образующих при расплаве сплошные пленочные покрытия. В состав порошковых материалов входят следующие компоненты:

Пленкообразователи – термопластичные полимеры или термореактивные олигомеры;

Пигменты и наполнители;

Модификаторы;

Стабилизаторы;

Структурирующие вещества.

В зависимости от типа пленкообразователя, входящего в состав порошковых лакокрасочных материалов, последние подразделяются на эпоксидные, эпоксиполиэфирные, полиэфирные, полиуретановые, полиакриловые, полиэтиленовые, полиамидные и др. Каждый из перечисленных материалов имеет свои преимущества, недостатки и специфические области применения.

Частицы пигмента должны быть в несколько раз меньше зерен полимеров, быть инертными и не увеличивать температуру текучести и вязкость расплавов, а также не тормозить пленкообразование. Для пигментирования используют высокодисперсные, укрывистые и термостойкие пигменты: диоксид титана, оксид хрома, железооксидные пигменты, технический углерод, фталоцианиновые пигменты; а также наполнители – , барит, аэросил.

Независимо от состава порошковые материалы представляют собой однородный нерасслаивающийся сыпучий порошок с размерами зерен от 10 до 100 мкм.

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОРОШКОВЫХ ЛКМ

Для получения порошковых красок применяют три разных способа:

Сухое смешение дисперсных компонентов;

Смешение в расплаве с последующим измельчением плава;

Диспергирование пигментов в растворе пленкообразователей с последующей отгонкой растворителя из жидкого материала.

Сухое смешение применяется при пигментировании предварительно измельченных термопластичных полимеров. При использовании этого способа нерасслаивающиеся стабильные композиции получаются только в том случае, если при смешении происходит дезагрегация зерен исходных материалов и образование новых смешанных агрегатов с большой контактной поверхностью между разнородными частицами. При сухом смешивании без измельчения зерен полимеров частицы пигментов и наполнителей только "опудривают" поверхность зерен полимеров снаружи. Полярные полимеры (поливинилбутираль, полиамиды, эфиры целлюлозы и др.) имеют хорошую адгезию к дисперсным пигментам и наполнителям. Неполярные полимеры (полиолефины, фторопласты и др.) значительно труднее смешиваются с наполнителями.

Жидкие компоненты – пластификаторы, отвердители, модификаторы как правило предварительно перетирают с пигментами и наполнителями, а затем смешивают с полимерами в шаровых, вибрационных и др. мельницах. Сухое смешение – наиболее простой способ, осуществляемый в различных смесителях, но получаемый при этом конечный продукт имеет недостаточно равномерное распределение пигментов.

Смешение в расплавах (Рис. 1) производится при температуре несколько выше температуры текучести пленкообразователя. При этом пигментные частицы смачиваются и проникают внутрь частиц пленкообразователя, создавая более однородные макро- и микроструктуры еще до стадии пленкообразования. Смешение компонентов в расплавах возможно для любых пленкообразователей, но наи большее применение находит для эпоксидных, полиэфирных, акрилатных, уретановых олигомеров, низкомолекулярного поливонилхлорида и др.

Рис. 1 Технологическая схема производства порошковых красок

Процесс изготовления включает пять операций:

Дробление исходных компонентов до зерен размером 1 – 3 мкм;

Расплавление полимера или олигомера и смешение компонентов в расплаве;

Охлаждение расплава;

Измельчение расплава;

Сухой просев или сепарация порошка.

Дробление пигментов при производстве порошковых материалов производится практически только в экструдерах (червячных смесителях). Попытки использования других видов оборудования не оправдали себя.

Рис. 2 Диаграмма профиля температур при диспергировании порошкового материала в одношнековом экструдере

Главной частью экструдера является шнек, вращающийся в цилиндрическом корпусе (Рис. 2). Червяк захватывает сухую смесь "пленкообразователь – пигмент – наполнитель" из питающего бункера и пропускает ее через цилиндрический корпус, расплавляя и смешивая (перетирая) ее по мере продвижения. В промышленности порошковых красок используются два конкурирующих типа экструдеров: первый является двухшнековым экструдером с двумя совмещенными шнеками, вращающимися в одном направлении, второй – одношнековый экструдер, в котором шнек периодически двигается назад - вперед (т.н. смеситель co - compounder).

Червяки двухшнекового экструдера дополнительно оснащены перемешивающими дисками. В одношнековом экструдере смешение происходит из-за сложной формы и характера движения шнека в сочетании со специальными выступами, расположенными на внутренней стенке цилиндра.

Основная операция – горячее смешение компонентов проводится при температуре 90 – 110 °C , вязкости 10 3 – 10 5 Па*с в течение 0,5 – 5,0 минут в аппаратах непрерывного действия – экструдерах, двухчервячных шнековых смесителях, с четко регулируемой системой обогрева. Наилучшие результаты достигаются при предварительном диспергировании пигментов в небольшом количестве расплава пленкообразователя и пластификатора, затем такие пигментные концентраты вводят в основную массу расплава пленкообразователя с остальными компонентами.

Максимальная температура расплава должна быть на 20 °C ниже температуры отверждения порошкового материала, среднее время пребывания не должно превышать время, необходимое для диспергирования, и распределение времени пребывания должно быть как можно более узким (как правило, не более 15 секунд).

На эффективность работы экструдера влияют:

эффект сдвига (скорость, момент);
среднее время пребывания смеси в аппарате;
производительность аппарата;
температура;
вязкость расплава.

Данный способ производства порошковых материалов позволяет резко улучшить дисперсность, сократить время смешивания и уменьшить опасность преждевременного отверждения порошка. Дисперсность частиц пигмента составляет от 1 до 20 мкм. При таком способе производства энергозатраты на смешение в расплаве и последующее измельчение более высокие, но они оправдываются высоким качеством покрытий и меньшей их толщиной по сравнению с сухим способом.

Недостатком данного способа производства порошковых красок является трудность точной подгонки цвета и необходимость зачистки оборудования при переходе с цвета на цвет.

Порошковые краски, получаемые испарением органических растворителей из жидких красок, наиболее дисперсны и имеют частицы округленной формы размером 20 – 40 мкм. Они отличаются более высокой красящей способностью и пониженной температурой отверждения. Их изготовление включает стадии обычного производства органорастворимых лакокрасочных материалов, а также отгонки растворителя в сушилках распылительного типа и улавливания конденсата отогнанного растворителя с возвращением его в производственный цикл. Недостатком этого способа является его чрезвычайная взрывоопасность, поэтому в качестве теплоносителя для сушки используется азот.

Появление порошковых материалов – закономерный результат эволюции лакокрасочной индустрии. Лакокрасочные материалы с высокой долей нелетучих веществ, во-первых, более экономичны в плане нанесения, а во-вторых, их широкое использование позволяет если не оздоровить, то хотя бы улучшить экологическую обстановку.

Будучи лакокрасочными материалами со стопроцентным сухим остатком, порошковые краски находят все большее и большее применение. Однако их использование ограничивается формой и габаритами окрашиваемых изделий, а также чувствительностью подложки к повышенной температуре.

Основными преимуществами порошковых красок по сравнению с традиционными органоразбавляемыми материалами являются:

отсутствие органических растворителей;
значительно меньшее количество отходов (менее 0,05% от массы материала);
высокая скорость отверждения;
возможность нанесения материала за один слой;
широкий диапазон легко достигаемых специальных эффектов (муар, апельсиновая корка и др.);
возможность регулирования толщины слоя покрытия;
практически полное отсутствие вредных выбросов;
низкая пожароопасность производства;
меньше затраты на получение покрытия.

Все порошковые краски могут быть разделены на две большие группы: термопластичные и термореактивные.

Технология порошковой окраски термопластичными порошковыми красками основывается на формировании покрытия без химических реакций, лишь за счет сплавления частиц при нагревании. Образующиеся из них покрытия термопластичны, обратимы. Их используют преимущественно для получения покрытий функционального назначения – химически стойких, противокоррозионных, антифрикционных, электроизоляционных. Покрытия обычно наносят толстыми слоями – 250 мкм и более. Типичные области их применения – это защита проволоки, труб, корзин посудомоечных машин, морозильных камер, шлицевых валов и узлов трения, переключателей и других изделий.

Существуют различные технологии и методы нанесения порошковых материалов. Электростатический и трибостатический методы напыления являются наиболее популярными и распространенными.

ТЕХНОЛОГИЯ ПОРОШКОВОЙ ОКРАСКИ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИМ НАПЫЛЕНИЕМ

Популярность нанесения порошковой краски электростатическим напылением (Рис. 3) обусловлена следующими факторами: высокая эффективность зарядки почти всех порошковых красок, высокая производительность при порошковом окрашивании больших поверхностей, относительно низкая чувствительность к влажности окружающего воздуха подходит для нанесения различных порошковых материалов со специальными эффектами (металлик, шагрень, муар и т.д.). Основное оборудование для порошковой окраски – электростатический пистолет-распылитель.

Рис. 3 Технология зарядки коронным разрядом

Наряду с достоинствами электростатическое напыление имеет ряд недостатков, которые обусловлены сильным электрическим полем между пистолетом-распылителем и деталью, которое может затруднить нанесение порошкового покрытия в углах и в местах глубоких выемок (Рис. 4). Это явление носит название эффекта клетки Фарадея. Данный дефект является результатом воздействия электростатических и аэродинамических сил.

Рис. 4 Эффект клетки Фарадея

На Рис. 4 показано, что при нанесении порошкового покрытия на участки, в которых действует эффект клетки Фарадея, электрическое поле, создаваемое распылителем, имеет максимальную напряженность по краям выемки. Силовые линии всегда идут к самой близкой заземленной точке и, скорее всего, концентрируется по краям выемки и выступающим участками, а не проникают дальше внутрь.

Это сильное поле ускоряет оседание частиц, образуя в этих местах порошковое покрытие слишком большой толщины.

Эффект клетки Фарадея наблюдается в тех случаях, когда наносят порошковую краску на металлоизделия сложной конфигурации, куда внешнее электрическое поле не проникает, поэтому нанесение ровного покрытия на детали затруднено и в некоторых случаях даже невозможно.

Кроме эффекта клетки Фарадея при нанесении порошковых красок в электрическом поле иногда встречается и другая проблема – неправильный выбор электростатических параметров распылителя и расстояния от распылителя до детали может вызвать обратную ионизацию и ухудшить качество полимерного порошкового покрытия (Рис. 5).

Рис. 5 Обратная ионизация

Обратная ионизация вызывается излишним током свободных ионов от зарядных электродов распылителя. Когда свободные ионы попадают на покрытую порошковой краской поверхность детали, они прибавляют свой заряд к заряду, накопившемуся в слое порошка. На поверхности детали накапливается слишком большой заряд. В некоторых точках величина заряда превышается настолько, что в толще порошка проскакивают микро-искры, образующие кратеры на поверхности, что приводит к ухудшению качества покрытия и нарушению его функциональных свойств. Обратная ионизация также способствует образованию дефекта "апельсиновой корки", снижению эффективности работы распылителей и ограничению толщины получаемых покрытий.

Для уменьшения эффекта клетки Фарадея и обратной ионизации было разработано специальное оборудование, сокращающее количество ионов в ионизированном воздухе, когда заряженные частицы порошка притягиваются поверхностью. Свободные отрицательные ионы отводятся в сторону благодаря заземлению самого распылителя, что значительно снижает проявление вышеупомянутых негативных эффектов. Увеличив расстояние между распылителем и поверхностью детали, можно уменьшить ток пистолета распылителя и замедлить процесс обратной ионизации.

ТЕХНОЛОГИЯ ПОРОШКОВОЙ ОКРАСКИ ТРИБОСТАТИЧЕСКИМ НАПЫЛЕНИЕМ

В отличие от электростатического напыления, в данной системе нет генератора высокого напряжения для распылителя. Порошок заряжается в процессе трения (Рис. 6). Главная задача в данном процессе – увеличение числа и силы столкновений между частицами порошка и заряжающими поверхностями пистолета распылителя.

Рис. 6 Трибостатическое напыление

Одним из лучших акцепторов в трибоэлектрическом ряду является политетрафторэтилен (тефлон), он обеспечивает хорошую зарядку большинства порошковых красок, имеет относительно высокую износоустойчивость и устойчив к налипанию частиц под действием ударов.

Трибостатическое напыление имеет ряд существенных преимуществ:

В распылителях с трибостатической зарядкой не создается ни сильного электрического поля, ни ионного тока, поэтому отсутствует эффект клетки Фарадея (Рис. 7) и обратной ионизации. Заряженные частицы могут проникать в глубокие скрытые проемы и равномерно прокрашивать изделия сложной конфигурации.

Рис. 7 Отсутствие эффекта клетки Фарадея

Возможно нанесение нескольких слоев краски для получения толстых порошковых покрытий.
Распылители с использованием трибостатической зарядки конструктивно более надежны, чем пистолеты распылители с зарядкой в поле коронного разряда, поскольку они не имеют элементов, преобразующих высокое напряжение. За исключением провода заземления, эти распылители являются полностью механическими, чувствительными только к естественному износу.

ТЕХНОЛОГИЯ ПОРОШКОВОЙ ОКРАСКИ В КИПЯЩЕМ СЛОЕ И СТРУЙНЫМ РАСПЫЛЕНИЕМ

Технология порошковой окраски термореактивными порошковыми красками основывается на том, что покрытие, в отличие от термопластичных материалов, формируется посредством химических реакций при нагревании. Такие покрытия имеют трехмерное строение, они неплавкие и нерастворимы, т. е. необратимы. Термореактивные краски служат для получения как функциональных покрытий, так и защитно-декоративных. Для получения покрытий функционального назначения наиболее широко применяют эпоксидные составы. Их наносят слоями 100-150 мкм на предварительно нагретую до 50-60 °C поверхность изделия в аппаратах кипящего слоя (многократно чередуя нагрев и погружение в порошок) или струйным распылением. Толщина покрытия, нанесенного таким способом, как правило, колеблется в пределах 300-500 мкм. Поэтому данный метод применяют для окраски изделий, имеющих небольшую площадь и сложную конфигурацию поверхности – роторов и статоров электродвигателей, труб (изнутри и снаружи), металлической арматуры, проволоки, сетки, катушек и т.д.

Порошковое покрытие формируется, одним из вышеперечисленных способов, затем идет тепловая обработка в течение 10-20 минут при температуре 160-200 °C, во время которой порошковая краска плавится, растекаясь по поверхности изделия и образуя тонкую прочную пленку – полимерное покрытие толщиной 60-80 мкм.

В последние годы все шире внедряются различные способы низкотемпературного (при температуре 120-130 °C) отверждения, применяемые для окраски изделий, чувствительных к повышенным температурам. Однако низкотемпературное отверждение применимо только для эпоксидных материалов.

Отверждение покрытия посредством ИК-излучения позволяет быстро нагреть изделие до нужной температуры, при этом технологический процесс значительно сокращается, и уменьшаются габариты оборудования, но данный способ отверждения подходит только для изделий простой формы, не отбрасывающей тень на саму себя.

Одним из перспективных способов отверждения покрытия порошковых материалов является УФ-отверждение. Однако и оно не лишено недостатков. Во-первых, данным способом нельзя получать матовые покрытия. Вторым недостатком является невозможность отверждения порошковых материалов желтого цвета, связанная со способностью желтых пигментов поглощать свет как в УФ-, так и в видимой области спектра.

Порошковые материалы используются, главным образом, для нанесения покрытий на металлы. Однако новые технологии и оборудование для порошковой окраски позволяют окрашивать и другие материалы, например, стекло, керамику, МДФ-плиты (древесноволокнистая плита средней плотности).

Хотя технология порошковой окраски имеет много преимуществ, имеются некоторые ограничения в производстве тонких и гладких декоративных покрытий. Текстура и свойства поверхности зависят от типа порошковых красок и настройки технологического оборудования для порошковой окраски. Для получения качественного порошкового покрытия очень важно соблюдать технологию нанесения и температурные режимы.

Многие производители предпочитают наносить порошковое покрытие с эффектом "апельсиновой корки", т.к. он позволяет скрыть дефекты металла, появляющиеся в ходе производства.

Порошковая окраска также имеет значительное преимущество в том, что не осевшая краска может быть собрана и повторно использована. Однако если в цикле окраски используется несколько цветов, это накладывает определенные ограничения на вторичное использование материала. Такую порошковую краску, соответствующую всем требованиям нормативной документации, исключая показатель "цвет краски", называют «вторичкой». Как правило, она используется для окраски деталей, декоративные свойства которых не имеют принципиального значения.

Использование порошковых лакокрасочных материалов предполагает получение долговечного покрытия. Однако если возникает необходимость удалить порошковую краску, для этого есть специальные средства.

Технология порошковой окраски не сложна, однако, требует практических навыков и опыта работы.

Порошковое покрытие представляет собой слой полимерных порошков, которые сперва напыляют на поверхность изделия, а затем подвергают полимеризации при определенной температуре в специальной печи (печи полимеризации).

Базовая технология порошковой окраски металла состоит из трех основных этапов:

Подготовка поверхности к покраске (включает удаление загрязнений и окислов, обезжиривание и фосфатирование для повышения адгезии и защиты изделия от коррозии).
Нанесение слоя порошковой краски на окрашиваемую поверхность в камере напыления.
Оплавление и полимеризация порошкового покрытия в печи полимеризации. Формирование пленки покрытия. Охлаждение и отвержение краски.

При больших объемах производства или обработке крупногабаритных деталей используется транспортная система. С ее помощью окрашенные изделия легко перемещаются от станции к станции. Принцип ее действия заключается в том, что окрашиваемые детали подаются на специальной подвеске или тележках, которые передвигаются по рельсам. Транспортная система позволяет проводить процесс окраски непрерывно, за счет чего значительно увеличивается производительность работы.

Вначале процесса порошковой окраски производится загрузка частей на конвейерную ленту. При предварительной обработке поверхности перед окрашиванием детали попадают в пятиступенчатый очиститель, где подвергаются обработке очистителем, споласкиванию чистой водой, фосфатированию и антикоррозийной обработке.

После этого детали подвергаются сушке. Для этого они прогоняются через специальную печь для просушки с целью предотвращения попадания на них влаги, после чего они охлаждаются.

На следующем этапе детали помещаются в камеру окрашивания или напыления, где порошковая краска вручную распыляется на деталь с помощью электростатического распылителя под действием сжатого воздуха. В распылителе частицы краски приобретают электрический заряд. Под действием электростатических сил частицы порошка притягиваются к поверхности и располагаются на ней равномерными слоями.

После этого детали с нанесенной порошковой краской помещаются в печь или камеру полимеризации приблизительно на 10 минут для непосредственного окрашивания детали. Температура в печи достигает 150-220 градусов. Здесь частицы порошка оплавляются и закрепляются на окрашиваемой поверхности. Этот процесс также называют формированием поверхности. После образования пленки покрытия детали охлаждаются и снимаются с конвейера.

Порошковая покраска металла – современный метод окрашивания и защиты поверхностей. Жидкое покрытие с частицами порошка наносится на окрашиваемую деталь. Частицы удерживаются на поверхности силой электростатического притяжения. При высокой температуре частицы мелкодисперсного порошка расплавляются и полимеризуются, образуя единое качественное покрытие.

Характеристика и сферы применения порошкового окраса

Порошковая краска – жидкий состав на базе полимерных смол с отвердителями и модификаторами текучести. Для цвета добавлены пигменты. Температура обработки в камере 200–250 градусов. Технология порошковой покраски применяется для изделий, способных выдержать без деформации температуру, при которой происходит запекание покрытия.

Наибольшее распространение технология получила:

в промышленном производстве металлических изделий;
в производстве строительных материалов.

Стекло, керамика, МДФ также окрашиваются по этому методу.

Порошковой краской покрывают широкий сегмент товаров и конструкций, в том числе:

мебель, бытовую технику;
медицинские инструменты, оборудование;
спортивный инвентарь;
листовой металл, алюминиевые профили.

Основные преимущества и недостатки порошковой покраски

Порошковая покраска хорошо защищает поверхность. Краска ложится плотным слоем, толщиной 35–250 мкм, количество пор меньше. Один слой заменяет 2–3 слоя обычной краски. Ровная прочная плёнка покрытия не царапается, не повреждается при транспортировке.

Технология производства работ позволяет собирать распылённую в воздухе краску для повторного использования. Потери красящего состава сведены к минимуму, составляют 1–4% общей массы. Процесс покраски металла несложный, нетрудоемкий, не требует большого количества работников. Эти факторы удешевляют стоимость нанесения на квадратный метр конструкции.

Коррозия металла, окрашенного таким способом, исключена. Металлические изделия не выцветают под солнечным светом, цвет, качество покрытия не меняется в любых погодных условиях. Разнообразная палитра имеет множество оттенков, воспроизводит сложные фактуры бронзы, гранита, серебра. Блеск варьируется от матового до глянца.

Порошковая краска поставляется производителем уже готовой к работе, растворитель не применяется. Детали под порошковую окраску не грунтуют.

К недостаткам порошковой покраски относятся:

состав не колеруется, выбор идёт из готовой палитры оттенков;
невозможность нанесения вручную, только в цеховых условиях на специальном оборудовании;
при дефекте в покраске металла исправить отдельный участок невозможно, деталь перекрашивается целиком;
материал металлической детали должен выдерживать 200–250 градусов, что не всегда возможно;
габариты деталей зависят от габаритов камеры полимеризации.

Разновидность порошковой окраски

Покраска металла проходит в три стадии. По подготовленной поверхности наносится порошковая краска. После напыления красящего состава деталь отправляют в печь для полимеризации.

Для нанесения покраски необходимо следующее оборудование:

Камера нанесения. Оборудована отсосами воздуха для сбора краски, возвращения её или утилизации.
Пневматический пистолет-распылитель. Вместе с питателем образует инструмент для нанесения порошковой покраски.
Питатель.
Камера полимеризации. Создаёт достаточную для завершения процесса температуру.

Установка, состоящая из пистолета-распылителя и питателя, создаёт смесь красящего вещества с воздухом, образовывает факел, придаёт электрический заряд частицам краски. Форма факела зависит от установленного сопла пистолета. Заряженные частицы, оседая на обрабатываемой заготовке, удерживаются силой электрического притяжения.

Существующие способы наложения

Способы наложения по типу получения частицами заряда называются электростатическим и трибостатическим.

Электростатическим методом заряд сообщается коронирующим электродом под высоким, 20–100 тыс. В, напряжением. Электростатические установки более мощные, производительные. При снижении напряжения электрода увеличивается скорость воздушной струи.

Трибостатический эффект достигается трением частиц друг об друга и материал корпуса пистолета. Корпус пистолета для повышения трения изготавливают из фторопласта.

Трибостатические установки дешевле, производительность работы агрегатов меньше, чем у электростатических. Процент оседания частиц на детали ниже. Не все краски по металлу рассчитаны на зарядку трением, нужно выбирать специальные или использовать адаптирующие добавки. Детали пистолета изнашиваются и требуют замены. Трибостатическим способом удобнее обрабатывать детали сложной формы, пазы, углубления. Электростатический метод в таких условиях не эффективен, оставляет непрокрасы.

По составу смол смеси разделяют на три категории:

эпоксидные краски;
эпоксидно-полиэфирные составы;
полиэфирные краски.

Эпоксидные порошковые покрытия

Эпоксидные краски по металлу прочные, стойкие к химическим веществам, маслу топливу. Грунтовка под них не требуется, сами могут быть грунтовочным слоем перед нанесением жидких порошковых окрасок. Толщина наносимого слоя до 500 мкм.

Эпоксидная краска не проводит электричество, за изоляционные свойства востребована в электротехнической, радиотехнической промышленности при окраске металла, требующей повышенных антикоррозионных свойств. Чёрные металлы, оцинкованная сталь фосфатируется, алюминий и алюминиевые сплавы хроматируются. Формируется ударопрочное покрытие с хорошей адгезией.

Эпоксидно-полиэфирные покрытия более декоративны. На их основе можно получать сложные фактуры под тисненую кожу, эффекты состаренной поверхности, широкую палитру оттенков металлика с разной степенью блеска. Недостатком эпоксидно-полиэфирного покрытия является сниженная стойкость покраски к атмосферным явлениям и слабое противостояние процессам коррозии металла.

Полиэфирные порошковые краски – атмосферостойкие, механически прочные, стойкие к истиранию покрытия. Высокая адгезия полиэфирных составов позволяет наносить покрытие на все виды металлов, включая лёгкие сплавы. Хорошо изолируют электричество. Вступая в реакцию со щёлочью, слой покраски разрушается.

Особенности технологии нанесения порошковой краски и полимеризация

Нанесение порошковой краски проходит в три этапа:

Подготовка поверхности. Включает в себя удаление загрязнений и нанесение дополнительных конверсионных покрытий для повышения защитных свойств и долговечности.
Нанесение покраски в покрасочной камере с использованием установки.
Полимеризация в печи при высокой температуре.

Химическое обезжиривание металла под покраску является обязательным. Остатки масла, химикатов или капли влаги могут вызвать пятна с изменением цвета, проколы, раковины. Заготовка осматривается на предмет наличия острых кромок, заусенцев, наплывов от сварных швов и .

Необходимо очистить поверхность от ржавчины и пыли. Придание дополнительных свойств фосфатированием поверхности, хроматированием или пассивированием зависит от требований к покрытию.

Камера для нанесения оборудуется системой рекуперации, возвращающей микрочастицы в питатель.

Температура отвердения каждого вида краски указывается производителем в сопроводительных документах и, как правило, составляет 180–200 градусов. Под температурой полимеризации понимают температуру поверхности заготовки, а не температуру рабочего режима печи.

Отвердение покраски в полимеризационной камере рекомендовано проводить при сниженных температурах и длительных сроках. Это позволит увеличить твёрдость и избежать таких дефектов покрытия, как шагрень и потёки.

Массивные металлические изделия рекомендовано прогревать заранее, чтобы срока нахождения детали в печи хватило для окончательного отвердения. Не допускается наличие пыли в помещении. Транспортировать металлическое изделие с неостывшей покраской запрещено.