Технології нанесення промислових ЛФМ: від підготовки до фінішного шару

Промислові лакофарбові матеріали (ЛФМ) — це повноцінний захист для металу, бетону та інших матеріалів. Покриття захищає від негативного впливу корозії, агресивних середовищ і передчасного зносу. Однак вкрай важливо правильно пофарбувати метал. Навіть найдорожча і високотехнологічна фарба буде марною, якщо її нанести неправильно.

Необхідно, щоб технологія нанесення ЛФП була суворо дотримана: від ретельної підготовки поверхні, яка часто залишається за кадром, до формування ідеального фінішного шару.

Цей процес — справжнє мистецтво, де кожна стадія критично важлива для довговічності покриття, і ми крок за кроком розберемо, як майстри досягають цього бездоганного результату. Наші фахівці підготували рекомендації, як пофарбувати метал, щоб покриття максимально довго зберігало свої властивості.

Класифікація методів нанесення ЛФМ

Після підготовки поверхні переходимо до вибору основного інструменту — способу нанесення ЛФМ. Давайте розглянемо, як правильно фарбувати залізо. 

Сьогодні прийнято використовувати такі способи:

• методи розпилення (пневматичне, безповітряне, комбіноване електростатичне розпилення);
• методи занурення (занурення);
• валкові та пензликові методи;
• електрофоретичне осадження.

Всі ці види фарбування металу мають свої переваги та недоліки, рекомендації щодо застосування. Нижче ми розглянемо кожен спосіб окремо, що дозволить вам підібрати ідеальний саме для вашого випадку.

Розпилення ЛФМ

Розпилення або фарбування металу пульверизатором — це найпоширеніший і найгнучкіший метод в промисловому фарбуванні, що дозволяє працювати з об’єктами практично будь-якої форми і розміру.

Як фарбувати металеві поверхні таким методом? Принцип один — рідкий лакофарбовий матеріал перетворюється на дрібнодисперсну хмару (аерозоль), яка направляється на поверхню. 

Відрізняється тільки спосіб створення цієї хмари:

• Пневматика (повітряна). Рідина подрібнюється за рахунок енергії стисненого повітря. Така технологія фарбування металу — це найтонше розпилення і високий клас фінішного покриття, але має низький КПМ (багато матеріалу втрачається).
• Безповітряне (аirless). Фарба продавлюється через вузьке сопло під дуже високим тиском (до 500 бар) і сама себе подрібнює. Таке правильне фарбування металу забезпечує високу швидкість роботи, ідеально для в’язких і товстошарових матеріалів.
• Комбіноване. Поєднує високий тиск і невеликий об’єм повітря. Дає баланс: швидкість Airless і якість фінішу пневматики.
• Електростатичне. Частинки фарби заряджаються, а об’єкт заземлюється. Як правильно фарбувати металеві поверхні? Частинки притягуються до поверхні, що дає максимальну економію (КПМ до 95%).

Давайте поговоримо не тільки про те, як правильно фарбувати метал, але і про плюси/мінуси цього методу.

Такі методи нанесення ЛФМ найчастіше використовуються для фарбування металевих конструкцій (мости, резервуари, трубопроводи, будівельна техніка), але також застосовуються для дерева, бетону і пластику. Тому якщо вам необхідне фарбування дерев’яних поверхонь, зверніть увагу на даний метод.

Однак критично важлива підготовка. Поверхня повинна бути очищена до необхідного ступеня (Sa 2.5 або St 3, найчастіше піскоструминне очищення) і знежирена.

Ця технологія нанесення ЛФМ починається з ґрунтувального шару, потім слідують проміжні і фінішні шари. При розпиленні важливо витримувати правильну відстань до поверхні (зазвичай 15-30 см) і дотримуватися перекриття факела (50%) для рівномірної товщини.

Фарбування методом занурення

Метод занурення (занурення) — це один з найстаріших і найбільш ефективних способів повного покриття виробу, включаючи його внутрішні порожнини і важкодоступні місця.

Коли використовуються такі способи нанесення ЛФМ, виріб цілком або його частина занурюється у ванну з рідким ЛФМ, де відбувається його змочування та адгезія.

5 етапів:

1. Підготовлений виріб (очищений, знежирений) закріплюється на конвеєрі.
2. З заданою швидкістю він занурюється в ємність з фарбою.
3. Через заданий час (для забезпечення необхідної товщини) виріб витягується.
4. Критичний етап — стікання надлишків фарби. Швидкість витягання повинна бути строго контрольованою, щоб мінімізувати патьоки і нерівномірність.
5. Виріб відправляється на сушку (полімеризацію).

Види занурення

Виділяють такі види нанесення ЛФМ зануренням:

1. Просте занурення. Використовується для менш відповідальних покриттів або для первинної консервації.
2. Занурення з вібрацією. Застосовується для виробів складної форми; вібрація допомагає вигнати повітряні бульбашки з порожнин.
3. Комбіновані методи. Наприклад, занурення з подальшим центрифугуванням для видалення надлишків.

Переваги та недоліки занурення

Плюси:

• Гарантоване фарбування прихованих і важкодоступних зон.
• Ідеально для конвеєрного виробництва дрібних і середніх партій.
• Мінімальні втрати матеріалу (КПМ близький до 100%).

Недоліки:

• Фарба стікає, і нижня частина виробу може отримати більш тонке покриття.
• Ризик дефектів у ванні — пил, бруд, зміна в’язкості фарби у ванні впливають на всю партію.
• Обмеженість кольором — вся ванна має один колір; зміна кольору вимагає повного очищення та заміни.

Застосування від підготовки до фінішу

Ця технологія фарбування металевих конструкцій має такі особливості:

1. Для яких поверхонь. Дрібні та середні металеві деталі, сітки, рами, корпуси, які вимагають повного антикорозійного покриття (наприклад, елементи кріплень, автозапчастини).
2. Підготовка. Обов’язкові багатостадійне очищення і фосфатування (пасивація), оскільки якість покриття повністю залежить від чистоти поверхні.
3. Нанесення. Головне — контроль в’язкості фарби у ванні і швидкості вилучення. Після стікання (що може займати час) виріб відправляється в піч або камеру для полімеризації.

Тому, вибираючи технології фарбування металу, враховуйте ці особливості.

Валкове нанесення ЛФМ

Валкова технологія нанесення лакофарбових покриттів — це високопродуктивний, економічний і дуже точний спосіб, призначений майже виключно для плоских або рулонних матеріалів.

Рідкий ЛФМ переноситься на оброблювану поверхню за допомогою одного або декількох обертових валків. Це як промисловий принтер для фарби.

Технологія фарбування металоконструкцій:

• Фарба подається в дозуючу систему (наприклад, в зазор між дозуючим і наносячим валком).
• Наносячий валок забирає строго відміряну кількість фарби і передає її на рухомий плоский матеріал (лист металу, деревна плита).
• Існують прямі (обертання валка в той же бік, що і матеріал) і зворотні (обертання валка назустріч матеріалу) системи, останні використовуються для отримання більш товстого шару.

Плюси і мінуси

Таке нанесення лакофарбових покриттів має наступні переваги:

• Можна контролювати товщину шару з точністю до мікрометрів.
• Втрати матеріалу мінімальні, КПМ близький до 100%.
• Ідеально для масового виробництва, де матеріал подається безперервно (рулонний метал).

Ці способи нанесення фарби мають і певні недоліки:

• Підходить тільки для плоских або рулонних (coil-coating) матеріалів.
• Висока вартість обладнання.
• Валкові лінії — це великі, складні і дорогі комплекси.
• Потрібне ретельне очищення валків при зміні кольору або типу ЛФМ.

Застосування валкового методу від підготовки до фінішу

Для яких поверхонь підходить? Рулонний метал (для виробництва профнастилу, сендвіч-панелей), деревні плити (МДФ, ДВП), скло. Тобто, якщо вам необхідне фарбування дерев’яних поверхонь, то спосіб також підійде.

Поверхня повинна бути ідеально рівною і очищеною. У виробництві рулонного металу підготовка включає багатоступеневе промивання і пасивацію (часто хромування).

Важливо контролювати швидкість руху матеріалу і зазор між дозуючими валками, який і визначає товщину шару. Після нанесення матеріал негайно відправляється в високотемпературну піч для швидкої полімеризації.

Як бачите, технологія нанесення покриттів досить поширена і дозволяє досягати потрібних результатів.

Електрофоретичне осадження (катафорез/анафорез)

Електрофорез (ЕФО), а точніше його різновид катафорез, є золотим стандартом у первинному (ґрунтувальному) фарбуванні в автомобільній і машинобудівній промисловості, де потрібний максимальний антикорозійний захист.

Такі методи нанесення фарби передбачають використання електрофорезу — рух заряджених частинок в електричному полі.

Як пофарбувати оцинковану поверхню або іншу цим способом?

1. Ванна. Виріб (майбутній катод) занурюється у ванну з водним розчином ЛФМ, де частинки фарби мають позитивний заряд.
2. Осадження. Під дією постійного електричного струму частинки фарби притягуються до виробу (катоду) і осідають на ньому.
3. Ефект висихання. При контакті з металом частинки втрачають заряд, і плівка фарби стає водонерозчинною. Це дозволяє отримувати рівномірне покриття, навіть якщо виріб має складну форму (фарба осідає до тих пір, поки електричне поле не ослабне, гарантуючи рівномірність).
4. Промивання і сушіння. Виріб промивається демінералізованою водою і відправляється в піч для полімеризації.

Переваги та недоліки осадження

Як правильно пофарбувати металеву поверхню? Важливо враховувати плюси і мінуси.

Позитивні особливості:

• Шар фарби має майже однакову товщину по всій поверхні, включаючи порожнини і краї.
• Водорозчинні матеріали забезпечують відмінну адгезію і захист.
• Водна основа ЛФМ (мінімум розчинників).

Така технологія полімерного фарбування користується популярністю.

Але є й недоліки:

• Обладнання для ЕФО — це складний, дорогий комплекс із системами фільтрації та ультрафільтрації.
• Зазвичай використовується тільки для нанесення ґрунтувальних шарів, а не фінішних.
• Необхідний постійний контроль температури, pH, в’язкості та напруги струму.

Рекомендації щодо застосування

Якщо замислюєтеся, як правильно пофарбувати метал, то зверніть увагу, що цей метод підходить для таких виробів:

• автомобільні кузови;
• сільськогосподарська техніка;
• корпуси побутової техніки;
• радіатори опалення;
• будь-які вироби, що вимагають максимального захисту від корозії.

Цей метод, як і технологія порошкового фарбування металу, передбачає правильну підготовку. Обов’язкові найвищі стандарти очищення і знежирення, а також фосфатування або цирконіювання для підготовки поверхні до прийняття електричного заряду.

Як вибрати метод нанесення ЛФМ

Вибір методу фарбування — будь то технологія фарбування дерев’яних виробів або технологія порошкового фарбування — важливе завдання.

Наші експерти рекомендують аналізувати шість ключових параметрів, щоб знайти оптимальний баланс між якістю, швидкістю і вартістю.

1. Розмір і форма виробу. Великі конструкції вимагають швидкісного безповітряного розпилення. Складні деталі і порожнини — занурення або електрофорезу. Плоскі матеріали — валкового нанесення.
2. Вимоги до якості покриття. Для бездоганного декоративного фінішу підійде пневматичне розпилення. Для максимального антикорозійного захисту в складних місцях — електрофорез або електростатика.
3. Обсяги виробництва. Масовий конвеєрний випуск вимагає автоматизованих методів: валкового, занурення або електрофорезу. Індивідуальні роботи виконуються ручним розпиленням.
4. Бюджет на обладнання. Найнижчі інвестиції потрібні для пензля/валика або простого розпилення. Найвищі — для складних ліній електрофорезу і валкового нанесення.
5. Екологічні вимоги. Для мінімізації втрат і викидів (підвищення КПМ) варто вибирати електростатичне розпилення або ЕФО (на водній основі).
6. Тип ЛФМ. В’язкі та товстошарові матеріали вимагають безповітряного розпилення. Тонкоплівкові декоративні краще наносити пневматикою.

Орієнтуючись на наші рекомендації, ви зможете підібрати оптимальний метод, як пофарбувати металеву поверхню.

Часто задавані питання

У цьому розділі ми зібрали швидкі відповіді на найпоширеніші питання, які виникають при виборі технології фарбування.

Який метод нанесення ЛФМ найекономічніший?

Найекономічнішими є методи з максимально високим коефіцієнтом перенесення матеріалу (КПМ) — електростатичне розпилення (до 95%) і валкове нанесення/занурення (втрати мінімальні).

Який метод дає найякісніше покриття?

З точки зору гладкості і декоративного вигляду, найкращу якість дає пневматичне і комбіноване розпилення. З точки зору рівномірності товщини і антикорозійного захисту (особливо в порожнинах), лідирує електрофоретичне осадження (катафорез).

Який метод найпродуктивніший?

Для плоских поверхонь — валкове нанесення. Для об’ємних конструкцій — безповітряне розпилення (за рахунок високої швидкості подачі матеріалу).

Які методи нанесення найекологічніші?

Найбільш екологічними вважаються методи, що використовують ЛФМ на водній основі і дають мінімальні втрати: електрофоретичне осадження (ЕФО) і електростатичне розпилення.

Чи можна комбінувати різні методи нанесення на одному виробі?

Так, це поширена практика. Наприклад, автомобільний кузов спочатку ґрунтують методом електрофорезу (для захисту порожнин), а потім наносять фінішні шари пневматичним або комбінованим розпиленням.