Prášková barva tribostatická – metoda tribostatického lakování

Práškové lakování pomocí tribostatického nabíjení je důstojnou a bezpečnou alternativou ke klasickému způsobu nanášení práškové barvy elektrostatickou metodou. Použití tribostatického rozprašovače má však nejen své výhody, ale i vlastnosti.

Základem tribostatické metody je použití tření, které vytváří přirozenou elektrifikaci částic práškové barvy, čímž dochází k jejich setrvání na povrchu lakovaného předmětu bez použití elektřiny. To nejen snižuje náklady na proces lakování, ale také eliminuje riziko požáru v důsledku náhodné jiskry.

Nejčastěji se prášková barva nanáší pomocí tribostatického nabíjení při lakování výrobků složitých tvarů z důvodu zlepšeného pronikání práškové směsi do těžko dostupných rohů oproti elektrostatickému způsobu. V tomto případě se barva nanáší v silnější a stabilnější vrstvě.

Tribostatické barvení se provádí pomocí stříkací pistole. Jedná se o systém, ve kterém je prášková barva přiváděna do nabíjecí trubice pomocí stlačeného vzduchu. Molekuly barvy dostávají elektrostatický náboj jako výsledek tření materiálů o sebe. V nabitém stavu částice vstupují do rozprašovací trubice, ze které jsou nanášeny na povrch.

Ve skutečnosti je metoda tribostatického nabíjení jednou z možností elektrostatického lakování, avšak bez použití externího zdroje napětí. K nabíjení molekul práškové směsi dochází přirozeně, během elektrifikace uvnitř komory zbraně.

Mezi výhody technologie tribostatického lakování patří:

• snížení nákladů na lakování – díky vyřazení elektřiny z procesu;
• zvýšená bezpečnost práce – konstrukční vlastnosti zbraně eliminují výskyt jisker, proto zmizí hrozba vznícení hořlavého materiálu;
• kvalita nátěru – nástřik touto metodou se nanáší v silnější vrstvě a částice barvy snadno pronikají do těžko dostupných míst výrobků, rovnoměrně rozmístěných po povrchu.

Se všemi těmito výhodami se může konečný výsledek barvení lišit od požadovaného. K tomu dochází, když jsou vlastnosti a nuance procesu tribostatického nástřiku barvy podceněny. Počínaje složením směsi barvy, materiálem použitým k výrobě pistole a konče úrovní vlhkosti v místnosti může každý parametr výrazně ovlivnit kvalitu vrstvy.

Vlastnosti tribostatického práškového lakování

Tribostatická metoda je založena na statickém náboji práškových částic v důsledku interakce dielektrických povrchů v třecí zóně speciální komory stříkací pistole. Kvůli heterogenní struktuře dielektrických materiálů se může stupeň nabití částic ve stejném složení nátěru lišit.

Stav, parametry a hodnoty elektrifikace ovlivňuje několik faktorů:

• typ a struktura dielektrického povrchu;
• délka a průměr kanálu pistole, ve kterém dochází k nabíjení;
• rychlost pohybu a fyzikální hustota práškové barvy vstupující do tribostatického systému;
• druh látek, ze kterých jsou práškové suroviny vyrobeny;
• vlhkost a okolní teplota;
• tvar trysky použité v tribostatickém atomizéru;
• vzdálenost postřiku.

Nabíjecí potenciál lze zvýšit změnou interagujících materiálů. Prášková barva, která má větší dielektrickou hodnotu než má materiál trubice, získává kladný náboj na vnějším povrchu částice. Jeho vnitřní část přitom získává negativní typ náboje.

Při použití barev na bázi polárních polymerů pro tribostatický rozprašovač je dosaženo maximální hodnoty elektrifikace ve srovnání s nepolárními práškovými barvami. Zároveň neexistuje symetrie v uspořádání nábojů a těžiště plus a mínus v nábojích se neshodují, což přispívá k elektrifikaci.

Stupeň nebezpečí výbuchu, ke kterému dochází při tribostatickém nabíjení, závisí také na vyváženosti parametrů. Uvedením práškové barvy do elektrifikovaného stavu existuje možnost, že při výstupu ze stříkací pistole exploduje. Kromě výše uvedených faktorů, které přímo ovlivňují náboj, jsou důležité i fyzikální vlastnosti.

Patří mezi ně získaný stupeň elektrifikace proudění, rychlost jeho pohybu a také síla stříkání, se kterou je prášková barva na povrch nanášena. Za důležité jsou považovány také parametry digestoře a větrání v místnosti.

Metodou tribostatického nabíjení práškových barev se rozlišuje materiál použitý k výrobě výrobků. Kovové a nekovové předměty by měly být natřeny odlišně. Při lakování nekovových povrchů se nabíjí pouze trubice instalací kovových pružin do hadice. V opačném případě se nekovová trubice a předmět určený k lakování nabíjejí pomocí elektrody.

Práškové lakování se poprvé objevilo v Německu v 1950. letech minulého století. V té době bylo patentováno několik technologií pro potahování kovových výrobků elektrostaticky nabitými částicemi. V dnešní době se lakování kovů provádí pomocí epoxidových, polyesterových nebo epoxypolyesterových materiálů pomocí termosetových nebo termoplastických metod. Nejprve kovový povrch prochází mechanickou a chemickou přípravou. Poté se ve speciální komoře díly lakují práškovou kompozicí pomocí elektrostatických, tribostatických nebo jiných metod.

Druhy práškových barev

Podle způsobu tvorby ochranného a dekorativního filmu se práškové barvy dělí na 2 typy. Termosetové barvy a laky obsahují tužidla: při zahřátí dochází k reakci mezi chemickými skupinami, v důsledku čehož se prášek šíří a polymeruje. Takové kompozice obsahují epoxidovou pryskyřici, polyesterové směsi, akryl a polyuretan. Materiály se podle technologie pečou a vytvrzují pouze jednou. Termosetový povlak je odolný vůči teplu a chemikáliím.

Druhy práškových barev

UV práškové barvy zahrnují fotopolymerizovatelné materiály s chemickým fotoiniciátorem. Ten okamžitě reaguje na ultrafialovou energii, což vede k vytvrzení nebo zesítění. UV prášek taje před vytvrzením 1-2 minuty při teplotě 110-130 °C. Termoplastické barvy, skládající se z PVC, plastů a polyamidů, se používají k potahování drátů a podobných výrobků, které se při dokončování neustále pohybují. Takové měkké a elastické povlaky se nanášejí ve fluidní vrstvě.

Existují 3 hlavní typy práškových barev na základě jejich chemického složení.

1. Epoxid. Díky odolnému složení poskytují dobrou ochranu proti rzi. Odolný vůči chemickým rozpouštědlům a vlhkosti, ale při vystavení ultrafialovému světlu se může zhoršit.
2. Polyester. Nemají pigment a nebojí se UV paprsků. Mohou odolat působení chemických rozpouštědel, ale jsou toxické.
3. Epoxy-polyester. Střední možnost mezi prvními dvěma typy. Netoxický, odolný proti UV záření a nárazuvzdorný. Mezi nevýhody patří nízká odolnost vůči rozpouštědlům a vlhkosti.

Uretany jsou podobné polyesterům. Jsou odolné, hladké, odolné proti korozi a chemikáliím. Tyto materiály se používají pomocí unikátní technologie k nátěru palivových nádrží, klimatizací, zemědělské techniky, dveřního kování a kol automobilů.

Jaké jsou výhody a nevýhody práškových barev

Práškové lakování se nanáší ekonomicky. Optimální množství prášku elektrostaticky přilne k povrchu lakovaného dílu.

Přebytečné částice, které odpadnou, nepřijdou nazmar – jsou shromážděny a znovu použity.

Prášková barva neobsahuje rozpouštědla, proto není potřeba provádět opatření k odstranění toxických výparů z uzavřeného pracovního prostoru. Technologie nanášení barev a laků je velmi jednoduchá. Po zvládnutí pravidel práce se speciálním nástrojem bude suchá malba mnohem rychlejší než tradiční malba. Suchá barva po nanesení schne podle technologie za pouhých 0,5 hodiny.

Ekonomické ztráty z malování

Práškové materiály jsou výrazně méně porézní než materiály ředěné rozpouštědlem. Poskytují dobrou ochranu kovových částí před nárazy a rzí. Většina úprav suchých barev odolá účinkům různých vnějších faktorů, včetně ultrafialových paprsků, tepla a mrazu.

Práškové barvy jsou šetrné k životnímu prostředí. Jejich organické sloučeniny nepoškozují lidské zdraví a životní prostředí. Při použití takového materiálu nedochází k znečištění vzduchu v dílně a riziko požáru zcela chybí.

Práškové barvy a laky mají také své nevýhody:

• díly se dokončují pouze speciálním zařízením v uzavřené místnosti;
• není technicky možné změnit barvu a odstín prášku;
• pokud je na kovovém povrchu škrábanec nebo tříska, budete muset výrobek zcela přelakovat nebo odstranit vadu speciálním fixem;
• Protože se barva nanáší při teplotě přibližně 200 °C, lze ji použít pouze k povrchové úpravě předmětů, které snesou vysoké teploty.

Navíc při nanášení prášku na součást složitého tvaru mohou nastat technické potíže – vnitřní rohy nemusí být natřeny.

Příprava povrchu pro lakování

Před nástřikem práškové barvy je výrobek předpřipraven mechanickými a chemickými metodami. První stupeň odstraňuje nečistoty, starý nátěr a rez. Tyto práce jsou prováděny abrazivní metodou – bruskou, pískovačem nebo jiným nástrojem. Poté se provádí chemická příprava. Povrchy dílu jsou odmaštěny, leptány, fosfátovány a omyty vodou. Jsou také ošetřeny konverzní vrstvou, pasivovány a vysušeny.

Způsoby nanášení prášku

Mezi několika způsoby nanášení prášku na povrch získaly největší oblibu elektrostatické a tribostatické lakování.

Elektrostatický

Elektrostatický způsob nanášení barvy

Nejběžnějším způsobem nanášení práškové barvy na kovové předměty je použití elektrostatické pistole. Tento nástroj pracuje se stlačeným vzduchem a používá vysokonapěťovou elektrodu k nabíjení prášku na výstupu. Předmět, který má být natřen, je uzemněn, aby se zajistilo, že na něm částice prášku ulpívají. Elektroda pistole má obvykle zápornou polaritu a součást má kladnou polaritu. Pro konečnou úpravu kovových povrchů nylonovými prášky jsou polarity obrácené. I když je elektrostatická metoda nejoblíbenější, má nevýhodu – mezi lakovanými prvky a pistolí se vyskytuje vysoké napětí, takže kvůli faktoru Faradayovy klece je obtížné potahovat kov v prohlubních.

Tribostatický

Tribostatická metoda lakování

Druhou nejoblíbenější metodou je metoda tribostatická. Stejně jako v prvním případě je prášek čerpán stlačeným vzduchem, ale u této metody dochází k náboji v důsledku třecího kontaktu mezi vnitřkem pistole a částicemi prášku. Podle technologie se z barvy oddělují elektrony, jejichž mikročástice se po získání kladného náboje přitahují k substrátu. Protože mezi nástrojem a obrobkem není žádné elektrostatické pole, faktor Faradayovy klece se vyrovná a částice se dostanou do zapuštěných částí. Tato technologie se používá méně často než elektrostatická technologie. Faktem je, že rychlost lakování tribostatickou pistolí je relativně nižší. Kromě toho lze tímto způsobem nabíjet pouze část práškových kompozic, které však nevyžadují zdroj vysokého napětí.

Aplikace práškového laku na kov

Na očištěnou část se nastříká prášek. Při nanášení práškové barvy se částice elektricky nabíjejí z vnějšího zdroje nebo vzájemným třením. Elektrické pole přenáší mikročástice na produkt s opačným nábojem. Neusazené částice jsou pomocí technologie zachyceny ve speciální komoře, poté jsou znovu použity. Díl s barvou nalepenou na povrchu je transportován do polymerační komory k vypálení. V druhém případě se prášková vrstva přemění na vysoce kvalitní monolitický povlak.

Aplikace práškového laku na kov

Při vytváření povlaku se prášková barva zahřívá, taví a stává se monolitickou. Nakonec se v důsledku ochlazení termoplastických materiálů nebo vytvrzení termosetových analogů vytvoří velmi pevný film. Přeměna barvicí látky probíhá ve 3 fázích. V důsledku tavení prášek kondenzuje. Z viskózní tekoucí látky se vytvoří monolitická vrstva. Dokončený produkt je smáčen roztaveným polymerem, což má za následek silný, tvrdý a odolný povlak. V současné době se ochrana kovů práškovým lakováním provádí v Moskvě a mnoha dalších městech v Rusku.