PL230057B1 - Sposób malowania proszkowego - Google Patents

Abstract

Sposób malowania proszkowego, w którym mocuje się elementy do malowania na zawieszce, po czym wprowadza się elementy do kabiny malarskiej, w której napyla się z pistoletów malarskich na elementy przemieszczane wzdłuż kabiny farbę proszkową, po czym wygrzewa się elementy z farbą proszkową, charakteryzujący się tym, że napylanie farby proszkowej prowadzi się w dwóch etapach, gdzie w etapie wstępnym napyla się farbę proszkową za pomocą pistoletów stacjonarnych umieszczonych z obydwu stron malowanych elementów, a w etapie właściwym napyla się farbę proszkową za pomocą pistoletów ruchomych w kierunku góra-dół i umieszczonych z obydwu stron malowanych elementów, stosując większe napięcie, natężenie i/lub prędkość wyrzutu farby z pistoletu niż w etapie wstępnym malowania.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób malowania proszkowego.

Malowanie proszkowe polega na nakładaniu naelektryzowanych cząstek farby proszkowej na powierzchnię przewodzącą malowanego elementu, zwykle wykonanego z metalu. Malowany element jest uziemiony, a cząstki farby w postaci suchej są nakładane przez pistolet elektrostatyczny o ładunku dodatnim lub ujemnym, w którym są elektryzowane do poziomu kilkudziesięciu kV i do 100 mikroamperów. Osadzona warstwa proszku, o rozmiarze cząstek zwykle od 40 do 100 mikrometrów, lub nawet powyżej 100 mikrometrów, utrzymuje się na powierzchni malowanego detalu dzięki siłom elektrostatycznym. Tak pokryte farbą elementy nagrzewa się do temperatury topnienia farby, zwykle od 140 do 200°C, co powoduje żelowanie (w temperaturze od 120 do 140°C) i polimeryzację (w temperaturze od 180 do 200°C) tworzywa proszku. Malowanie proszkowe, w porównaniu do innych technologii malowania, pozwala na wyeliminowanie rozpuszczalników i rozcieńczalników, wysokie wykorzystanie materiału malarskiego i dobre zabezpieczenie antykorozyjne pokrytych materiałów. Malowanie proszkowe można stosować do pokrywania farbą różnego rodzaju elementów, które w przedziale temperaturowym 140 do 200°C nie będą powodowały odkształceń malowanego przedmiotu.

W przypadku malowania elementów o skomplikowanym kształcie, przykładowo zawierających ostre krawędzie (takich jak profile okienne, profile systemów elewacji, słupki ogrodzeniowe, czy elementy karoseryjne) czy węzły łączeniowe (takie jak siatki ogrodzeniowe), występuje trudność w równomiernym pokryciu całego elementu.

Wskazanym byłoby, aby opracować sposób malowania elementów o skomplikowanym kształcie, który umożliwi:

- malowanie elementów umieszczonych blisko siebie (gęsto zawieszonych), celem zwiększenia wydajności czasowej kabiny do malowania proszkowego oraz zminimalizowania ilości farby proszkowej, która opada na dno kabiny z pustych powierzchni pomiędzy malowanymi elementami;

- skuteczne nakładanie farby proszkowej na elementy tak, aby dokładnie i równomiernie pokryć całą powierzchnię elementu, nie doprowadzając do zwiększenia grubości powłoki farby, utrzymując grubość powłoki na równomiernym poziomie w całym elemencie oraz nie pozostawiając miejsc niepokrytych farbą.

Przedmiotem wynalazku jest sposób malowania proszkowego, w którym mocuje się elementy do malowania na zawieszce, po czym wprowadza się elementy do kabiny malarskiej, w której napyla się z pistoletów malarskich na elementy przemieszczane wzdłuż kabiny farbę proszkową, po czym wygrzewa się elementy z farbą proszkową, charakteryzujący się tym, że napylanie farby proszkowej prowadzi się w dwóch etapach, gdzie w etapie wstępnym napyla się farbę proszkową za pomocą pistoletów stacjonarnych umieszczonych z obydwu stron malowanych elementów, a w etapie właściwym napyla się farbę proszkową za pomocą pistoletów ruchomych w kierunku góra-dół i umieszczonych z obydwu stron malowanych elementów, stosując większe napięcie, natężenie i/lub prędkość wyrzutu farby z pistoletu niż w etapie wstępnym malowania.

Korzystnie, pistolety ruchome ustawia się względem elementów tak, aby 1/3 długości L ich niezaburzonego strumienia farby od strony wylotu dyszy znajdowała się w środku odległości pomiędzy naprzeciwległymi pistoletami ruchomymi.

Korzystnie, w etapie właściwym stosuje się pistolety proste nachylone prostopadle względem profili oraz pistolety skośne nachylone pod kątem ostrym względem profili.

Korzystnie, prędkość przemieszczania się pistoletów ruchomych względem prędkości przemieszczania się malowanych elementów dobiera się tak, że w trakcie gdy pistolety wykonują pełen zakres ruchu góra-dół (2*h), malowane elementy przemieszczają się o więcej niż odległość (x2) równą x1*(n+1)/n, gdzie x1 to odległość pomiędzy pierwszym a ostatnim pistoletem ruchomym, a n to ilość pistoletów ruchomych.

Zastosowanie sposobu według wynalazku umożliwia:

- malowanie proszkowe wielu elementów zawieszonych blisko siebie, a tym samym wysoce efektywne wykorzystanie kabiny malarskiej i redukcję zużycia farby;

- powstawanie niewielkiej ilości farby proszkowej, która nie przywiera do elementów i która podlega degradacji pod wpływem tarcia, tracąc swoje właściwości użyteczne i trafiając jako pył do utylizacji;

- dokładne pokrycie farbą powierzchni elementu, również w załamaniach i zagłębieniach, eliminację występowania miejsc niepokrytych farbą;

- zwiększenie szczelności powłoki chroniącej element przed korozją;

PL 230 057 B1

- uzyskanie lepszego wykorzystania farby proszkowej podczas aplikowania na element poprzez efektywniejsze nakładanie, gdyż mniej ziarna spada do kabiny, a tym samym ziarna farby cyrkulujące w systemie podlegają mniejszej degradacji, poprzez mniejszą ilość pracy farby w obiegu systemu ziarno farby mniej się rozdrabnia, co zmniejsza ilość odpadu do utylizacji;

- możliwość stosowania do załadunku i rozładunku elementów na zawieszkach robota, co również eliminuje błędy ludzkie i w znacznym stopniu zmniejsza ilość braków;

- wzrost konkurencyjności cenowej produktów, ze względu na niższy koszt ich wytwarzania;

- uzyskanie wyższej jakości powłoki poprzez:

- wyeliminowanie możliwości pokrycia elementu zbyt grubą warstwą farby, co mogłoby doprowadzić do powstawania odprysków i korozji elementu;

- uzyskanie powłoki charakteryzującej się mała grubością, wysoką przyczepnością, wysoką gęstością farby oraz elastycznością, dzięki zastosowaniu odpowiednich, nowych parametrów procesu;

- uzyskanie powłoki cechującej się dużą twardością, wysoką odpornością na ścieranie, uszkodzenia mechaniczne oraz odwarstwianie od podłoża;

- uzyskanie powłoki o wymaganej gładkości i fakturze (połysk, mat) oraz barwie;

- uzyskanie powłoki wysoce odpornej na działanie wody, światła słonecznego, zmienność temperatur w granicach od -40°C do +60°C oraz inne czynniki atmosferyczne;

- uzyskanie powłoki bez zacieków i zmarszczeń (tj. o jednolitej rozlewności);

- uzyskanie powłoki o jednolitej grubości, nawet rzędu +/- 10 mikronów, bez efektu „pomarańczowej skórki”;

- uzyskanie powłoki jednolitej w miejscach łączeń elementów.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym:

Fig. 1 przedstawia schematycznie linię technologiczną do prowadzenia sposobu według wynalazku;

Fig. 2 przedstawia konfigurację pistoletów stacjonarnych w trakcie wstępnego etapu malowania;

Fig. 3 przedstawia konfigurację pistoletów ruchomych w trakcie etapu malowania właściwego;

Fig. 4A, 4B przedstawiają proces przemieszczania się elementu w trakcie malowania pistoletami ruchomymi.

Sposób według wynalazku jest prowadzony w linii technologicznej przedstawionej na fig. 1, w której na stanowisku 1 mocuje się elementy na zawieszkach, po czym wprowadza się je do kabiny malarskiej, w której napyla się na elementy farbę proszkową w etapie wstępnym 2 i etapie właściwym

3. Następnie elementy z napyloną farbą wprowadza się do kabiny grzewczej, w której następuje wygrzewanie 4 powodujące stopienie się farby i jej związanie z materiałem elementu. Proces wygrzewania 4 następuje w dwóch fazach. Pierwsza faza to żelowanie, gdy temperatura 140°C powoduje stopienie wierzchniej warstwy farby proszkowej z jednoczesnym jej wybłyszczeniem o bardzo wysokiej rozlewności. Ta wierzchnia warstwa jest bardzo płynna i pozwala na uwolnienie się powietrza i reszek wilgoci z warstwy przy podłożu metalu. Płynność tej warstwy jest bardzo istotna ponieważ odpowiada za szybkie zasklepienie się dziur powstałych podczas uwalniania się pęcherzyków powietrza. Druga faza to polimeryzacja farby proszkowej, gdy następuje zasadniczy proces wiązań chemicznych przy temperaturze do 200°C i odpowiednim czasie potrzebnym aby te wiązania się ukształtowały.

Przed malowaniem, elementy są zawieszane na odpowiednio dobranych do tych elementów zawieszkach. Przedstawiony tu proces malowania proszkowego umożliwia malowanie wielu elementów zawieszonych równolegle względem siebie, o ile tylko jeden z elementów nie przesłania innego elementu przed chmurą farby proszkowej.

Szczególnie trudne do pomalowania są ostre krawędzie lub węzły. Szereg zawieszonych równolegle względem siebie elementów może powodować zaburzenia pola elektrostatycznego, ze względu na zjawiska podobne jak występujące w klatce Faradaya. W dotychczas stosowanych rozwiązaniach stosowano ręczne malowanie trudnodostępnych miejsc, zwłaszcza krawędzi.

W sposobie według wynalazku możliwe jest dokładne, szczelne pokrycie całych elementów, zarówno na krawędziach czy węzłach jak i powierzchniach 5 płaskich, przy zastosowaniu dwuetapowego nanoszenia farby proszkowej, tak że we wstępnym etapie nanosi się, przy odpowiednio dobranych parametrach technologicznych, pierwszą warstwę farby, która ma osiąść przede wszystkim na krawędziach i węzłach, a w etapie właściwym nanosi się, przy odpowiednio dobranych parametrach technologicznych, farbę na całą powierzchnię elementu.

Wstępny etap malowania prowadzi się za pomocą pistoletów stacjonarnych 31A, 31B, to znaczy takich, które nie przemieszczają się w trakcie malowania, których przykładowa konfiguracja została

PL 230 057 B1 przedstawiona na fig. 2. Pistolety 31A, 31B mogą być zamontowane przy wejściu do kabiny malarskiej lub w odrębnej kabinie. Pistolety 31A, 31B są rozmieszczone naprzeciwko siebie po obydwu stronach kabiny, tak aby nanosić farbę z obydwu stron na elementy zawieszone na zawieszkach i przesuwające się względem pistoletów 31A, 31B wzdłuż kabiny.

Odległość dyszy pistoletów stacjonarnych od elementów może wynosić około 15 do 30 cm.

Stwierdzono, że korzystnym jest, gdy malowanie wstępne przeprowadzi się wprowadzając w kierunku elementu cząstki farby z ładunkiem o mniejszej kinetyce, a malowanie właściwe - z ładunkiem o większej kinetyce.

Przykładowo, w procesie malowania wstępnego można stosować cząstki farby naelektryzowane do poziomu 60 kV i 25 mikroamperów z kinetyką (tj. prędkością wyrzutu z pistoletu) 2,5 cm/s, natomiast w procesie malowania właściwego można stosować cząstki farby naelektryzowane do poziomu 100 kV i 40 mikroamperów z kinetyką (tj. prędkością wyrzutu z pistoletu) 3,4 cm/s.

Elementy z wstępnie napyloną farbą proszkową na krawędzie i węzły oraz ich okolice poddaje się następnie procesowi malowania właściwego, dla którego konfiguracja kabiny malarskiej przedstawiona została na fig. 3 w widoku z przodu.

W etapie malowania właściwego stosuje się ciąg pistoletów ruchomych 41A, 41B, to znaczy takich, które przemieszczają się w trakcie malowania w kierunku góra-dół w zakresie h nieznacznie większym od wysokości H pakietu elementów zawieszonych na zawieszkach. W szczególności, zakres h może być większy od wysokości H pakietu elementów o dwukrotność średnicy chmury farby proszkowej wydobywającej się z pistoletu, tak aby zapewnić skuteczne pomalowanie elementów u góry i u dołu.

Pistolety 41A, 41B są zamontowane wzdłuż ścian kabiny malarskiej. Pistolety 41 A, 41B są rozmieszczone naprzeciwko siebie po obydwu stronach kabiny, tak aby nanosić farbę z obydwu stron na elementy zawieszone na zawieszkach i przesuwające się względem pistoletów 41A, 41B wzdłuż kabiny.

Stosuje się dwa rodzaje pistoletów:

- pistolety proste 41 A, 41B, które mają dysze generujące strumień farby proszkowej o kształcie przypominającym płomień świecy w kierunku poziomym;

- pistolety skośne 42A, 42B, które mają dysze generujące strumień farby proszkowej o kształcie przypominającym płomień świecy w górę lub w dół pod kątem, przykładowo 30 stopni, względem poziomu.

Pistolety proste 41A, 41B są ustawione względem malowanych elementów tak, aby 1/3 długości L ich swobodnego strumienia od strony wylotu dyszy (tj. strumienia niezaburzonego przez elementy) znajdowała się w środku elementu 10.

Pistolety skośne mają zadanie skierowania strumienia farby (chmury) dokładnie w miejsca trudne do pokrycia i są nachylone pod kątem ostrym względem malowanych elementów 10.

Parametry napięciowo-prądowe i kinetyki ziarna są na wszystkich pistoletach ruchomych takie same.

Pistolety ruchome 41,42 mogą być umieszczone nieco dalej elementów niż pistolety stacjonarne 31, ponieważ, ich zadaniem jest dopełnienie pracy jaką wykonały pistolety stacjonarne.

W szczególności, odległość dyszy pistoletu ruchomego od elementu powinna wynosić około 1,5-krotności odległości stosowanej dla pistoletów stacjonarnych. W przedstawionym przykładzie, dla gdy odległość dyszy pistoletu stacjonarnego od elementu wynosi 50 mm, to odległość dyszy pistoletu ruchomego od elementu powinna wynosić 75 mm. Pistolety ruchome powinny przemieszczać się z prędkością ok. 30 cm/s.

W trakcie procesu malowania wstępnego oraz właściwego, elementy powinny poruszać się wzdłuż kabiny malarskiej z taką samą prędkością, korzystnie w zakresie od 0,8 m/min do 2,5 m/min.

Prędkość przemieszczania się pistoletów ruchomych względem prędkości przemieszczania się malowanego elementu powinna być tak dobrana, aby w trakcie gdy pistolety wykonują pełen zakres ruchu góra-dół, tj. przemieszczają się o odcinek 2*h, malowany element powinien przemieścić się nie więcej niż o odległość x2 równą x1*(n+1)/n, gdzie x1 to odległość pomiędzy pierwszym a ostatnim pistoletem, a n to ilość pistoletów. Fig. 6A przedstawia przykład prawidłowo dobranych parametrów (gdzie malowanie następuje równomiernie), a fig. 6B przedstawia przykład nieprawidłowo dobranych parametrów (gdzie malowanie następuje nierównomiernie, zbyt szybkie przesuwanie się malowanego detalu).

Claims (4)

1. Sposób malowania proszkowego, w którym mocuje się elementy do malowania na zawieszce, po czym wprowadza się elementy do kabiny malarskiej, w której napyla się z pistoletów malarskich na elementy przemieszczane wzdłuż kabiny farbę proszkową, po czym wygrzewa się elementy z farbą proszkową, znamienny tym, że napylanie farby proszkowej prowadzi się w dwóch etapach, gdzie w etapie wstępnym napyla się farbę proszkową za pomocą pistoletów stacjonarnych umieszczonych z obydwu stron malowanych elementów, a w etapie właściwym napyla się farbę proszkową za pomocą pistoletów ruchomych w kierunku góra-dół i umieszczonych z obydwu stron malowanych elementów, stosując większe napięcie, natężenie i/lub prędkość wyrzutu farby z pistoletu niż w etapie wstępnym malowania.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pistolety ruchome ustawia się względem elementów tak, aby 1/3 długości L ich niezaburzonego strumienia farby od strony wylotu dyszy znajdowała się w środku odległości pomiędzy naprzeciwległymi pistoletami ruchomymi.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w etapie właściwym stosuje się pistolety proste nachylone prostopadle względem profili oraz pistolety skośne nachylone pod kątem ostrym względem profili.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że prędkość przemieszczania się pistoletów ruchomych względem prędkości przemieszczania się malowanych elementów dobiera się tak, że w trakcie gdy pistolety wykonują pełen zakres ruchu góra-dół (2*h), malowane elementy przemieszczają się o więcej niż odległość (x2) równą x1*(n+1)/n, gdzie x1 to odległość pomiędzy pierwszym a ostatnim pistoletem ruchomym, a n to ilość pistoletów ruchomych.