Процессы нанесения покрытий с повышенной энергоэффективностью и экономией материалов

Когда речь идет о процессах нанесения покрытий и окраски, во всем мире цель одна: снизить себестоимость окрашенной детали. Это возможно, только когда требуемое качество поверхности и высокий уровень производительности достигаются с минимальным расходом материала и энергопотреблением.

Важным аспектом здесь является оптимизация всех этапов технологических операций.

Рисунок 1. Отправные точки для снижения себестоимости можно найти на протяжении всей последовательности технологических операций. Например, используя высокоскоростные центробежные распылители, можно увеличить эффективность переноса краски более чем на 90%. На фото: Sturm_Automotive. Источник: Sturm.

Нанесение покрытия представляет собой ключевую технологию, которая необходима для изготовления продукции практически во всех отраслях промышленности.

Покрытие металлических деталей и подложек обеспечивает соответствие изделия различным требованиям по функциональным, декоративным и тактильным свойствам и заданному качеству. Перед предприятиями и компаниями, выполняющими операции окраски, также стоят такие задачи как высокая экологическая безопасность и индивидуальный подход. В то же время, растущее конкурентное давление требует снижения удельной себестоимости окрашенной детали.

Существенным фактором в достижении этой цели является использование требуемых ресурсов (материалов и энергии) с максимально возможной эффективностью. Отправные точки для экономии ресурсов можно найти на протяжении всей последовательности технологических операций.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ: ОТ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ДО ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНОЙ ПРОВЕРКИ ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ

Качество и экономичность процессов нанесения покрытий зависит от оптимального взаимодействия между различными компонентами системы и самой краской. На сегодняшний день новые разработки в области численного моделирования позволяют практически воспроизвести все этапы процесса окраски. Например, входные и выходные характеристики предварительной обработки, применение пневматических, электростатических, безвоздушных и высокоскоростных систем окраски, воздушный поток в окрасочной камере, образование пленки, распыление, распространение растворителей и сушка, — все это можно представить в виде модели. Если используются правильные инструменты моделирования, процесс оказывается доступен и для небольших компаний как средство эффективного планирования процессов окраски и оптимизации существующих систем.

ОПТИМИЗАЦИЯ ОКРАСКИ

Благодаря использованию новых лакокрасочных систем зачастую можно снизить расход материалов.

Например, жидкие краски и порошковые эмали обеспечивают заданное качество покрытий с меньшим расходом. К порошковым эмалям, например, относятся так называемые системы "порошок на порошок", которые позволяют получить покрытие без энергоемкого поперечного сшивания. Новые системы также предлагаются для процессов окраски по влажному слою.

В дополнение к сокращению технологических циклов примерно на 20%, они также позволяют снизить суммарные производственные затраты и повысить производительность без ущерба для качества.

Покрытия, которые сушат или сшивают при низких температурах, также способствуют существенному снижению затрат.

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЕРЕНОСА И СНИЖЕНИЕ ПОТЕРЬ

Чтобы реализовать потенциал для экономии в процессе окраски, необходимо устранить возможные причины потерь, такие как избыточное распыление или потери, связанные со сменой цвета, в процессе нанесения и на линиях подачи краски. Зачастую это можно воплотить путем изменения некоторых характеристик системы.

Один подход включает повышение эффективности переноса путем использования факела распыла, который соответствует геометрии детали, а также электростатических краскопультов и распылителей с технологией предварительного распыления и щелевидным соплом. При выполнении автоматизированного нанесения покрытий рекомендуется использовать высокоскоростные центробежные распылители, с помощью которых можно увеличить эффективность переноса краски более чем на 90%.

Все большее значение приобретают системы подачи краски. Идеально подобранное оборудование позволяет избежать ошибок при нанесении покрытия, упростить и оптимизировать процессы и снизить себестоимость продукции.

Например, соответствующий сектор промышленности предлагает механические и электронные смесительные системы для 2-компонентных красок, которые все чаще применяются для покрытия металлических, пластмассовых и деревянных подложек. Они обеспечивают точное дозирование компонентов и однородное смешивание краски. Кроме того, смешивается только фактически необходимое количество материала. После окрашивания или изменения цвета промываются только те компоненты системы, которые фактически были покрыты материалом. Благодаря этому существенно снижаются потери краски и расход средств для промывки.

ОКРАСОЧНЫЕ И СУШИЛЬНЫЕ КАМЕРЫ – ОСНОВНЫЕ ПОТРЕБИТЕЛИ ЭНЕРГИИ

Остается актуальной тенденция к автоматизированному нанесению покрытий с использованием робототехники. И это неудивительно, поскольку кроме сокращения расхода материала, эта технология повышает воспроизводимость результатов окраски и снижает процент брака.

Автоматизированное нанесение покрытий приводит к положительным результатам, выражающимся в экономии средств, поскольку проще перейти с систем свежего/отработанного воздуха на рециркуляционный воздух для кондиционирования окрасочной камеры. Экономия энергии может достигать 60-70%.

Например, в окрасочных камерах для нанесения покрытий вручную можно снизить энергопотребление, если оптимизировать расход воздуха и точно отрегулировать его объем, а также рекуперировать тепло отработавшего воздуха. При обычной мокрой очистке на этапе распыления также потребляется значительное количество энергии и воды. Для экономии на этой стадии процесса можно использовать системы сухой очистки. Существуют различные решения. Они предполагают использование разных средств очистки, таких как щетки, электростатика, порошок и специальные картонные конструкции.

Кроме сушильных аппаратов, больше всего энергии при окраске потребляют процессы зачистки и устранения избытков распыления.

В процессе обычной сушки оптимизированный поток воздуха, проходящий через шлюзы и туннели, а также усовершенствованные нагреватели и системы утилизации отходящего тепла снижают потребление дорогостоящей энергии. Сушку инфракрасным излучением можно применять в качестве альтернативы или как дополнение, к тому же она подходит для термочувствительных деталей. Инфракрасное излучение проникает в материал и сушит слой краски изнутри. Это препятствует образованию пленки и пузырей на поверхности и ускоряет высыхание краски. Во многих случаях это позволяет ускорить сушку в процессе окраски.

Выбор подходящего процесса – это необходимое условие для обеспечения экономии материалов и энергоэффективности процесса нанесения покрытия с предельно низкими удельными затратами.

Выбор наиболее подходящего процесса, будь то жидкая окраска, порошковое покрытие, краски УФ-отверждения или их сочетание, зависит, помимо прочего, от изделий, которые предстоит окрашивать, а также от необходимого уровня качества и степени гибкости. И это окупается, если внимательно изучить процессы, которые использовались в течение нескольких лет или даже десятилетий, и сравнить их с альтернативными процессами.

Рисунок 2. Этот электростатический распылитель низкого давления приводится в действие встроенной турбиной. Она не обеспечивает только высокую эффективность переноса, но и снижает утомляемость оператора. На фото: Carlisle_RansFlex. Источник: Carlisle / Ransburg.

Рисунок 3. Численное моделирование позволяет воспроизвести все этапы процесса окраски. Сопла сушки для целевого подвода тепла обеспечивают быстрое высыхание толстостенных участков окрашенных деталей. На фото: Fraunhofer-IPA Simulation. Источник: Fraunhofer-IPA.

Рисунок 4. Если говорить об очистке, то преобладают тенденции к системам сухой очистки. Они предполагают использование различных средств, таких как щетки, электростатика, порошок и, как показано здесь, специальные картонные конструкции. На фото: Eisenmann E-Cube. Источник: Eisenmann.

Рисунок 5. Сушку инфракрасным излучением можно применять в качестве альтернативы или как дополнение, к тому же она подходит для термочувствительных деталей. Источник: Heraeus Noblelight. На фото: Heraeus Zylinder.

PAINTEXPO – ВЕДУЩАЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ ВЫСТАВКА, ПОСВЯЩЕННАЯ ТЕХНОЛОГИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПОКРЫТИЙ

PaintExpo охватывает всю последовательность процессов нанесения покрытий и представляет всесторонний обзор последних  разработок. Программа включает полный спектр технологий промышленных покрытий: системы и методы нанесения, сушка, автоматизация и транспортировка, краски, удаление лакокрасочного покрытия, очистка и предварительная обработка, технология защиты окружающей среды, подача воздуха, пневматическое оборудование, очистка отработавшего воздуха и сточных вод, утилизация, технологии измерения и испытания, контроль качества, вспомогательное оборудование, мелкосерийное производство, услуги, обучение и НИОКР. В ведущей международной выставке технологий промышленных покрытий примут участие почти все известные поставщики.

Всесторонняя программа позволит посетителям получить подробную информацию по интересующим вопросам и сравнить различные системы и процессы в одном месте.

www.paintexpo.com