PL234275B1 - Sposób malowania proszkowego ocynkowanych ogniowo elementów stalowych - Google Patents

Abstract

Sposób malowania proszkowego stalowych elementów ocynkowanych ogniowo, w którym przygotowuje się elementy do malowania, wprowadza się elementy do kabiny malarskiej, w której napyla się na elementy farbę proszkową, po czym wygrzewa się elementy z farbą proszkową, charakteryzujący się tym, że przygotowuje się elementy do malowania w ten sposób, że poddaje się je śrutowaniu za pomocą śrutu kwasoodpornego z dodatkiem preparatu emulgującego, po czym poddaje się oczyszczone elementy wygrzewaniu odgazowującemu w temperaturze wygrzewania od 140 do 160°C w czasie niezbędnym do osiągnięcia tej temperatury wygrzewania w całej objętości elementu.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób malowania proszkowego ocynkowanych ogniowo elementów stalowych.

Wyroby stalowe często ulegają fizycznemu zużyciu podczas ich użytkowania, gdyż nieustannie podlegają działaniu takich czynników jak czynniki mechaniczne, cieplne, chemiczne, elektrochemiczne, mikrobiologiczne i inne. Przy wzajemnym odziaływaniu tych czynników w materiałach zachodzą reakcje prowadzące do korozji. Jednym ze skutecznych sposobów ochrony stali przed korozją jest jej cynkowanie ogniowe.

Szczególnie korzystny sposób cynkowania ogniowego przedstawiono w polskim opisie patentowym 219 297. Polega on na tym, że wyroby stalowe poddaje się kolejno kąpieli odtłuszczającej, kąpieli trawiącej, płukaniu, kąpieli topnikowej, suszeniu w piecu i kąpieli cynkowej, przy czym kąpiel topnikową prowadzi się w temperaturze od 40°C do 50°C i w czasie do 10 minut w roztworze zawierającym 25-50% wagowych chlorku amonu, 50-75% wagowych chlorku cynku oraz środek zwilżający, który stanowi alkohol tłuszczowy etoksylowany 4 molami tlenku etylenu, dodany w ilości od 0,01% do 0,05% wagowych roztworu. Dzięki takiemu sposobowi uzyskano znaczne zmniejszenie napięcia powierzchniowego i wzrost intensywności działania trawiącego topnika, co poprawiło pokrycie roztworem topnika wytrawionego elementu przeznaczonego do cynkowania, a tym samym uzyskanie dokładniejszego pokrycia powłoką elementu cynkowanego.

W celu dalszego zwiększenia trwałości ocynkowanych elementów, jak również nadania im odpowiednich właściwości estetycznych, wskazane jest pomalowanie tych elementów. Jednym ze znanych procesów malowania jest malowanie proszkowe.

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.

Istnieją jednak trudności w zastosowaniu standardowych procesów malowania proszkowego do malowania elementów ocynkowanych ogniowo, zwłaszcza elementów ze stali reaktywnych, na których w celu odpowiedniego zabezpieczenia stosuje się grube powłoki cynkowe, nawet stosując zoptymalizowane procesy cynkowania takie jak przedstawione w opisie patentowym 219 297.

Trudności te powodują, że powłoka farby proszkowej nie przylega dobrze do powierzchni ocynkowanego elementu oraz/lub powstaje powierzchnia o dużej chropowatości, co powoduje, że konieczne jest stosowanie dużej ilości farby w celu wykonania grubej powłoki. Skutkuje to znacznym zwiększeniem kosztów procesu w porównaniu do malowania innych elementów, gdzie można stosować cieńsze powłoki.

Celowym byłoby więc opracowanie technologii malowania proszkowego stalowych elementów ocynkowanych ogniowo, która umożliwiłaby optymalizację parametrów procesu i uzyskanie cienkiej warstwy farby proszkowej na malowanym elemencie.

Przedmiotem wynalazku jest sposób malowania proszkowego stalowych elementów ocynkowanych ogniowo, w którym przygotowuje się elementy do malowania, wprowadza się elementy do kabiny malarskiej, w której napyla się na elementy farbę proszkową, po czym wygrzewa się elementy z farbą proszkową, charakteryzujący się tym, że przygotowuje się elementy do malowania w ten sposób, że poddaje się je śrutowaniu za pomocą śrutu kwasoodpornego z dodatkiem preparatu emulgującego, po czym poddaje się oczyszczone elementy wygrzewaniu odgazowującemu w temperaturze wygrzewania od 140 do 160°C w czasie niezbędnym do osiągnięcia tej temperatury wygrzewania w całej objętości elementu.

PL 234 275 B1

Korzystnie, wygrzewa się elementy z farbą proszkową w dwóch fazach, przy czym w pierwszej fazie prowadzi się żelowanie w temperaturze do 140°C doprowadzając do stopnienia i wybłyszczenia wierzchniej warstwy farby proszkowej, po czym w drugiej fazie prowadzi się polimeryzację farby proszkowej w temperaturze do 200°C doprowadzając do ukształtowania wiązań chemicznych składników farby proszkowej.

Zastosowanie sposobu według wynalazku umożliwia:

- malowanie proszkowe stalowych elementów ocynkowanych o równomiernej powłoce cynkowej;

- uzyskanie cieńszej i szczelnej powłoki farby proszkowej;

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

- zwiększenie szczelności powłoki chroniącej malowane elementy przed korozją;

- uzyskanie lepszego wykorzystania farby proszkowej podczas aplikowania na detal poprzez efektywniejsze nakładanie;

- uzyskanie wyższej jakości powłoki poprzez:

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

- 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 jednolitej - bez zacieków i zmarszczeń, o jednolitej grubości (nawet rzędu +/-10 mikronów);

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

- uzyskanie cieńszej warstwy powłoki, powodujące oszczędność surowców;

- eliminację możliwości nałożenia zbyt grubej powłoki, powodującej powstawanie odprysków, w miejscu których następnie pojawia się korozja;

- uzyskanie powłoki odpornej na odwarstwianie się od podłoża;

- uzyskanie powłoki odpornej na działanie roztworu NaCI (składnik soli drogowej);

- uzyskanie powłoki odpornej na działanie substancji agresywnych;

- uzyskanie powłoki odpornej na działanie atmosfery nasyconej parą wodną;

- uzyskanie powłoki odpornej na działanie mgły solnej;

- uzyskanie powłoki odpornej na działanie sztucznych czynników atmosferycznych (również promieniowanie UV);

- eliminacja z procesu malowania rozpuszczalników i rozcieńczalników wyklucza narażanie pracowników na pracę w toksycznych oparach, pozytywnie wpływa na środowisko naturalne.

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

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

Sposób według wynalazku jest prowadzony w linii technologicznej przedstawionej na Fig. 1.

Ocynkowane elementy stalowe wprowadza się na stanowisko śrutowania (omiatania) (1), na którym oczyszcza się ocynkowaną powierzchnię elementów za pomocą mieszaniny śrutu kwasoodpornego i preparatu emulgującego. Śrut kwasoodporny stosuje się ze względu na jego wysoką trwałość oraz brak mikrowytrąceń będących potencjalnymi źródłami korozji. Preparat emulgujący służy do usuwania zanieczyszczeń (głównie tłuszczy) zarówno z powierzchni ocynkowanego elementu, jak i samego śrutu, co zwiększa czas przydatności śrutu do użycia. Stosować można przykładowo preparat ULTIMATE firmy PantaTec (Bad Oeynhausen, Niemcy). Dzięki śrutowaniu uzyskuje się wyrównanie i rozwinięcie powierzchni śrutowanych elementów, co skutkuje znacznie lepszą przyczepnością do ocynkowanego podłoża nakładanej warstwy farby.

Następnie oczyszczone elementy wprowadza się do pieca, w którym prowadzi się wygrzewanie odgazowujące (2), o temperaturze od 140 do 160°C i w czasie potrzebnym do osiągnięcia ww. temperatury w całej masie przedmiotu. W tym czasie następuje ustabilizowanie parametrów powłoki cynkowej, uwalnianie się lotnych związków chemicznych i organicznych, tłuszczy oraz wilgoci. Pozwala to na wyrównanie powłoki cynkowej i jej większą stabilność w trakcie późniejszych etapów, zwłaszcza wygrzewania po naniesieniu farby proszkowej. Wygrzane elementy pozostawia się do ostygnięcia.

PL 234 275 B1

Czas wygrzewania uzależniony jest od łącznej masy malowanego przedmiotu i jego powłoki cynkowej. Czas ten może być ustalany poprzez ustalenie charakterystyk (wykresów) temperatury przedmiotu odgazowywanego przy użyciu specjalnego rejestratora temperatury przy wygrzewaniu pierwszych elementów, a następnie powtarzany dla wygrzewań kolejnych partii części.

Następnie elementy wprowadza się do kabiny malarskiej, w której napyla się (3) farbę proszkową (przeznaczoną do nakładania na powierzchnie cynkowane ogniowo) metodą elektrostatyczną. Napylana farba proszkowa powinna mieć temperaturę polimeryzacji nie przekraczającą 200°C. 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 do 140°C powoduje stopienie wierzchniej warstwy farby proszkowej z jednoczesnym jej wybłyszczeniem. W tym czasie warstwa farby jest bardzo płynna co pozwala na uwolnienie się powietrza, resztek wilgoci i innych związków lotnych z warstwy cynku na metalu. Płynność tej warstwy jest również bardzo istotna gdyż odpowiada za szybkie zasklepienie się dziur powstałych podczas uwalniania się pęcherzyków gazów. 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.

Dzięki temu, że przed malowaniem proszkowym elementy zostały dokładnie oczyszczone w procesie śrutowania (1) oraz wygrzane w procesie wygrzewania odgazowującego (2), powłoka cynkowa zachowuje się stabilnie w trakcie procesu wygrzewania (4) farby proszkowej (nie uchodzą z niej gazy), a zatem powierzchnia farby proszkowej pozostaje równomierna i prawidłowo przylega do ocynku.

Przykładowo, na zdjęciu na Fig. 2A przedstawiono powierzchnię elementu malowanego proszkowo, który poddano standardowemu cynkowaniu ogniowemu, a na Fig. 2B przedstawiono powierzc hnię elementu malowanego proszkowo, który poddano śrutowaniu i wygrzewaniu odgazowującemu. Jak widać na Fig. 2B, powierzchnia elementu malowanego sposobem według wynalazku charakteryzuje się znacznie gładszą powierzchnią, pozbawioną dziur (kraterów) 21 widocznych na Fig. 2A powstałych w początkowej fazie wygrzewania powłoki malarskiej. Nieszczelności powłoki malarskiej odpowiadają za brak trwałości antykorozyjnej i w znaczącym stopniu obniżają końcowy efekt estetyczny detalu.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób malowania proszkowego stalowych elementów ocynkowanych ogniowo, w którym przygotowuje się elementy do malowania, wprowadza się elementy do kabiny malarskiej, w której napyla się na elementy farbę proszkową, po czym wygrzewa się elementy z farbą proszkową, znamienny tym, że przygotowuje się elementy do malowania w ten sposób, że poddaje się je śrutowaniu za pomocą śrutu kwasoodpornego z dodatkiem preparatu emulgującego, po czym poddaje się oczyszczone elementy wygrzewaniu odgazowującemu w temperaturze wygrzewania od 140 do 160°C w czasie niezbędnym do osiągnięcia tej temperatury wygrzewania w całej objętości elementu.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wygrzewa się elementy z farbą proszkową w dwóch fazach, przy czym w pierwszej fazie prowadzi się żelowanie w temperaturze do 140°C doprowadzając do stopnienia i wybłyszczenia wierzchniej warstwy farby proszkowej, po czym w drugiej fazie prowadzi się polimeryzację farby proszkowej w temperaturze do 200°C doprowadzając do ukształtowania wiązań chemicznych składników farby proszkowej.

   PL 234 275 Β1

   Rysunki

   Fig. 1

   Fig. 2A

   Fig. 2B