Műanyagok festése hatékonyan
Hasznos tanácsok és korszerű technológiák a költségek csökkentéséhez
2012. január 25., szerda
Címkék: bevonat festés PainExpo UV
Lehet színes, matt vagy fényes, effektusokkal vagy funkcionális jellemzőkkel ellátott – a műanyag alkatrészek festésének napjainkban számtalan lehetősége van. Ezzel együtt a követelmények is szigorúbbak, mint valaha: a jó minőség és a gazdaságosság, az anyagfelhasználás hatékonysága, az alacsony energiafogyasztás és a rugalmasság, mind egyre fontosabbá válik, ezért valamennyi optimalizálási lehetőséget érdemes kihasználni.
A műanyagok számos iparágban teszik lehetővé, hogy olyan alkatrészeket gyártsunk, amelyek könnyebbek, kevésbé tágulékonyak, és/vagy integrált funkciókkal rendelkeznek. A festés lehetőségével akkor élünk, amikor biztosítanunk kell a termék vonzó megjelenését, ellenállását mechanikai, kémiai és fizikai terheléssel szemben, vagy különleges működési jellemzőkre van szükség, úgymint a kellemes érintés, illetve krémekkel szembeni ellenállás.
Az aktuális trend, a CO2 szárazjeges tisztítás mellett szól az alacsonyabb beruházási és működési költség, a kisebb ökológiai lábnyom, valamint a festési folyamatba integrált, egyszerű, automatizált tisztítás
A bevonatok minőségével kapcsolatos követelmények az elmúlt években jelentősen változtak e tekintetben. Ugyanakkor a globális verseny és a szigorúbb környezeti szabályozások szükségessé teszik az olyan festési eljárásokat, amelyek egyre hatékonyabbak, egyben fenntarthatóak is. A nagyobb rugalmasság ugyancsak fontos kérdés napjainkban, főként azoknak a vállalatoknak, amelyek házon belül oldják meg a festést.
Hatékonyságnövelés az előkezelésben
A műanyagok által mutatott felületi energia minimális szintjei jelentős kihívást jelentenek a festésben. A gyártási folyamatból visszamaradt anyagok, mint például az oldószerek, viasz, adalékok és szennyezőanyagok, a szállításból és a raktározásból származók, köztük a por, szintén gyengíthetik a bevonás minőségét. Továbbá a vizes bázisú festékek és a folyamat lerövidítését szolgáló bevonás irányába mutató trend nagyobb követelményeket támaszt az anyag felületével kapcsolatban. Ez elkerülhetetlenné teszi a szubsztrát borítások megbízható tisztítását vagy azok előkezelését. Erre jellemzően vízbázisú tisztítószert alkalmazó elektromos mosórendszert, és az áramlás irányát követő, vízvisszatartó szárítót használnak. Azonban ezt a rendszert mostanában egyre több helyen a CO2 szárazjeges tisztításra cserélik fel. Többek között azért, mert a megtakarítás elérheti a beruházási költség 50, valamint a működési költség 20 százalékát, a helyigény pedig akár 80 százalékkal is redukálható.
Az átviteli hatékonyság jelentősen növelhető a szórásirány festendő alkatrész alakjához igazodó beállításával, valamint az elektrosztatikus szórópisztolyok és a nagy sebességű forgó porlasztók használatával
Emellett a kompakt rendszereket könnyen beépíthetjük a festősorba, felhasználhatók a tisztítási eljárások automatizálására, és képesek eltávolítani a szennyeződéseket nagyon kis résekből is. E száraz folyamat további előnye, hogy nagyobb szabadságot ad a műanyag alkatrészek tervezésében, mert nincs többé szükség annak biztosítására, hogy ne tartalmazzanak vízvisszatartó geometriai formákat. Ugyanez vonatkozik a plazmaeljárásokra, amelyeknek a segítségével elsősorban a szerves szennyeződések vékony rétegei távolíthatók el. Kétfajta technológia található a piacon: az alacsony nyomású plazma esetében a kezelést zárt kamrában, részleges vákuumban hajtják végre. Ez lehetővé teszi a bonyolult alakú munkadarabok megmunkálását, legyen szó tömegáruról vagy egyedi alkatrészekről, és ugyancsak biztosítja a védőgázok széles körű használatát. A közvetlen és közvetett koronakisülés (dielektromos akadálymentesítés) környezeti nyomáson működik. Az első változatban a kisülés (plazma) közvetlenül éri a munkadarabot. Az indirekt légköri nyomású plazma esetében, amely felhasználja az úgynevezett plazmafejeket (szórófejeket), a kisülés a plazmafejnél történik és a felszínre irányul, hogy ott sűrített levegő segítségével megmunkálják azt. A felületet egyszerre tisztítják és aktiválják a plazmakezelés alatt. Ez a kettős eljárás a folyamat fizikai és kémiai jellemzőin alapszik: az atomok, amelyek felszabadulnak az alacsony nyomású plazmában, a tisztítandó darab felületét „bombázzák”. Ez úgy működik, mint egy miniatűr homokfúvó a nanotartományban, ily módon eltávolítva a szerves szennyeződéseket, amelyek a felszínhez tapadnak – mint például az olaj és a zsír –, illetve bizonyos mértékig a szervetlen szennyeződéseket is. Ugyanakkor szabad ionok és elektronok lépnek reakcióba a felülettel, így alakítva ki poláris csoportokat.
Következésképpen a felületi feszültség az ezután következő festési eljárás ideális értékéhez illeszkedik. A felület ezáltal fokozottan nedvesíthetővé válik, ami biztosítja az ideális festési feltételeket, amikor vizes bázisú festéket használnak fémekre, vagy nehezen festhető műanyagokat vonnak be, így segítve elő a hulladékarány csökkenését.
A megnövelt reprodukálhatóság és a kisebb hulladékarány mellett a festékfogyasztás is a minimumra csökkenthető az automatizálás fokának, vagyis a robotok szerepének növelésével
Az ideális felület elérése kevesebb lépésben
A járműfestés területén az alapozásmentes festési rendszerek világszerte egyre elterjedtebbek. Az alapozó bevonat funkcióját rendszerint egy vizes alapú festékrendszer tölti be. Összehasonlítva a hagyományos festési eljárásokkal, ez a módszer lehetővé teszi, hogy 15-20 százalékkal csökkentsük az energiafogyasztást, kiküszöbölve a közbülső szárítási eljárást. Ezért az eljárás időtartama is csökken. Ugyanakkor az alapozásmentes festési eljárás csökkenti az oldószer-kibocsátást, és szükségtelenné teszi a rendszeralapozó szakaszt.
A PaintExpo az ipari bevonattechnológiák vezető nemzetközi vására, amely teljes képet nyújt a szakterület és alkalmazási részterületei egészéről. A 2012. április 17. és 20. között, a németországi Karlsruhéban jelentkező szakkiállításon az érdeklődő szakemberek a meglehetősen bőséges piaci kínálaton túl megismerkedhetnek a legújabb technológiákkal, illetve azokkal az alkalmazásokkal, amelyek az egyre fontosabbá váló energia- és költséghatékonysági törekvéseiket megvalósíthatják. A PaintExpóról nem hiányoznak majd a szórópisztolyok, a folyékony festékek, a porbevonatok, a műhelybevonatok, az ipari tisztítás, vagy a sűrített levegő technológiái. Bemutatkoznak a festőrobotok, az automatizálási technológiák és szállítópályák, a tekercsbevonatok szállítói. A látogatók a kínálatban megismerhetik a festékeltávolítás, a hulladék-újrahasznosítás és –ártalmatlanítás, a szárítás és beégetés műszaki újdonságait, a környezetvédelmi technológiák, a burkolóanyagok és rendszerek fejlesztéseit. A kiállításon ott lesznek a szűrők, pumpák gyártói, az előkezelés, vagy a méréstechnika és tesztmegoldások szakértő vállalatai is. A fejlett alkalmazástechnikai megoldások, valamint a minőségbiztosítás területének aktuális kérdései mellett a legújabb bevonat és felülettechnikai kutatási eredményekről is képet kaphatnak a Karlsruheba látogató szakemberek.
E gazdasági és ökológiai előnyöknek köszönhetően a műanyag alkatrészek alapozó nélküli dupla rétegű bevonása egyre inkább elterjed, és nemcsak a járműiparban és annak beszállítói között. A megoldásokat, amelyek csak egyrétegű festési eljárást használnak a formába öntött alkatrészekhez, már a tömegtermelésben is alkalmazzák.
Előtérben az UV-festékek
A magas minőség és a műanyagok hatékony festése iránti elvárás olyan festékrendszert kíván meg, amely ideálisan illeszkedik a szubsztrátokhoz, az alkalmazott technológiához, valamint az adott termékre vonatkozó egyedi követelményekhez, ezért gyakran különlegesen kifejlesztett festékeket kell használni. A színfokozatot és a fényességi szintet rendszerint külön-külön állítják be, és a nedvesnedves festési eljárás ugyancsak előkészületeket igényel.
Az UV-technológia alkalmazása nagyon komoly előnyökkel jár, kiváltképpen ott, ahol nagy felületek festésére van szükség. Az elérhető költségcsökkentés részben a nagyon rövid ideig tartó, fűtési és hűtési eljárásokat nem igénylő szárítási időknek köszönhető, másrészt a minőségi fejlesztéseknek, amelyeket e módszer tett lehetővé. A keménységi szintek, amelyek az UV-festékekkel elérhetőek, különösen említésre méltóak e tekintetben, ráadásul nagymértékben lecsökkenthető vagy teljesen mellőzhető a VOC (Volatile Organize Compounds – illékony szerves vegyületek) kibocsátás.
Ahol nagyobb, összetettebb munkadarabokat kell bevonni, az UV-kezelés nemesgázzal töltött térben új lehetőségeket nyit meg. Az ilyen légtér nagyobb sugárzási intenzitást eredményez, ami azt jelenti, hogy a fűtőtest az alkatrészektől messzebb helyezhető el, lehetővé téve például az alámetszésekkel rendelkező alkatrészek egységes kezelését. Értelemszerűen az UV-technológia alkalmazásához elengedhetetlen a már működő festőrendszerek UV-eszközökkel való átalakítása vagy bővítése.
Amikor elektrosztatikus úton egy tükörházra vízben oldódó alapozót húzunk, a festőrobotba építhető VarioCharger, a megbízható elektronikus elszigeteléssel kombinálva, minimális festékveszteséget és színváltási időket biztosít
Festés csökkentett anyagfelhasználással
Nemcsak az egyre növekvő nyersanyagköltségek miatt jelentősen magasabb festékárak, hanem még inkább a környezeti szempontok teszik szükségessé azt, hogy kihasználjuk a festési eljárásokban rejlő megtakarítási lehetőségeket. A problémára az egyik megoldás a veszteség lehetséges okainak feltárása és a „gyenge pontok” javítása, így például a porlasztó festékszóró, valamint a színek váltakoztatása miatti veszteségek kiküszöbölése.
Az ilyen fajta megtakarításra irányuló lépések gyakran gyorsan végrehajthatóak, ha az adott rendszer beállításait megfelelően változtatjuk meg. Az egyik lehetőség az, ha növeljük az átviteli hatékonyságot egy olyan szórásirány beállításával, amely jobban illeszkedik a festendő alkatrész geometriájához, a másik lehetőséget az elektrosztatikus szórópisztolyok és a nagy sebességű, forgó porlasztók alkalmazása kínálja. Utóbbival több mint 90 százalékos átviteli hatékonyságot érhetünk el. Ahol vízfestékeket használnak, ott az új elektronikus izolációs rendszerek, amelyek közvetlenül a robotkaron találhatóak, ugyancsak növelik az átviteli hatékonyságot.
E rendszerek lehetővé teszik, hogy lényegesen kevesebb öblítőszert kelljen használni, emellett lerövidítik a színváltoztatásra fordított időt is. A finom porlasztási minták, amelyeket elektrosztatikus, nagy sebességű forgó porlasztókkal érnek el, hozzájárulnak a kamrában található légsebesség csökkentéséhez, ami energiamegtakarítást eredményez. Az egyre magasabb fokú automatizálás – legfőképpen a robotok alkalmazásának köszönhetően – ugyancsak a festékfelhasználás csökkenését teszi lehetővé. További előnyt jelent a festési eredmények magasabb fokú reprodukálhatósága és a kevesebb keletkező hulladékanyag is. A festőrobotok használatának egy másik pozitív mellékhatása, hogy könnyebb átállítani a légtelenítő rendszereket a festőkamrák légkondicionálását szolgáló levegőforgatásra. Mindez nem csekély, hozzávetőlegesen 60-70 százalékos energiamegtakarítást jelenthet a felhasználók számára. Az intelligens festéklogisztika is csökkentett anyagfelhasználást eredményez. Például a csőtisztító technológia lehetővé teszi, hogy egyrészt visszakapjuk a fel nem használt festéket a festősorokból, másrészt meghatározott festékmennyiséget adagoljuk a különleges festékbevonatokat létrehozó berendezésbe. Ez nagyon takarékos festékhasználatot biztosít, még kisebb tételek bevonása esetén is.
Doris Schulz
