Газопламенное напыление порошковых полимерных покрытий

Сущность процесса газопламенного нанесения полимерного покрытия состоит в том, что струю сжатого воздуха с взвешенными в ней частицами порошка пропускают через факел пламени (горючий газ-воздух). В пламени частицы порошка нагреваются, размягчаются и, ударяясь в предварительно подготовленную и нагретую поверхность, прилипают к ней, образуя сплошное покрытие. Газо-пламенное напыление является отличным дополнением к традиционным способам нанесения и может быть использовано там, где традиционные способы нанесения покрытий невозможны. Для газопламенного нанесения применяются специальные установки для нанесения полимерных порошковых покрытий.

Методом газопламенного напыления при однократном нанесении нельзя получить беспористое, равномерное по толщине покрытие, поэтому на поверхность наносится несколько слоев полимера, причем первый слой должен быть тонким и хорошо оплавленным для лучшего сцепления с поверхностью. Последующие слои покрытия наносят при перемещении горелки в продольном и поперечном направлениях. Последний слой оплавляют пламенем горелки, но без подачи порошка, для выравнивания толщины покрытия. При напылении, порошок должен направляться перпендикулярно к покрываемой поверхности, при этом расстояние от сопла горелки до изделия выбирается опытным путем, в зависимости от применяемого полимера, материала подложки и других факторов.  
Термопласты в виде порошков является превосходным материалом для газопламенного напыления на металлические и другие поверхности, так как допускают многократное нагревание и нанесение последующих слоев покрытия. Сущность метода нанесения заключается в том, что термопластичный порошок при напылении пропускается через пламя специальной распылительной горелки. В результате воздействия открытого пламени  частицы термопластичного полимера нагреваются до размягчения или расплавления и в таком состоянии при ударе о поверхность сцепляются с ней, образуя покрытие. Последующие слои полимера наносят при перемещении горелки в продольном и поперечном направлениях.  Последний слой покрытия оплавляют пламенем горелки без подачи порошка для выравнивания толщины покрытия. При напылении порошок должен направляться перпендикулярно к покрываемой поверхности. Расстояние от сопла горелки до изделия выбирается опытным путем в зависимости от применяемого полимера,  материала изделия и конструкции газопламенного оборудования.  При выборе режима нанесения следует учитывать, что температура газового потока зависит от давления сжатого воздуха (температура повышается с уменьшением давления) и расстояния от сопла, достигая максимума на расстоянии 60 мм от горелки. Наиболее качественные покрытия получаются при давлении воздуха 1.8-2.2 атм. и расстоянии от сопла горелки не менее 100 мм. При этом температура частиц полимера составляет 80-190⁰С, в зависимости от давления воздуха и расстояния от сопла горелки. Газопламенным нанесение возможно нанесение толстых(1-3 мм) слоев покрытия, которые невозможно создать при других способах нанесения.
При газопламенном способе нанесении происходит частичное окисление полимера под действием повышенной температуры и продуктов сгорания горючего газа.  Окисление полимера при газопламенном нанесении способствует улучшению адгезии  покрытия,  хотя и ухудшает эластичность, износостойкость и некоторые другие свойства покрытия. Для устранения этих недостатков в состав порошковых композиций, предназначенных для газопламенного нанесения, добавляют  специальные технологические добавки и антиоксиданты.  Поэтому для газопламенного нанесения рекомендуется использовать материал, разработанный именно для газопламенного нанесения.  Применение других порошковых составов, предназначенных для другого способа нанесения, может значительно ухудшить свойства и долговечность покрытия.

Фракционный состав наносимого полимера, также влияет на качество покрытия. Более мелкие частицы легко сгорают в пламени, более крупные не успевают  расплавиться в полете, поэтому в результате, образуются бугристые покрытия с плохой сплошностью. Для устранения этих недостатков для газопламенного нанесения выпускаются специальные марки порошковых материалов имеющие специальные добавки и фракционный состав оптимальные для газопламенного нанесения покрытий на поверхность металла. Покрытия из таких материалов после газопламенного нанесения не ухудшают своих свойств и сохраняют их в течение длительного времени.

Фирма «Plascoat» создала специальные марки своих материалов PP10, PP20 для газопламенного нанесения покрытия из которые не окисляются при нанесении и  сохраняют свои физико-механические свойства в течение длительного срока эксплуатации.

Для газопламенного (термического) порошкового окрашивания не требуется заряжать изделие и частицы порошка для создания электростатического поля. Это означает, что этим способом можно окрашивать практически любую поверхность: не только металлы, но и бетон, стекло, керамику, дерево и многие другие материалы. Газопламенная покраска исключает необходимость использовать громоздкие печи и камеры полимеризации, и выводит порошковую покраску на новые рубежи применения данной технологии, поскольку оборудование для распыления является портативным и универсальным. Его также используют не только для нагревания поверхности, напыления порошка, а и для повторного нагрева с целью выравнивания поверхности и ремонта дефектов покрытия.

В ремонтной практике нанесение полимерных покрытий газопламенным способом применяют для выравнивания сварных швов и неровностей на поверхностях кабин и деталей оперения автомобилей, тракторов, комбайнов, катеров и т.п. Перед нанесением покрытия газопламенным способом поврежденные поверхности с вмятинами и неровностями должны быть выправлены, а трещины и пробоины заварены. Поверхность сварных швов должна быть зачищена шлифовальной машинкой до удаления острых углов и кромок. Поверхности вокруг сварных швов и неровностей зачищают до металлического блеска. Подготовленная поверхность не должна иметь окалины, ржавчины и загрязнений. Наилучшей подготовкой является пескоструйная обработка окрашиваемой поверхности.

Среди недостатков данной технологии - это то, что покрытия не всегда имеют ровную поверхность, и их значение скорее функциональное, нежели декоративное. Но для таких крупногабаритных объектов как мосты, опоры, корпуса кораблей или водонаборные башни важнее защита от коррозии и ржавчины, чем незначительная неровность в покрытии.

Метод газопламенного напыления не нашел широкого еще применения по следующим причинам:

-частичное окисление полимера при напылении и связанное с этим снижение физико-механических свойств покрытия требуют применения специальных стабилизированных материалов для газопламенного нанесения для получения качественных покрытий;

 -необходимость использования оборудования, работающего под  давлением (газовые баллоны) и пожароопасность процесса нанесения;

-низкая производительность окраски по сравнению с традиционными методами;

-сложность контроля технологического процесса нанесения покрытия;

-более высокая стоимость  покрытия. Ориентировочная стоимость 1 м2 покрытия толщиной 0,8 мм, наносимого методом газопламенного напыления, составляет в 2 раза больше чем стоимость 1 покрытия получаемого во взвешенном слое.

Уникальными достоинствами данной технологии являются:

возможность наносить покрытия в нестандартных условиях, на месте эксплуатации изделий, без демонтажа крупногабаритных конструкций;

возможность наносить покрытия большой толщины (1-3 мм) на различные материалы (металл, чугун, бетон, стекло и т.д.);

Гибкость технологии и простота и мобильность оборудования;

 Легкость и простота обслуживания оборудования;

Минимальные производственные площади для размещения и использования оборудования.

В настоящее время  фирмой «Plascoat» разработаны специальные порошковые краски для газопламенного нанесения PP10 и PP20 с прекрасными эксплуатационными  характеристиками и в широкой цветовой гамме. Они прошли многократные испытания в различных климатических условиях. 

Свойства покрытия  PP10 нанесенного газопламенным способом

(Покрытие толщиной 1.4 мм)

 Расход 1.4 кг/м2

Размер частиц мене 300мкм -99%; Насыпная плотность 0,35 г/см3