Руководство по машинам для производства покрытий и оборудованию для обработки поверхности

Понимание оборудования линии по производству покрытий и его промышленного применения

Линия производства покрытий включает в себя интегрированную последовательность оборудования, используемого для нанесения, отверждения и отделки защитных или декоративных поверхностных слоев на подложки от стали и алюминия до МДФ, массивной древесины, стекла и пластика. В отличие от автономных машин для нанесения покрытия, используемых для серийной или единичной обработки, производственная линия объединяет станции предварительной обработки, нанесения, отверждения, охлаждения и контроля в непрерывный или индексированный поток, что позволяет производителям достигать стабильного качества покрытия при производительности, которую не могут обеспечить ручные или полуавтоматические методы.

Мировой рынок оборудования для нанесения покрытий охватывает такие разнообразные отрасли, как OEM-производство и ремонт автомобилей, промышленное изготовление металлов, экструзия архитектурного алюминия и производство мебели из дерева. Каждый сектор предъявляет особые требования к совместимости химического состава покрытий, обращению с подложкой, скорости линии и соблюдению экологических требований, а это означает, что ни одна конфигурация производственной линии покрытия не удовлетворяет всем требованиям . Выбор оборудования должен начинаться с четкого определения материала подложки, типа покрытия, объема производства и стандарта качества, прежде чем какое-либо сравнение оборудования станет значимым.

Основные станции линии производства покрытий

Полная линия по производству покрытий включает в себя несколько станций обработки, каждая из которых должна быть определена и согласована с другими, чтобы избежать узких мест, загрязнения и дефектов качества. Следующие станции представляют собой стандартную последовательность линий как для металлических, так и для деревянных подложек, с отмеченными вариациями, в которых они значительно расходятся.

Предварительная обработка и подготовка поверхности

Для металлических подложек предварительная обработка обычно включает в себя многоступенчатую туннельную мойку, выполняющую обезжиривание, фосфатирование или конверсионное покрытие цирконием, а также промывку деионизированной водой перед тем, как подложка попадет в зону покрытия. Фосфатные конверсионные покрытия улучшают адгезию, образуя кристаллический закрепляющий слой, и повышают коррозионную стойкость за счет пассивации поверхности металла. Цинк-фосфатные системы достигают плотности покрытия 1,5–4,5 г/м². для нанесения порошковой окраски; Системы с фосфатом железа производят более легкие покрытия плотностью 0,3–1,0 г/м², подходящие для деталей интерьера с более низкими требованиями к коррозии. Для мебели и деревянных поверхностей станции предварительной обработки выполняют шлифовку, удаление пыли и на многих линиях нанесение УФ-активируемой грунтовки, которая герметизирует текстуру и стандартизирует пористость поверхности перед нанесением верхнего покрытия, что имеет решающее значение для достижения постоянного блеска и однородности цвета для разных пород древесины с переменной пористостью.

Оборудование для нанесения покрытий

Станция нанесения является определяющей машиной в любой линии нанесения покрытия и выбирается в зависимости от вязкости покрытия, требуемой структуры пленки, геометрии подложки и целевой эффективности переноса. Основными технологиями нанесения, используемыми в промышленном оборудовании для нанесения покрытий, являются:

• Электростатические распылительные системы — Высоковольтный (60–100 кВ) электростатический заряд распыленных частиц покрытия заставляет их притягиваться к заземленной детали, достигая эффективности передачи 85–95% по сравнению с 30–50% для обычного воздушного распыления. Роторные колоколообразные распылители — стандарт для автомобильных и крупносерийных линий нанесения покрытий на металл — производят капли размером 15–40 мкм и обеспечивают однородность пленки ±1–2 мкм на плоских и плавно изогнутых поверхностях.
• Машины для нанесения валковых покрытий — Широко используемые в оборудовании для обработки поверхности мебели с плоской подложкой и на линиях нанесения рулонного покрытия, валковые машины для нанесения покрытий наносят покрытие непосредственно из дозированного аппликаторного валика на поверхность подложки со скоростью линии 10–120 м/мин. При прямом нанесении валиком достигается плотность пленки 3–150 г/м² при жестком контроле веса покрытия (±2–3%), что делает его предпочтительной технологией для нанесения УФ-лака, УФ-грунтовки и герметика на водной основе на панели МДФ, ДСП и деревянные детали мебели, подвергнутые плоскому прессованию.
• Машины для нанесения покрытия на шторы — Падающая пленка жидкого покрытия образуется по всей ширине подложки, когда она проходит под головкой полотна на конвейере. Установщики для нанесения покрытия достигают эффективность передачи приближается к 100% поскольку все покрытие, которое не попадает на подложку, рециркулируется, и они обеспечивают чрезвычайно равномерное построение пленки при высоких скоростях линии (до 200 м/мин для покрытий с низкой вязкостью). Они являются стандартными для крупносерийных линий нанесения покрытия на плоские мебельные панели и операций по ламинированию бумаги.
• Покрасочные камеры для порошковой окраски — Электростатические порошковые пистолеты наносят термореактивный полиэфирный, эпоксидный или гибридный порошок на пленку толщиной 60–120 мкм за один проход, при этом избыточное распыление удаляется и повторно используется с эффективностью, превышающей 95%, в камерах, оборудованных для регенерации. Машины для обработки поверхности порошковой окраской являются доминирующей технологией для металлической мебели, архитектурных профилей и тяжелых готовых компонентов, требующих стойкости к коррозии и ударам.

Оборудование для отверждения и сушки

Станция отверждения преобразует нанесенное мокрое или порошковое покрытие в полностью сшитую, механически стабильную пленку. Выбор технологии отверждения определяется химией покрытия и термической устойчивостью подложки. Конвекционные печи Использование рециркулируемого горячего воздуха при температуре 160–220°C является стандартным для термореактивных порошковых покрытий на металлических подложках с циклом отверждения 10–20 минут при температуре. Системы УФ-отверждения - используя ртутные лампы среднего давления или светодиодные матрицы с длиной волны 365–405 нм – отверждайте УФ-реактивные акрилатные покрытия на дереве, бумаге и пластике за 0,1–3 секунды, обеспечивая скорость линии, невозможную при термическом отверждении, и устраняя затраты энергии на поддержание температуры в печи. Системы УФ-отверждения светодиодами в значительной степени заменили традиционные системы ртутных ламп в новом оборудовании для обработки поверхности мебели из-за их более низкое энергопотребление (снижение на 60–70%) , возможность мгновенного включения/выключения и отсутствие образования озона. Инфракрасные (ИК) зоны предварительного гелеобразования обычно вставляются между камерой нанесения порошка и конвекционной печью на линиях нанесения порошкового покрытия для растекания и выравнивания порошковой пленки перед полной сшивкой, уменьшения апельсиновой корки и улучшения блеска.

Оборудование для обработки поверхности мебели : Особые требования и конфигурации линий

Оборудование для обработки поверхности мебели работает с ограничениями, которые отличают его от обычного промышленного оборудования для нанесения покрытий. Древесина и древесно-композитные основы имеют переменные размеры, чувствительны к влаге и пористые - характеристики, которые требуют специальной адаптации оборудования линии нанесения покрытия, а не применения общих принципов из практики нанесения покрытий на металл.

Важнейшим фактором проектирования линий нанесения покрытия на мебель является межстанционное шлифование и удаление пыли . Между проходами по нанесению герметика и верхнего покрытия автоматические широколенточные шлифовальные машины сглаживают выступы и дефекты покрытия. Для предотвращения загрязнения влажной пленки верхнего покрытия частицами, переносимыми по воздуху, требуется встроенное пылеудаление с использованием централизованных вакуумных систем с HEPA-фильтрацией — дефект, который приводит к дорогостоящим доработкам при больших объемах производства. Интеграция шлифовальной станции напрямую влияет на достижимый потолок качества поверхности всей линии и должна определяться одновременно с оборудованием для нанесения покрытия, а не второстепенным вопросом.

Соответствие экологическим требованиям в оборудовании для нанесения покрытий

Операции по нанесению покрытий являются одними из наиболее строго регулируемых промышленных процессов в отношении выбросов в качество воздуха, в первую очередь из-за выбросов летучих органических соединений (ЛОС) из систем покрытий на основе растворителей. Современное оборудование для нанесения покрытий должно быть оснащено инфраструктурой контроля выбросов, которая удовлетворяет применимым нормативным порогам — требованиям, которые существенно ужесточились на рынках ЕС, Северной Америки и Китая за последнее десятилетие.

• Воздушный поток и фильтрация покрасочной камеры — Покрасочные камеры с нисходящей и поперечной тягой должны поддерживать скорость потока 0,3–0,5 м/с по всей открытой рабочей зоне для улавливания избыточного распыления до того, как оно попадет в окружающую среду здания. Выхлопной воздух проходит через блоки фильтров из стекловолокна или бумаги, достигая эффективности улавливания частиц ≥98% при размере частиц 10 мкм перед выпуском или рециркуляцией.
• Термические окислители (ТО) и регенеративные термоокислители (РТО) — Отработанный воздух, содержащий летучие органические соединения, из линий нанесения растворителей направляется в установки окислителя, где органические соединения сжигаются при температуре 750–950°C. RTO рекуперируют 90–97% тепла сгорания через керамический теплообменный материал, что существенно снижает затраты на топливо для снижения выбросов летучих органических соединений при больших объемах выхлопных газов. Системы RTO являются стандартными для новых линий по производству покрытий на основе растворителей на рынках, где ограничения на выбросы ЛОС требуют эффективности разрушения >95%.
• Совместимость с покрытиями на водной основе и с высоким содержанием твердых частиц — Самый прямой подход к снижению содержания летучих органических соединений — это переход от покрытий на основе растворителей к покрытиям на водной основе или с высоким содержанием сухих веществ. Оборудование для нанесения покрытий на поверхность, предназначенное для систем на водной основе, требует компонентов для обработки жидкостей из нержавеющей стали или с полимерным покрытием, устойчивых к воде и альтернативным сорастворителям, а также модифицированного воздушного потока в зоне сушки для управления более медленной кинетикой испарения воды по сравнению с органическими растворителями.
• Преимущество порошкового покрытия с нулевым содержанием летучих органических соединений — Машины для обработки поверхности порошковым покрытием не выделяют летучих органических соединений во время нанесения или отверждения, а системы восстановления избыточного распыления возвращают неиспользованный порошок в контур нанесения со скоростью восстановления 97–99% . Для применений с металлическими подложками, где порошковая химия может соответствовать требованиям к производительности, порошковое покрытие представляет собой наиболее простой путь к соблюдению экологических требований, и его следует сравнивать с альтернативами жидкого покрытия на этапе проектирования линии.

Критерии поиска и закупок оборудования для линий по производству покрытий

Капитальные вложения в оборудование для линий по производству покрытий обычно варьируются от От 150 000 долларов США за базовую линию УФ-валиков для производства плоских панелей до более 5 000 000 долларов США за полностью автоматизированную многоступенчатую систему нанесения покрытия автомобильного класса. . Следующие критерии оценки определяют, будет ли данная линия обеспечивать требуемое качество продукции, производительность и эксплуатационные расходы в течение предполагаемого срока службы.

• Скорость линии и годовая пропускная способность — Убедитесь, что указанная скорость линии достижима одновременно с требуемыми характеристиками формирования и отверждения пленки, а не независимо. Некоторые производители указывают максимальную скорость конвейера независимо от условий применения и параметров отверждения, которые на практике ограничивают эффективную скорость производства.
• Диапазон геометрии подложки — Определите минимальные и максимальные размеры детали — длину, ширину, высоту и вес — и убедитесь, что конвейер, подвесная система и оборудование для нанесения могут вместить весь диапазон без ручного вмешательства или реконфигурации линии.
• Химическая совместимость покрытий — Запросите документацию о совместимости материалов для всех компонентов, контактирующих с жидкостью: уплотнений насоса, облицовки шлангов, головок аппликаторов и резервуаров для хранения. Несовместимость химического состава покрытия и материалов оборудования приводит к преждевременному выходу компонентов из строя и загрязнению покрытия, которое трудно диагностировать после установки.
• Система управления и интеграция Индустрии 4.0 — Современные линии оборудования для нанесения покрытий используют управление на базе ПЛК с интерфейсами HMI, которые регистрируют параметры покрытия, энергию отверждения, скорость линии и данные о толщине пленки. Убедитесь, что система управления поддерживает OPC-UA или эквивалентные протоколы экспорта данных, если планируется интеграция с заводскими системами MES или ERP.
• Заводские приемочные испытания (FAT) и приемочные испытания на месте (SAT) — Требуйте заверенного заводского испытания на заводе-изготовителе с использованием типичных для производства подложек и покрытий перед отправкой, а затем на месте установки после ввода в эксплуатацию. И то, и другое должно быть задокументировано с указанием толщины пленки, показателей блеска, результатов поперечного разреза адгезии и проверки скорости линии в соответствии со спецификацией покупки.
• Инвентаризация запасных частей и реагирование сервисной службы — Определите компоненты критического пути — приводные двигатели конвейера, модули УФ-ламп, насосные агрегаты и элементы теплообменника — и подтвердите, что поставщик поддерживает региональный запас запасных частей с гарантированными сроками поставки. Остановка линии нанесения покрытия в цепочке поставок мебели или автомобилей влечет за собой производственные потери, которые могут затмить стоимость самих запасных частей.