Technologie Lakiernicze

Następne dwie wanny o pojemności 24 000 litrów, z których każda ma za zadanie przy pomocy wody wodociągowej oczyścić części malowane z kąpieli odtłuszczającej. W kolejnym kroku automatyczny trawers przenosi detal do wanny zawierającej wodę demineralizowaną, która oczyszcza komponent przed przyszłą operacją.
Przedostatnim procesem przygotowania powierzchni jest naniesienie cienkiej jednolitej powłoki na substrat, który jest pasywacją nanocyrkonową.
Istnieje wiele środków przygotowania powierzchni przed malowaniem. Metody takie jak fosforan żelaza (jest to preparat tani, wymaga kontroli raz dziennie w zależności również od pojemności wanny). Oceny powłoki możemy dokonać przy pomocy wielu niedrogich metod, takich jak ważenie fosforanów, miareczkowanie, kontrola pH oraz przewodności roztworu.

Jednak jego największą wadą jest niższa wytrzymałość w komorze solnej. Według badań przeprowadzonych zgodnie z normą PN-EN ISO 9227:2012, trwałość takiej powłoki z naniesioną farbą KTL wynosi maksymalnie 480 h.
Następną bardzo popularną techniką przygotowania powierzchni przed lakierowaniem jest fosforanowanie cynkowe. Jest to metoda najczęściej spotykana w przemyśle motoryzacyjnym dzięki swojej wysokiej odporności na test mgły solnej. Dużym minusem tego typu technologii jest koszt budowy linii lakierowania, minimalna ilość wanien zastosowanych w tym procesie wynosi 11, gdzie w innych technologiach wystarczy 7, wydłuża to czas procesu, jak i jego koszt. Dodatkowym minusem jest bardzo duża ilość szlamu powstającego podczas operacji przygotowywania powierzchni, przez co jest on bardzo szkodliwy dla środowiska. Proces ten musi być ściśle nadzorowany przez wykwalikowaną kadrę. Trzecim a zarazem najnowocześniejszym systemem jest pasywacja nanocyrkonowa. Jest  najbardziej ekologiczną (zdecydowanie mniejszej niż w innych procesach omówionych w artykule), a zarazem to najskuteczniejszy proces przygotowania powierzchni do lakierowania.
Prawidłowo dobrane produkty potrafią zapewnić wytrzymałość na poziomie 1000 h w komorze solnej oraz klasy 0 w teście zginania na stożku według PN-EN ISO 6860. Największym niedostatkiem tego typu procesu jest koszt urządzeń kontrolnych (spektrofotometrów) oraz niewyraźny punt końcowy pomiaru miareczkowania, operacja ta zajmuje około 30 min. Bardzo ważnym elementem jest również kontrola wody demineralizowanej współpracującej z pasywacją, która musi podlegać ścisłej kontroli pH oraz przewodności (najlepiej wykorzystywać do tego mierniki zamontowane w wannach – automatyczne).
Nie ma problemu w nowoczesnej pasywacji z odbieraniem ciepła z detali (jak miało to miejsce w kąpielach wcześniejszej generacji). Temperatura pracy kąpieli waha się pomiędzy 20°C (gdzie musimy zmniejszyć pH) a 40°C (w wyższej temperaturze musimy podnieść pH z powodu przebiegania reakcji chemicznej szybciej). Ilość cyrkonu waha się w granicach 5-80 µg/m2. Filtrować roztwór powinno się nieprzerwanie poprzez filtry o średnicy oczek 15-20 µm.
Ostatnia wanna pierwszej części procesu o nr 7 o pojemności 24 m3 zalana jest wodą demi w późniejszym etapie trawers przenosi półprodukty do lakieru pochodzącego z koncernu BASF, gdzie przy pomocy przyłożonego napięcia elementy są malowane. Kolejnymi punktami procesu są kąpiele ultrafiltracyjne, w których spłukiwany jest nadmiar powłoki. Po czym przenośnik umieszcza półprodukty w piecu. Następnie są one wygrzewane przez około 30 min w temperaturze 200°C (temperatura i czas mogą ulegać zmianie w zależności od pojemności cieplnej detalu).).
Nałożona powłoka jest bardzo wytrzymała, odporna na zginanie, ściskanie, rysowanie. Kolejnym plusem takiego lakierowania jest możliwość pomalowania każdego trudno dostępnego punktu bardzo skomplikowanych maszyn rolniczych czy też komunalnych. Oczywiście możemy pokrywać tą powłoką surowe stale zimnowalcowane, stale gorącowalcowane po procesie czyszczenia strumieniowo-ściernym, jak i blachy pokryte powłoką coil coatings. Zaletą lakierowania zanurzeniowego jest doskonałe pokrywanie ostrych krawędzi na poziomie P1 oraz P2 według PN-EN 1090. Dodatkowo należy zaznaczyć, że powłoka jest odporna tak, że nie reaguje nawet na oczyszczanie przy pomocy środków chemicznych.
Niedogodnością, jakie niesie za sobą lakierowanie kataforetyczne, jest konieczność wprowadzenia w konstrukcjach malowanych specjalnych otworów odpływowych, np. w przemyśle automotive anteny na pojazdach samochodowych nie są umieszczane na dachach, by lepiej odbierały sygnały radiowe, tylko po to, by zasłonić jeden z otworów odpływowych. Jednak największym wrogiem grafitowo-szarej powłoki są promienie UV. Po przeprowadzeniu badań zgodnie z normą PN-EN ISO 16474-2 możemy stwierdzić, że powłoka KTL nie wytrzymuje 100 godzin. Elementy, które nie są narażone na działanie światła słonecznego nie są poddawane dalszej obróbce lakierniczej – elementy zawieszenia samochodów, podwozia samochodowe, wewnętrzne części maszyn rolniczych. Bardzo ważnym punktem kontrol­nym wanien jest sprawdzanie bakterii żyjących w farbie. Wadą malowania zanurzeniowego jest wielkość wanien, z uwagi na rozmiar niektórych podzespołów nie można malować elektroforetycznie.
Chcąc sprostać wymaganiom klientów, Metal-Fach przekazuje półprodukty do kolejnego procesu, jakim jest lakierowanie proszkowe.
Po ostudzeniu elementów są one przenoszone za pomocą przenośników do kabin lakierniczych, gdzie są pokrywane powłoką proszkową za pomocą pistoletów typu Corona. Farba poliestrowa jest bardzo szczelna i naniesiona w ilości 60 µm chroni doskonale nasze cenne konstrukcje. Dla zapewnienia najlepszej możliwej ochrony przeciwkorozyjnej stosuje się również system podkładu kataforetycznego o grubości 20 µm, a następnie na niego nakłada się podkład epoksydowy, i warstwę nawierzchniową w kolorze wybranym przez klienta. Tak zaprojektowany system uzyskał wynik 1480 h w komorze solnej bez śladu korozji, badania zostały przeprowadzone w niezależnym laboratorium. Jest to wynik, którego mogą pozazdrościć inni producenci maszyn rolniczych oraz komunalnych.
Klient może zdecydować się na kolory z palety: RAL, NCS, Pantone oraz pod wzór i z efektem: lustrzane, połysk, półpołysk, półmat, mat, głęboki mat oraz na rodzaj wykończenia typu: gładka, drobna struktura, gruba struktura, efekt młotkowy, efekt antyczny.
Powłoki proszkowe nie zawierają rozpuszczalników, nie emitują do atmosfery lotnych związków organicznych i nie szkodzą środowisku, a ich aplikacja jest bezpieczniejsza niż farb ciekłych. Pozwalają otrzymać bardzo grubą powłokę bez zacieków i nierówności, malowanie jest szybsze i zużywa mniej energii, pozostałości farby mogą być z pożytkiem zutylizowane.
Nową opracowywaną właśnie technologią jest połączenie powłoki KTL z nawierzchnią proszkową poliestrową. Proces ten polega na połączeniu dwóch operacji wygrzewania w jedną, dzięki czemu umieszczanie detalu w piecu jest konieczne tylko raz po procesie lakierowania proszkowego. Zmniejsza to znacząco koszty wytwarzania gotowych półproduktów, jak i zwiększa ekologię operacji.
Powłoka KTL (kataforeza grubopowłokowa) z malowaniem proszkowym może być swobodnie stosowana zamiast cynkowania ogniowego, dzięki czemu nie musimy wykonywać szlifowania pierwszej warstwy lub długo sezonować elementu jak w systemach typu duplex. Na elementach, które wymagają ochrony 15+ według katalogu Generalnej Dyrekcji Dróg Krajowych i Autostrad.  

Bartosz Zubrzycki
METAL-FACH Sp. z o.o. 

Specjalne podziękowania za pomoc przy pisaniu artykułu dla:
Janusza Kaźmierowskiego – wiceprezesa przedsiębiorstwa Metal-Fach Sp. z o.o.
Jerzego Aleksandra Wąsowicza – pełnomocnika do spraw systemu zarządzania jakością Metal-Fach Sp. z o.o.
Andrzeja Burela – kierownika wydziału powłok ochronnych Metal-Fach Sp. z o.o.