Для  забезпечення  високих  споживчих властивостей виробів необхідно досягти високої якості лакофарбових покриттів, що можливо лише при високому рівні підготовки поверхні.

Як правило, всі вироби, на які наносяться покриття, вимагають попередньої обробки, яка залежить від матеріалу та призначення виробу. Важлива максимальна надійність процесу, оскільки попередня обробка кардинально впливає на функціональні та оптичні характеристики пофарбованої поверхні. Водночас глобальна конкуренція вимагає все більш ефективної та стійкої попередньої обробки та очищення.

                                                                                                              Фото. За допомогою струминного очищення сухим льодом можна
акуратно видаляти тверді частинки та плівкові забруднення з виробів,
що складаються з різних пластмас та композитів. Venjakob.

Екологія та залізофосфатування
Щоб ефективно захистити металеві поверхні від корозії і досягти ідеальної адгезії покриттів, під час промислової попередньої обробки їх піддають залізофосфатуванню. Для цього застосовують розпилення, занурення або ручний апарат високого тиску, зазвичай при робочих температурах в діапазоні від 40 до 60°C, причому знежирення та фосфатування відбуваються за один етап. Нещодавно розроблені процеси, які можуть відбуватися при температурі від 30 до 35°C. Крім того, з'явилося однокомпонентне безфторне фосфатування, придатне для нанесення покриттів шляхом розпилення та занурення. Цей процес має екологічні та економічні переваги.

Нанокерамічна попередня обробка без утворення осаду, сумісна з багатьма металами
Для того щоб перевершити залізофосфатування за рівнем захисту від корозії та покращити адгезію покриттів, застосовують цинкфосфатування. Цей процес служить для обробки деталей, затребуваних у виробництві автомобілів, будівельної техніки та сільськогосподарських машин. Незважаючи на регулярну оптимізацію цих процесів, не обходиться і без недоліків. До них відносяться вміст важких металів, складність технологічного процесу та велика кількість осаду. У результаті популярності набуває так звана нанокерамічна попередня обробка, яку можна легко реалізувати в рамках існуючої технології. Цей процес на відміну від залізофосфатування та цинкфосфатування застосовується для багатьох металів, а також має економічні, екологічні та технологічні переваги. Препарати, що застосовуються при обробці методом розпилення та занурення, не містять важких металів, що значно скорочує зусилля та витрати, пов'язані з очищенням стічних вод, переробкою відходів та обслуговуванням обладнання.

Крім того, нанокерамічна технологія дозволяє отримати хімічні покриття на сталі, алюмінію та цинку за допомогою всього одного регулювання ванни, причому з точки зору захисту від корозії вони не поступаються цинкфосфатуванню, а часто навіть перевершують його. Отриманий шар дуже тонкий і має дуже велику площу поверхні, завдяки чому адгезія фарби вище в порівнянні з цинкфосфатуванням. Наприклад, сталева поверхня, спочатку сіра, після попередньої обробки набуває золотистого кольору або відтінку від синього до світлофіолетового. Це тому, що значення рН зміщується через ефект травлення. До того ж кераміка осідає на поверхні, причому товщина шарів знаходиться в нанодіапазоні. Матеріали для попередньої обробки не містять жодних наночастинок.

У порівнянні з цинкфосфатуванням нанокерамічний технологічний процес більш простий, він включає (в ідеалі) 5 етапів:

1) лужне знежирення;
2) промивання;
3) промивання деіонізованою водою;
4) утворення нанокерамічного хіміч-ного покриття при значенні рН від 4 до 6 протягом 30-120 с при кімнатній температурі;
5) промивання іонізованою водою.

Концентрацію величини рH у ванні з нанокерамікою можна відстежувати та коригувати вручну або автоматично. Витрати на моніторинг скорочуються. Споживання прісної води, хімічних препаратів та енергії, а також кількість стічних вод можна зменшити за допомогою каскадного скрубера для технологічної води, починаючи з останнього промивання через лужне знежирення. Крім того, при використанні цієї технології немає фосфатного осаду, який необхідно утилізувати.

Як і у випадку із залізофосфатуванням, нанокерамічна технологія дозволяє встановити систему з однієї ванни з одночасним знежиренням та попередньою обробкою; можна відповідним чином переробити вже існуючу систему.

Знежирення та травлення за допомогою відновлюваної сировини
Водночас були розроблені матеріали на основі відновлюваної сировини для попередньої обробки деталей із сталі, заліза та алюмінію. Наприклад, неіонні поверхневоактивні  речовини  (алкілполіглікозиди  та  амфотерні поверхнево-активні речовини - ПАР) можуть бути отримані з крохмалю та сиропу глюкози на основі бетаїнів або султаїнів. Вони застосовуються в порошкоподібних, слаболужних і безборатних засобах для чищення. Ще один приклад: відходи, що отримуються при переробці цукрових буряків, використовуються як сировина для виробництва екологічно безпечних, нетоксичних травильних розчинів для алюмінію, сталі та заліза.

Очищення сухим льодом
Деталі, виготовлені з пластмас (звичайних або армованих), попередньо обробляються потужною мийною системою з водним миючим засобом та сушаться. Однак цей витратний, громіздкий та енергоємний варіант все частіше замінюється альтернативними процесами, наприклад, струминним очищенням сухим льодом СО2 або плазмою.

Струменеве очищення сухим льодом зарекомендувало себе в багатьох областях, наприклад, в автомобільній промисловості та у сфері постачання комплектуючих для автомобільної галузі. Цей метод на 50% економить інвестиційні витрати, на 20% - поточні витрати і на 80% - робочий простір. Нетоксичний і негорючий сухий лід виробляють із переробленого рідкого двоокису вуглецю, так що кріогенне очищення (кріогенний бластинг) є екологічно безпечним процесом. Цим способом можна акуратно видаляти тверді частинки та плівкові забруднення з виробів, що складаються з різних пластмас та композитів. Рідкий діоксид вуглецю, пройшовши через сопло, розширюється та прискорюється стисненим повітрям до ультразвукової швидкості. Очищаючий ефект заснований на поєднанні механічного, термічного та хімічного впливу, завдяки чому сухий лід видаляє забруднення у сухому вигляді і без осаду навіть із дуже малих отворів. Внутрішні можливості цього методу та мінімальні вимоги до простору дозволяють об'єднати процеси очищення та фарбування та, таким чином, виключити появу нових забруднень, наприклад, при транспортуванні чи зберіганні. Додатковою перевагою сухого очищення є велика свобода при проектуванні відповідних компонентів.

Очищення та активація за один етап
Плазмове очищення також є сухим способом очищення. Розрізняють плазмове очищення при низькому тиску та плазмове очищення при атмосферному тиску.

Плазмове очищення при низькому тиску проводиться у герметичних вакуумних камерах. Це дозволяє очищати деталі складної форми незалежно від їх кількості. Крім того, можна урізноманітнити застосування технологічних газів, оскільки обробка здійснюється в порожньому, герметично закритому просторі. Очищення при атмосферному тиску здійснюється прямими чи непрямими коронними розрядами (діелектричний бар'єрний розряд). Прямий розряд безпосередньо впливає на заготовки. Для непрямого розряду при атмосферному тиску використовуються так звані плазмові головки (сопла): розряд відбувається в плазмовій голівці і прямує до поверхні, що обробляється за допомогою стисненого повітря. Простіша системна технологія без вакуумних компонентів дозволяє знизити інвестиційні витрати. Крім того, плазмову систему, що працює при атмосферному тиску, легко включити до складу автоматизованої виробничої лінії. Плазмою можна ефективно видаляти тонкі органічні забруднення. Найчастіше як технологічний газ для очищення перед процесом фарбування використовують повітря, швидкість видалення матеріалу зростає зі збільшенням концентрації кисню. При обробці плазмою поверхня одночасно очищується та активується. Ця подвійна функція обумовлена фізичними та хімічними характеристиками процесу. І при низькому, і при атмосферному тиску органічні забруднення розбиваються на короткі леткі ланцюги та окислюються киснем до води та вуглекислого газу. При цьому вільні іони та електрони вступають у реакцію з поверхнею та утворюють полярні групи, за допомогою чого поверхневий натяг доводиться до ідеального значення для подальшого процесу фарбування. Таким чином, за допомогою плазмової обробки можна досягти поверхневого натягу понад 72 мн/м.

Д. Шульц

Профессиональная покраска” № 7 (117) 2021