Наиболее удобный способ покраски маленьких изделий – применение порошковой краски. С помощью нее вы сможете производить окрашивание у себя дома. Но для этого потребуется выдерживать необходимые температурные режимы. Основной из них – это сушка. И тут нам поможет печь полимеризации. Это будет экономнее приобретения профессионального оборудования. А сделаем мы ее своими руками.
Устройство порошковой покрасочной печи
Порошковая краска выпускается с начала 1970 годов, поэтому такой способ окрашивания считается достаточно новым. Он экономичен и долговечен, из-за этого ему отдает предпочтение большое количество людей.
В состав порошковой покрасочной печи входит печь полимеризации и камера покраски. В покрасочной камере наносится порошковая краска, а в печи полимеризации она расплавляется. Наносить порошковую краску следует специальным пистолетом, профессиональным или ручным.
Сейчас камеру покраски можно приобрести для работы с единичными элементами. Она состоит из блока фильтрации и самой рабочей камеры. Изделия в нее проникают сквозь отверстие вверху.
Управлять порошковой печью можно с помощью пульта. Это очень удобно с точки зрения безопасности.
Среди разновидностей порошковой печи есть и проходные конструкции. Это значит, что элементы, подлежащие покраске, заходят справа, а выходят с противоположной стороны.
Применяется в порошковой покрасочной печи колированный порошок. Состоит порошковая краска из мелко-дисперсионного порошка. К этому порошку добавляются требуемые добавки, и таким образом у нас получается порошковая краска.
Камера покраски
В ее состав входят система рекуперации порошка и система фильтрации воздуха. Вначале порошок намагничивается. После этого намагниченный порошок распределяется ровно на поверхности, прилипая к ней. Происходит нагрев, чтобы порошок мог запечься. Нагревать необходимо не более двадцати минут при температуре до двухсот градусов.
Достоинства использования печи
Такая печь поможет вам сэкономить средства, ведь окрашивание с ее помощью стоит намного меньше. Все материалы, которые остаются на кузове, впоследствии будут возвращены. Происходит это благодаря фильтрам. После этого остатки материалов очищаются.
Такое экономное отношение к материалу дает возможность не допускать его потери. Максимальная потеря, которая может произойти, составляет два процента. Обычное окрашивание имеет потери в размере около пятидесяти процентов. Заметьте, разница значительная.
Перейдем к процессу изготовления.
Необходимые инструменты и материалы
Мы расскажем, как же можно изготовить данный агрегат своими руками. Для этого необходимо следовать указанной в статье инструкции. Изготовить устройство будет не слишком сложно, можно сделать печь и без помощи сварочного инструмента. Вместо него используйте саморезы и заклепки. Решающую роль здесь играет ваше мастерство.
Необходимые инструменты для изготовления печи своими руками:
- уровень;
- сварочный инструмент;
- плоскогубцы;
- болгарка;
- ножницы по металлу;
- рулетка.
Нужно определить, какое количество каждого материала нам потребуется, для этого можно сделать чертежи. По ним мы и будем рассчитывать.
Нам потребуются следующие материалы:
- листовой металл;
- утеплитель;
- профильная труба;
- нагревательные тэны;
- петли и защелки для дверцы;
- кабель;
- вентилятор улитковый;
- блок управления температурой.
Рассчитывая необходимый объем печи, помните, что печь слишком большого размера будет сложно разогреть.
Делаем каркас
Начнем мы с изготовления каркаса. Собирать наш каркас будем сварочным инструментом или с помощью болтов.
Отделочные работы
Подготовьте отделочный материал, ориентируясь на габариты печи. Зашейте внутреннюю часть стены, используйте при этом саморезы или сварочный инструмент. После этой процедуры плотно заделайте пустоту в стенах с помощью утеплителя. Чаще всего в качестве утеплителя используют базальтовую плиту.
Далее аналогично зашивается наружная часть печи, прикрепляются защелки и петли для дверцы. Сверху прикрепляются кронштейны. Они будут служить для подвешивания окрашенных изделий.
Устанавливаем вентилятор и нагревательные тэны
Тэны равномерно крепятся на боковых стенах и соединяются проводами. После этого они выводятся наружу. Из листового материала сделайте кожух с отверстием для воздуха по бокам. Закройте тэны кожухами.
Вентилятор собирается в систему с нагнетательной и заборной воздушными шахтами. Заборная воздушная шахта делается вдвое меньше чем нагнетательная. Провода от вентилятора должны находиться снаружи.
Если вы все правильно сделали, тогда воздух в вашей печи полимеризации будет проходить сквозь защитные кожухи, далее выйдет вниз и снова поднимется вверх через сушащиеся изделия.
Устанавливаем блок управления
Это завершающий, но самый главный этап. Посредством блока питания будет происходить управление вентилятором и нагреванием. Приобретайте специализированный блок, который предназначен для таких печей. Состоит он из указателей температуры, датчиков, устройства для управления вентилятором и аварийного автомата. Вот мы и сделали печь полимеризации своими руками.
Из недостатков печи можно выделить то, что ее не очень резонно приобретать для маленького производства или для использования в домашних условиях. В основном, такие печи предназначены для больших объемов работ. Также недостатком можно считать ее стоимость, которая является не самой низкой. А в остальном – это очень удобная и практичная вещь для покраски необходимых вещей.
Производство порошковых красок в России пока только развивается, но уже сегодня есть несколько брендов, которые не уступают по качеству иностранным аналогам, хотя если отталкиваться от цены, то разница будет небольшая, как не отличается и способ нанесения самих полимеров на металл.
Главное отличие нанесения порошковых красок от, привычных, жидких, заключается в том, что тут необходим специальный краскопульт. Который помимо распыления, заряжает частицы краски положительным электрическим зарядом. В то время как само изделие заземляется и соответственно имеет отрицательный заряд.
Благодаря этому, порошок при попадании на металл, проникает в молекулярную структуру и как бы становится единым целым с изделием, поэтому у такого способа окраски можно выделить целый ряд преимуществ:
- Устойчивость покрытия к механическим воздействиям. Изделие окрашенное порошковым полимером может сгибаться, а покрытие при этом остаётся цельным.
- Полная нейтральность к воде, и соответственно к образованию ржавчины.
- Внешний вид изделия. Порошковые краски дают гладкость покрытия и блеск, которого практически невозможно добиться с другими материалами.
- Долговечность покрытия, которая достигается за счёт прогревания металла и адгезии на молекулярном уровне.
Конечно, можно выделить и ряд минусов, но все они связаны с технической стороной вопроса:
- Сложный процесс нанесения, предусматривающий несколько этапов, каждый из которых занимает определённое время.
- Инструкция по работе с порошковыми красителями предусматривает наличие дорогостоящего оборудования. И если, камеру можно сделать самостоятельно. То вот краскопульт и комплектующие для печи, придётся приобретать отдельно.
- Так как производство порошковой краски очень дорогой процесс, а сами работы по нанесению занимают много времени, то и изделие, покрытое этим материалом, значительно возрастает в цене.
А наглядно понять весь процесс окрашивания, можно посмотрев видео в этой статье.
Изготовление печи
Начинать изготовление печи полимеризации порошковой краски следует с расчётов и чёткого понимания того, что в этой печи будет окрашиваться. Размеры – очень важное значение, так как чем больше печь, тем больше энергозатрат потребуется на её прогрев, а так же больше времени будет уходить на набор оптимальной температуры.
С другой стороны, камера должна вмещать в себя все окрашиваемые изделия таким образом, чтобы они не соприкасались друг с другом.
Совет! Изготавливать камеру для одноразовой покраски нецелесообразно, гораздо проще будет заказать эту работу у специалистов.
К примеру, сегодня, порошковыми красками часто красят автомобили, а следовательно и камера должна вмещать машину целиком, и при этом чтобы с каждой стороны оставался запас не менее чем 30-50 сантиметров.
Если с этим вопросом вы определились, то следующий этап – это составление списка всего, что понадобится:
- Профильная труба, не менее чем 40 на 20 мм, для создания каркаса.
- Базальтовая вата, толщиной 50 мм.
- Листы оцинкованной стали.
- Вентилятор двойного действия с протоками для циркуляции воздуха внутри камеры распределения температуры по всему объёму.
- Тэны нагревательные из расчёта, чтобы температура в камере поднималась до 200 градусов. За точными расчётами количества тэнов лучше обратиться к специалистам.
- Блок управления с терморегулятором и термостатом.
- Две термопары для замеров температуры внизу и вверху камеры.
Каркас
Каркас изготавливается из профильной трубы таким образом, чтобы внутрь возможно было заложить листы базальтовой ваты. В качестве материала можно использовать трубу любого размера, главное, помнить, что чем толще слой утеплителя, тем быстрее и дольше, температура будет удерживаться внутри камеры.
Дверь короба, так же сваривается из профилей и утепляется, помимо этого необходимо предусмотреть задвижку, которая будет не только удерживать дверь в закрытом положении, но и прижимать её плотно к самому коробу.
Когда каркас собран, его необходимо обшить снаружи металлическими листами, что бы у утеплителя была опора. Базальтовая вата прокладывается во все пустоты, и чем плотнее она будет уложена, тем лучше печь будет держать температуру.
После утепления, обшивается оцинковкой внутренняя сторона короба и двери. Каркас готов, и пришло время установки навесного оборудования.
Тэны и регуляторы
На этом этапе, лучше всего обратиться за помощью к специалистам электрикам. Высокая температура внутри печи достигается за счёт большой мощности в сети, соответственно и нагрузка будет колоссальная. Лучше всего, если устанавливаемое оборудование будет подключено к двум фазам, то есть в сети должно быть не бытовые 220 вольт, а промышленные 380.
После крепления тэнов и вывода проводов наружу, устанавливаются термопары, причём одна ставится максимально высоко к потолку, а вторая у задней стенки на полу. Таким образом, две термопары будут давать разные показания, а автоматика вычислять среднюю температуру в камере.
Тэны и термопары подключаются к датчикам и к сети. Нагреватель готов, и осталось закрыть тэны ещё одним листом оцинковки. Это обезопасит окрашиваемое изделие от неравномерного прогрева и соприкосновения с оголёнными электрическими проводами.
Важно! Перед тем ка зашить тэны листом, нужно обязательно проверить работу всех приборов и оборудования. Каждый тэн должен нагреваться равномерно, а автоматика выключать их при наборе нужной температуры.
Вытяжки
Принудительная циркуляция воздуха необходима для равномерного прогрева камеры. Сам вентилятор должен располагаться снаружи, и иметь два входа внутрь камеры: один, более широкий сверху, для забора воздуха, а второй узкий, снизу, для впрыска обратно. Мощность самого вентилятора подбирается индивидуально в зависимости от размеров камеры.
Когда исправность всего оборудования проверена, под потолком устанавливаются вешала, на которые будут подвешиваться окрашенные изделия, и можно переходить к пробной полимеризации.
Проба печи
Перед тем, как испытывать печь на окрашенном изделии, её необходимо прогреть несколько раз, чтобы металл каркаса при нагреве принял свою форму, к тому же, это позволит выявить все возможные дефекты и неполадки. Главное свойство печи – это сохранение температуры внутри на заданном уровне, а следовательно автоматике нужно уделить особенно пристальное внимание.
Важно! При открывании двери в нагретую камеру, температура падает в несколько раз, поэтому чтобы избежать лишних затрат на электричество, помещать изделия внутрь нужно очень быстро, но при этом аккуратно, чтобы не повредить покрытие, которое ещё не успело затвердеть.
После того, как испытание печи проведены, и всё оборудование работает в штатном режиме, можно попробовать первое окрашенное изделие.
Тут важно помнить, что в зависимости от вида покрытия, для полимеризации требуется разная температура:
- Первый слой, грунт – 170 градусов.
- Второй слой, краска – 190 градусов.
- Третий слой, лак – 200 градусов.
Лимертон порошковая краска (можно использовать)
Pulver порошковая краска (также неплохой вариант)
Так же не забудьте про крючки для порошковой покраски.
В целом, следуя этим правилам, можно вполне состязаться с такими монстрами, типа Gema выпускающее топовое порошковое оборудование.
Естественно понадобится ручной трибостатический порошковый распылитель, (Аппарат трибостатического напыления предназначен для нанесения полимерного покрытия на поверхности сложной формы (углы, изломы, трубы, сетку, проволочные конструкции и скрытые поверхности), а так же и простой формы (плоскости).
Наиболее удобен при работе с малыми партиями, с мелкими изделиями, с крупногабаритными изделиями, а также при окраске изделий с повышенными требованиями к чистоте и равномерности нанесения покрытия.) перечислим желательные минимальные параметры, для качественной покраски:
- Устойчивость к механическим воздействиям (повреждениям).
- Легкая и полная разборка напылителя (быстрая очистка от засорения и быстрая перемена краски).
- Простота регулирования качества и количества (скорости напыления).
- Наличие одного питающего трубопровода (шланга) с неограниченной длиной определяют высокую мобильность напылителя.
- Отсутствие электрических элементов
Застывание каждого слоя длится от 15 минут до часа, после чего температура в печи должна самостоятельно упасть примерно до 100 градусов, после чего изделие можно вынимать, а окончательное остывание происходит уже при комнатной температуре. Как видно, ничего сложного в самостоятельном изготовлении печи для полимерных порошковых красок нет, главное, правильно всё рассчитать и строго соблюдать технологию окрашивания.
Powder painting oven with own hands
The production of powder paints in Russia is still developing, but today there are several brands that are not inferior in quality to foreign counterparts, although if we start from the price, the difference will be small, and how the polymer is applied to the metal.
The main difference between the application of powder paints from the usual, liquid ones is that a special spray gun is needed. In addition to spraying, it charges the ink particles with a positive electric charge. While the product itself is grounded and therefore has a negative charge.
Due to this, the powder, when it hits the metal, penetrates into the molecular structure and, as it were, becomes a single whole with the product, so a number of advantages can be distinguished in this method of painting:
Stability of coating to mechanical influences. The product painted with a powder polymer can be bent, and the coating remains intact.
Complete neutrality to water, and accordingly to the formation of rust.
Appearance of the product. Powder paints give a smooth coating and shine, which is almost impossible to achieve with other materials.
Durability of the coating, which is achieved by heating the metal and adhesion at the molecular level.
Of course, there are a number of disadvantages, but they are all related to the technical side of the issue:
A complex application process involving several stages, each of which takes a certain amount of time.
Instructions for working with powder dyes provide for the availability of expensive equipment. And if, the camera can be done by yourself. That’s the spray gun and accessories for the oven, you have to buy separately.
Since the production of powder paint is a very expensive process, and the application work itself takes a long time, the product coated with this material is also significantly increased in price.
A clear understanding of the entire process of staining, you can see the video in this article.
Furnace manufacturing
Furnace factory
Furnace factory
Start the manufacture of a powder polymerization oven with the calculations and a clear understanding of what will be stained in this oven. Dimensions are very important, as the larger the kiln, the more energy it takes to heat it up, as well as the more time it takes to set the optimum temperature.
On the other hand, the camera should contain all the painted products in such a way that they do not come into contact with each other.
Advice! It is not advisable to make a camera for disposable painting, it will be much easier to order this work from specialists.
For example, today, cars often paint with powder paints, and therefore the camera should accommodate the whole car, and at the same time, there should be at least 30-50 centimeters on each side.
If you have decided on this issue, then the next step is to compile a list of all that is needed:
Profile pipe, no less than 40 to 20 mm, to create a frame.
Basalt wool, 50 mm thick.
Sheets of galvanized steel.
Double-acting fan with ducts for air circulation inside the temperature distribution chamber throughout the volume.
Heating tones are calculated so that the temperature in the chamber rises to 200 degrees. For accurate calculations of the number of TENs, it is better to consult specialists.
Control unit with thermostat and thermostat.
Two thermocouples for measuring the temperature at the bottom and top of the chamber.
Frame made of metal shaped tubes
Frame made of metal shaped tubes
The frame is made from a profile pipe in such a way that it is possible to lay basalt wool sheets inside. As a material, you can use a pipe of any size, most importantly, remember that the thicker the layer of insulation, the faster and longer, the temperature will be held inside the chamber.
The door of the box, also welded from the profiles and insulated, in addition, it is necessary to provide a latch that will not only hold the door in the closed position, but also press it tightly to the box itself.
Luggage with a heater of basalt cotton wool
Luggage with a heater of basalt cotton wool
When the frame is assembled, it must be sewn from the outside with metal sheets, so that the heater has a support. Basalt cotton wool is laid in all voids, and the denser it is laid, the better the oven will keep the temperature.
After the insulation, the inner side of the box and door is galvanized. The frame is ready, and it’s time to install the attachments.
Tens and regulators
Installing TENs
Installing TENs
At this stage, it is best to ask electricians for help. High temperature inside the furnace is achieved due to high power in the network, respectively, and the load will be colossal. It is best if the equipment to be installed is connected to two phases, that is, the network should not have household 220 volts, but industrial 380.
Вот и добрались до описания печи полимеризации.
По факту, любая печь – это теплоизолированный объем с системой нагрева. Каждый делает печь исходя из опыта и поставленных задач.
Сразу представлю нашу кормилицу. Для привлечения вниманию пришлось освоить фотошоп и запустить её в небо.
О порошковой покраске я узнал от друзей, которые уже начали строить свою печь. Поработав с ними какое то время, я составил личное представление об удобной конструкции печи для моих задач.
Ради экономии денег и времени никаких сложных систем подвесов и транспортной линии я решил не делать. Диски, велорамы, рычаги вполне нормально переносить руками. Главное следить за чистотой одежды и подвесов, что бы с них ничего не падало.
Для себя я сразу определил несколько моментов:
1. Рабочий объем должен быть широким и высоким, но не глубоким. Ограничения чисто физические и исчисляется тем расстоянием до которого можешь спокойно дотянуться рукой держа покрашенную деталь. Есть глубокие печи, но уже нужна система подвижных подвесов. Высота и ширина нужна для крупногабаритных вещей. У меня рабочая область получилась 1700 х 1700 х 700 мм.
2. Наличие двух дверей. То есть одна дверь на пол печи и вторая на вторую половину. Каждое открытие двери – это потери тепла, поэтому для загрузки небольших изделий достаточно открыть только одну половину. Плюс экономия, так называемого, объема обслуживания – можно оставить меньше места перед печью.
3. Возможность крепления подвесов на двух уровнях.
Вот и весь чертеж, что был.
Металлоконструкцией занимался мой друг, поэтому никаких фото нет. По сути там все просто. Из уголков был сварен прямоугольный каркас, обшиты внешние стенки, проложены 150 мм утеплителя и приварена внутренняя обшивка.
В качестве утеплителя использована изоляция Rockwool Лайт Баттс Скандик 50 мм. Не используйте изоляцию с прослойкой фольги. Через нее может проскочить замыкание.
Изначально я планировал внутренние листы обшивки крепить к каркасу на клепки, но их приварили. А на "пол" приварили достаточно толстый лист металла. Вот здесь и открылись многие подводные камни. Перепад температур получается очень большим: от уличной температуры до +180/+210 градусов Цельсия. Физику никто не отменял, а, соответственно, и температурных расширений металла – все листы обшивки начинают изгибаться и идти волной.. Стенки сделаны из тонкого металла, поэтому с ними проблем нет. А вот толстая плита внизу спокойно изгибается примерно на 1 см и рвет сварку, которой прихвачена по периметру (точечные прихватки). По итогу она оторвала лишнюю сварку и все.
Та же проблема была с внутренними листами обшивки двери. Но кроме повреждений собственных креплений они отрывали сварку петель. Петли пришлось подваривать в соответствии рабочей температурой. Это привело к появлению щелей между дверьми и остальным каркасом. Пришлось по внутреннему периметру дверей крепить уплотнение. В качестве уплотнения использовали медицинскую силиконовую трубку.
Так же со временем температурные расширения оторвали замок дверей. След от него виден на небесной фотографии. Новый замок мы так и не сделали, поэтому в двери просто подпираются деревянной палкой. Кстати, очень технологично, позволяет одним движением ноги отворить дверь и в то же время можно очень плотно их закрыть и температурные расширения не страшны.
Так что учитывайте расширение металла внутри печи.
НО! Наличие толстых листов очень сильно уменьшает температурные колебания внутри печи. То есть этот металл аккамулирует много тепла и когда открываешь двери на какое то время и потом закрываешь, то температура внутри быстро восстанавливается до нужного значения. Наверняка, в термодинамике есть специальный термин для этого, но я называю это инерцией печи. Во-первых, потом меньше работы тэнам, а значит и затраты электричества. А во-вторых, лучше получается покрытие. Краска начинает запекаться при определенных температурах самого изделия. То есть нагревается металл изделия, при определенной температуре краска становится желеобразной, а при дальнейшем нагревании затвердевает. И если нагрев происходит слишком медленно, то это может способствовать появлению подтеков.
В предыдущей печи меньшего объема, что бы понизить эту "инерцию" пришлось класть дополнительные куски железа.
Перейдем к электрике. Ну тут все просто. В качестве нагревательных элементов используются U-образные тэны мощностью по 2 кВт. Есть специальная формула расчета, но в среднем надо 4 кВт на 1 куб. У меня меньше 4 кубов и хорошая изоляция – взял 12 кВт, то есть 6 тэнов. Первый нагрев до 180 градусов занимает минут 10-15, после закладки деталей возврат к 180 происходит в среднем за 1-2 минуты.
Питание от сети 380 В, подключение тэнов по схеме "звезда" (два тэна на фазе параллельно). Подачей тока управляют твердотельные реле. Одна твердотелка на одну фазу. Использовал реле ТТР HD-4044.ZD3. Ставились на алюминиевые радиаторы.
Управляет твердотельными реле ОВЕН ТРМ251. Самое важное, что это ПИД-регулятор. То есть на заданное значение температуры он будет выходить плавно и держать её. Это достигается за счет того, что благодаря твердотельным реле питание на тэны начинает подаваться импульсно при подходе к заданному порогу. Чем ближе к 180 градусам, тем реже и короче импульсы. При этом в регуляторе есть автонастройка под систему. То есть он сам подстраивается под вашу печь (под её термодинамические характеристики). Это позволяет плавно держать температуру внутри объема и избегать перегревов краски, что может привести к печальным последствиям.
Единственное, я долго не мог все запустить как надо, потому что в настройках стоял не тот тип термопары (уже и не помню какая у меня там). Так же тогда не мог разобраться по какому принципу срабатывают релейные выходы. как раз под них предназначались неподключенные лампочки. Если кто объяснит в комментах – буду очень признателен.
ТРМ и реле заказывал через дистребъютеров на официальном сайте ОВЕН. Всю остальную электрику брал на авито – это выгодно.
Я там еще предусмотрел вентиляцию шкафа, но по факту ничего не греется. Летом в самую жару только радиаторы немного нагрелись.
По настройке выставлены несколько режимов 180 градусов, 200 и 220. Во всех режимах минимальное время выхода на температуру и максимальное время работы. Включается и выключается все просто отключением питания.
В единичном производстве нет смысла выстраивать какие то сложные схемы нагрева. Просто заданная температура и постоянная работа. Время запекания засекается вот этим икеевским таймером.
Ну вот вроде бы и все.
Если интересна тема печей, то могу написать как делают печи на более профессиональном уровне. Могу написать про ребят, которые занимаются в Питере серийным производством подобных печей, только более технологичных. Я с ними уже разговаривал и они не прочь рассказать о своих печах.
P.S. Готовлю серию видео о порошковой покраске и экспериментах с ней. Уже отснял покраску НЕметаллических изделий (такое можно делать за счет спец составов) и сейчас монтирую. Так же пожертвовал капот своих жигулей, что бы ответить на вопрос о покраске машины порошковой краской. В планах сверить прочность покрашенных и не крашенных литых дисков (по слухам они становятся мягкими). А так же общие видео про технологию.
Так что в комментах можете высказать пожелания того, что вам может быть интересно посмотреть (как красят, что красят, какой результат).