¿Qué es el recubrimiento en polvo?
El recubrimiento en polvo es un proceso de acabado de superficies Este proceso utiliza la inducción electrostática para cargar la pieza de trabajo y las partículas de polvo con cargas eléctricas opuestas, lo que permite que el recubrimiento en polvo se adhiera a la superficie de la pieza. La mayoría de los componentes del recubrimiento, incluidas las resinas y los pigmentos, consisten en compuestos orgánicos de alto peso molecular que actúan como materiales dieléctricos conductores. Tras su aplicación, el polvo se funde, se nivela y se cura térmicamente para formar una película de recubrimiento continua.
Según el mecanismo de carga, el recubrimiento en polvo se puede clasificar en dos tipos principales:
- Recubrimiento electrostático en polvo de alto voltaje
- Recubrimiento en polvo electrostático triboeléctrico (cargado por fricción)
En el recubrimiento electrostático de polvo de alto voltaje, la pistola pulverizadora se conecta a un generador electrostático de alto voltaje. Se establece un campo electrostático de alto voltaje entre el electrodo de la pistola y la pieza de trabajo conectada a tierra (electrodo positivo), lo que crea una descarga de corona cerca de la boquilla de la pistola.
Al pasar las partículas de polvo por la zona de corona, adquieren cargas negativas y se convierten en partículas cargadas eléctricamente. Bajo la influencia de fuerzas electrostáticas, estas partículas son atraídas hacia la superficie de la pieza y se adhieren a ella. Tras la fusión, la nivelación del flujo y el curado, se forma una película de recubrimiento lisa y uniforme.
Sin embargo, debido al efecto de jaula de Faraday, las partículas de polvo tienen dificultades para penetrar en zonas hundidas, esquinas y cavidades profundas, lo que dificulta lograr una cobertura de recubrimiento adecuada en dichas regiones.
En el recubrimiento en polvo triboeléctrico, el aire comprimido transporta el polvo a través de una pistola pulverizadora de fricción. Al rozar las partículas de polvo contra la pared interior de la pistola, se cargan positivamente mediante la acción triboeléctrica. El polvo cargado es impulsado hacia una pieza de trabajo cargada negativamente por el flujo de aire y la atracción electrostática, donde se adhiere a la superficie y posteriormente se cura formando una película de recubrimiento.
Dado que el recubrimiento en polvo triboeléctrico no requiere un campo electrostático externo, no se ve afectado por el efecto de jaula de Faraday. Como resultado, puede proporcionar una mejor cobertura de recubrimiento en piezas con geometrías complejas y estructuras intrincadas.
Procesos de recubrimiento en polvo
Un proceso típico de recubrimiento electrostático en polvo consta de los siguientes pasos:
Pretratamiento de superficie → Recubrimiento en polvo → Curado → Inspección → Producto terminado
Etapa de pretratamiento de la superficie
Antes de la aplicación del polvo, la pieza de trabajo debe someterse a un pretratamiento para eliminar el aceite, la grasa, la suciedad y el polvo de la superficie del acero laminado en frío. Durante este proceso, se realiza un tratamiento previo para eliminar el aceite, la grasa, la suciedad y el polvo de la superficie del acero laminado en frío. recubrimiento de fosfato de zinc Normalmente se forma en la superficie para mejorar la adherencia del recubrimiento.
Tras el pretratamiento, la pieza debe secarse completamente y enfriarse a menos de 35 °C antes de la aplicación del polvo. Esto garantiza unas propiedades físicas óptimas, un buen rendimiento del recubrimiento y un aspecto superficial impecable.
Etapa de recubrimiento en polvo
La pieza de trabajo se transporta mediante un sistema de cintas transportadoras hasta la cabina de recubrimiento en polvo, donde se colocan las pistolas pulverizadoras para las operaciones de recubrimiento.
El generador electrostático aplica una carga negativa de alto voltaje a la aguja del electrodo ubicada en la boquilla de la pistola pulverizadora. Este campo de alto voltaje ioniza el aire circundante y carga la mezcla de polvo y aire que sale de la pistola.
La pieza de trabajo se conecta a tierra mediante el sistema de soporte de la cinta transportadora, lo que crea un campo eléctrico entre la pistola pulverizadora y la pieza. Impulsadas tanto por la atracción electrostática como por la presión del aire comprimido, las partículas de polvo se depositan sobre la superficie de la pieza, formando una capa de recubrimiento uniforme.
Polvo de recubrimiento en polvo
El material de recubrimiento principal es un recubrimiento en polvo híbrido de epoxi-poliéster, que normalmente contiene:
- Resina epoxica
- Resina de poliester
- Agente de curado
- Pigmentos
- Relleno
- Modificadores de flujo
- Aditivos resistentes a la humedad
- Potenciadores de cobertura de bordes
- Otros aditivos funcionales
Tras el curado térmico, estos materiales forman el recubrimiento protector y decorativo deseado. El aire comprimido actúa como medio auxiliar y debe estar libre de aceite y humedad. Los requisitos de calidad típicos incluyen:
- Contenido de humedad: < 1.3 g/m³
- Contenido de aceite: < 1.0 × 10⁻⁵ %
Etapa de curado
Durante el curado, los grupos epoxi de la resina epoxi reaccionan con los grupos carboxilo de la resina de poliéster y los grupos amino del agente de curado mediante reacciones de condensación y adición, formando una red polimérica reticulada y liberando pequeñas cantidades de subproductos gaseosos.
El proceso de curado consta de cuatro etapas:
- Fusión
- Nivelación de flujo
- Solidificación
- Curación
Cuando la temperatura alcanza el punto de fusión del polvo, la capa exterior comienza a fundirse y se fusiona gradualmente con el polvo interior hasta su completa fusión. Una vez fundido por completo, el recubrimiento fluye lentamente sobre la superficie, formando una película delgada y lisa. A medida que la temperatura continúa aumentando, el recubrimiento alcanza su punto de gelificación y entra en una breve etapa de gelificación. Un calentamiento adicional inicia reacciones de reticulación química que curan permanentemente el recubrimiento. Condiciones típicas de curado:
- Temperatura: 180 ° C
- Tiempo: 15 minutos
Etapa de inspección
Después del curado, la pieza recubierta se inspecciona visualmente para detectar factores como: rugosidad de la superficieuniformidad del brillo, contaminación por partículas, poros y cráteres.
El espesor del recubrimiento se controla normalmente dentro de un rango de 55 a 90 μm. Para las series de producción iniciales o cuando se cambian los tipos de polvo, se deben realizar pruebas adicionales utilizando instrumentos apropiados para evaluar factores como la apariencia, el brillo, la diferencia de color, el espesor del recubrimiento, la adhesión, dureza, resistencia a los impactos y resistencia a la niebla salina.
Producto terminado
Los productos terminados que cumplen con los requisitos se clasifican y se colocan en estanterías de transporte o contenedores de almacenamiento. Se deben usar materiales protectores suaves para separar las piezas individuales y evitar rayones durante la manipulación y el transporte. Asimismo, se debe aplicar una identificación y un etiquetado adecuados.
Beneficios del recubrimiento en polvo
- Polvo ancho selección. Nearly Mediante la tecnología de recubrimiento electrostático en polvo se pueden aplicar todo tipo de recubrimientos en polvo.
- Recubrimiento ajustable espesor. Recubrimiento El espesor puede variar desde varias decenas hasta varios cientos de micrómetros, lo que permite aplicaciones tanto de película delgada como gruesa. Cuando el espesor del recubrimiento supera los 150 μm, puede ser necesario precalentar la pieza por encima de la temperatura de fusión del polvo.
- No se requiere precalentamiento de la pieza. Tras un tratamiento previo adecuado, el polvo se puede aplicar directamente a piezas de diversos materiales y geometrías.
- Material de alta calidad utilización. Exceso de pulverización El polvo puede recuperarse y reutilizarse, lo que da como resultado tasas de utilización del material superiores al 98%.
Desventajas del recubrimiento en polvo
- Equipo superior inversión extranjera. Servicios Se requieren sistemas de recubrimiento y recuperación de polvo, lo que conlleva costes de capital relativamente elevados.
- Desafíos en el recubrimiento uniformidad. Durante En las operaciones de recubrimiento térmico, mantener un espesor de película uniforme puede resultar difícil, y los recubrimientos gruesos son susceptibles de descuelgarse.
Opciones de color de recubrimiento en polvo
A diferencia de las pinturas líquidas, los recubrimientos en polvo no permiten igualar el color in situ mediante la mezcla de colorantes primarios. El color de un recubrimiento en polvo se determina de antemano durante su fabricación. Cualquier cambio de color requiere reformular y reproducir el propio recubrimiento, lo que dificulta un ajuste rápido del color.
En los procesos de recubrimiento electrostático en polvo, el cambio de color durante la producción requiere una limpieza exhaustiva de todo el sistema de recubrimiento, incluyendo las pistolas pulverizadoras, los alimentadores de polvo, la cabina de pulverización, las mangueras de suministro de polvo y el equipo de recuperación de polvo. Si no se elimina por completo el polvo residual, puede producirse contaminación cruzada, lo que conlleva defectos importantes en el aspecto y la calidad de la superficie del recubrimiento.
Los cambios de color resultan especialmente complicados al alternar entre tonos oscuros y claros, ya que incluso pequeñas cantidades de polvo residual pueden provocar una contaminación cromática notable. Por consiguiente, el recubrimiento electrostático en polvo no suele ser adecuado para cambios de color frecuentes ni para producciones de corta duración que involucren múltiples variantes de color en un plazo limitado.
Las opciones de color para el recubrimiento en polvo incluyen negro, blanco, marrón, gris, azul, verde, rojo, amarillo y naranja. Las opciones de color se muestran en el documento según el sistema de colores RAL.
Sistema de colores RAL (Haga clic para ver)
Parámetros para el recubrimiento en polvo
| Parámetro | Autonomía | Notas |
|---|---|---|
| Voltaje electrostático | 60-90 kV | Un voltaje excesivo puede provocar la ionización inversa del polvo y defectos en los bordes; un voltaje insuficiente reduce la eficiencia de transferencia. |
| Corriente electrostática | 10–20 μA | Una corriente excesiva puede provocar la ruptura dieléctrica del recubrimiento; una corriente insuficiente reduce la eficiencia de deposición. |
| Presión de flujo de polvo | 0.30–0.55 MPa | Una mayor presión aumenta la tasa de deposición, pero también incrementa el consumo de pólvora y el desgaste del arma. |
| Presión de aire de atomización | 0.30–0.45 MPa | Una mayor presión mejora la uniformidad del espesor, pero acelera el desgaste; una menor presión mejora la cobertura, pero puede provocar obstrucciones. |
| Presión de limpieza de armas | 0.50 MPa | Una presión excesiva aumenta el desgaste de la boquilla; una presión insuficiente puede provocar una obstrucción. |
| Presión de fluidización de la tolva | 0.04–0.10 MPa | Una presión excesiva reduce la densidad y la productividad del polvo; una presión insuficiente puede provocar una mala alimentación del polvo o su aglomeración. |
| Distancia entre la pistola y la pieza de trabajo | 150 – 300 mm | Una distancia excesivamente corta puede provocar la degradación del recubrimiento; una distancia excesiva reduce la eficiencia de la transferencia y aumenta el consumo de polvo. |
| Velocidad del transportador | 4.5-5.5 m/min | Una velocidad excesiva reduce el espesor del recubrimiento; una velocidad lenta disminuye la eficiencia de la producción. |
Factores que afectan al recubrimiento en polvo
1. Voltaje y corriente electrostáticos
Un voltaje y una corriente bajos reducen la eficiencia de carga del polvo y la eficiencia de transferencia del recubrimiento. Un voltaje excesivo puede provocar la repulsión del polvo y defectos en los bordes, mientras que un voltaje o una corriente excesivos pueden causar una ruptura dieléctrica del recubrimiento.
2. Caudal de polvo y presión de atomización
El espesor del recubrimiento generalmente aumenta con la presión de flujo del polvo, mientras que la uniformidad del recubrimiento mejora con una mayor presión de atomización. Sin embargo, valores excesivos aceleran el desgaste de la pistola de pulverización y aumentan el consumo de polvo. Una baja presión de atomización también puede provocar obstrucciones en la alimentación del polvo.
3. Distancia entre la pistola pulverizadora y la pieza de trabajo
Una distancia excesiva aumenta el consumo de polvo, disminuye la eficiencia de transferencia y reduce el espesor del recubrimiento. Una distancia insuficiente puede provocar descargas eléctricas y la degradación del recubrimiento.
4. Velocidad del transportador
Una velocidad baja de la cinta transportadora reduce la productividad, mientras que una velocidad excesivamente alta da lugar a un espesor de recubrimiento insuficiente y no uniforme.
5. Tamaño de partícula del polvo
En general, las partículas de polvo de mayor tamaño aumentan el espesor máximo de recubrimiento que se puede lograr y la cantidad de cargas que transportan las partículas individuales. El tamaño de las partículas también influye en los efectos de las fuerzas gravitacionales y electrostáticas durante la deposición.
6. Resistividad del polvo
Los polvos con menor resistividad eléctrica se cargan más fácilmente, pero tienden a perder su carga después de la deposición, lo que provoca la pérdida de polvo de la superficie de la pieza de trabajo.
Los polvos con mayor resistividad son más difíciles de cargar y, por lo general, presentan una menor eficiencia de transferencia. Sin embargo, retienen la carga durante más tiempo tras la deposición, lo que genera repulsión electrostática contra las partículas depositadas posteriormente y limita la formación excesiva de película.
7. Velocidad de alimentación del polvo
Al inicio del proceso de recubrimiento, el espesor de la capa aumenta con la velocidad de alimentación del polvo. A medida que avanza el recubrimiento, la influencia de la velocidad de alimentación del polvo sobre el espesor disminuye gradualmente. Una velocidad de alimentación de polvo excesiva también puede reducir la eficiencia de transferencia.
8. Equipos de curado
Se debe seleccionar el equipo de curado adecuado según los requisitos de producción y las especificaciones del proceso para mantener el perfil de temperatura y la duración del curado requeridos.
Los métodos de calentamiento más comunes incluyen la convección por aire caliente y la radiación infrarroja lejana. Los equipos de curado típicos incluyen hornos de cinta transportadora continua y hornos discontinuos. Estos sistemas pueden adaptarse tanto a operaciones de producción continuas como intermitentes.
