Технічне й економічне порівняння технологічних процесів рідкого та порошкового фарбування

Найважливіші показники	Рідкі фарби	Порошкові фарби
Підготовка поверхні: очищення, знежирення, хімічна обробка, пасивація	Так	Так
Сушіння після хімічної обробки	Так	Так
Рекуперація фарби	Неможлива	Можлива (до 98%)
Пристрої для перемішування фарб	Потрібні	Не потрібні
Насоси для перекачування фарб	Потрібні	Не потрібні
Конвеєр	Довший	Коротший
Повітрообмін	Значний	Малий
Температура спалаху	20 °С	>500 °С
Поточне обслуговування	Щодня	Щотижня
Середнє число шарів	Мінімум два	Один
Нанесення на нагріту поверхню	Неможливе	Можливе (до 250°С)
Основа: розчинник, вода	Так	Немає
Середня товщина одного шару	20…30 мкм	60…80 мкм
Автоматизація	Складна	Проста
Вартість покриття в перерахуванні на 1 кв. м	Висока	Низька

 

Порошок, що наноситься на виріб, – це суміш дрібних частинок барвника та смоли. Електростатично заряджені частинки прилипають до заземленої поверхні та, полімеризуючись у печі, перетворюються в ідеальне покриття.

Приклади застосування порошкового фарбування:

§ фасадні елементи,

§ віконні профілі,

§ покрівельні матеріали (типу металочерепиці),

§ офісні та садові меблі,

§ меблева фурнітура,

§ автомобільні диски,

§ приладові щитки та дзеркала,

§ радіатори,

§ холодильники,

§ торговельне устаткування (стелажі, прилавки),

§ побутові прилади,

§ спортінвентар тощо.

Висновки. 1. В Україні існує висока потреба у фарбованих алюмінієвих конструкціях. 2. Усі аргументи свідчать про перевагу порошкового фарбування алюмінієвих виробів порівняно з фарбуванням їх рідкими фарбами.

Основні принципи порошкового фарбування. Процес нанесення полімерної порошкової фарби оснований на електризації частинок фарби, транспортуванні їх стисненим повітрям до виробу, який треба фарбувати, де вони за рахунок електростатичного заряду притягаються до поверхні, що фарбується, з наступним формуванням покриття при температурі 140…200°С.

Типова лінія для порошкового фарбування складається з трьох ділянок: підготовка поверхні, нанесення порошкової фарби та полімеризація фарби. Технологія підготовки поверхні перед фарбуванням практично не відрізняється від технології, що застосовувалась при традиційних методах нанесення лакофарбових матеріалів – тут також застосовують знежирення, травлення, фосфатування.

До складу порошкової фарби звичайно входять: сполучні – смоли, затверджувачі 40…60%, пігменти та наповнювачі – 30…50% і різні добавки – 5…10%. Зараз широко поширені порошкові фарби на основі епоксидних і поліефірних смол.

Епоксидні фарби мають високу хімічну стійкість і відрізняються механічними властивостями – еластичністю, ударною міцністю, стійкістю до розчинників, кислот, лугів. Недолік – схильність до погіршення зовнішнього вигляду та пожовтіння від атмосферного впливу, однак корозійна стійкість при цьому не втрачається.

Епоксиполіефірні (гібридні) фарби застосовують переважно в декоративних цілях, але порівняно з епоксидними фарбами епоксиполіефірні мають більш високу стійкість до пожовтіння і їх використовують зокрема для покриття радіаторів, елементів стелі, світильників тощо. Атмосферна стійкість епоксиполіефірних фарб невисока.

Поліефірні фарби стійкі до впливу атмосферних явищ, мають дуже високі механічні властивості. Типове застосування – покриття алюмінію або сталі для використання на відкритому повітрі - фасадні елементи, віконні профілі, покрівельні матеріали, автомобільні деталі, меблі та меблева фурнітура.

Обладнання для нанесення фарби складається з напилювача та камери напилювання. Залежно від способу зарядки порошка напилювачі поділяються на два типи: з іонізаційною зарядкою, де порошок заряджається за рахунок прольоту фарби через коронарний розряд, і трібоелектричною зарядкою, що виникає за рахунок тертя частинок фарби об внутрішні стінки напилювача, виготовленого зі спеціального матеріалу. Напилювачі обох типів взаємозамінні, але кожен тип має свої переваги та недоліки. Так, наприклад, напилювачі з іонізаційною зарядкою мають більшу продуктивність, але деталі зі складною геометрією поверхні (з порожніми просторами або поглибленнями) переважно необхідно обробляти напилювачами з трібоелектричною зарядкою. Навіть коли частинки фарби належним чином заряджені, частина фарби не потрапляє на деталь.

На відміну від традиційних способів фарбування порошкова фарба не зникає безповоротно, а попадає в систему регенерації камери напилювання та використовується ще раз. (Ступінь використання фарби доходить до 98%). Невеликий знижений тиск у камері перешкоджає виходу з неї частинкам порошка – немає навіть гострої необхідності в застосуванні операторами респіраторів при фарбуванні.

Заключна стадія фарбування – плавлення та полімеризація нанесеної на виріб фарби в камерах полімеризації. Температура плавлення фарби становить приблизно 90…100°С, але для швидкого протікання процесу полімеризації (10... 15 хвилин), температура в камері повинна становити 160…200°С. Головні вимоги до камер – відтворене підтримування заданої температури, мінімальний розкид по температурі усередині камери (бажана різниця – не більше 5°С у різних точках камери).

Висновок. Таким чином, нанесення порошкового фарбування – дуже складний технологічний процес, що вимагає сучасного спеціального устаткування.

 

Суть проекту

Планується закупити найсучаснішу у світі лінію порошкового фарбування "MORGENSTERN" (Німеччина), пістолети для нанесення краски "GEMMA".

Максимальна виробнича потужність лінії становить 366 кв.м/год.

Для розміщення офісних, виробничих і складських приміщень планується будівництво споруди, що відповідає усім сучасним вимогам.

Сировина для фарбувального порошкового виробництва буде поставлятися з Бельгії та Німеччини.

Виробництво складається з трьох основних етапів:

1) хімічна обробка профілів;

2) нанесення фарби;

3) термосушіння профілів.

Технологічний процес складається з таких операцій:

Монтаж профілів – в алюмінієвих профілях просвердлюють отвори діаметром 5 мм на відстані 10 мм від краю в центральній частині. Один кінець профілю підвішують на механічний конвеєр. Профілі ковзають по напрямних і плавно приймають вертикальне положення. Профілі повинні бути без значних прогинів.

Попередня хімічна підготовка поверхні профілів – хімічна обробка здійснюється розбризкуванням розчинів форсунками на поверхню алюмінієвих профілів, послідовно проходячи через сім ванн. Зона проходження профілів, включаючи проміжки між ваннами, сформована в єдиний блок у формі тунелю, в якому чергуються ділянки розбризкування та стоку.

Існує сім стадій хімічної обробки:

1) лужне знежирення;

2) промивання водою;

3) травлення кислотне;

4) промивання водою;

5) хромотація;

6) промивання водою;

7) промивання демінералізованною водою.

Профілі, що виходять із тунелю, по всій поверхні повинні бути покриті плівкою хромотації. Кольори плівки можуть змінюватися від яскраво-жовтого із червонуватим відливом до коричневого. Плівка повинна добре змочуватися водою і бути міцною. Профілі з пухкою поверхнею плівки повертаються на повторну хімічну обробку.

Не фарбуються також профілі з поверхнею, забрудненою частинками пилу, стружки тощо. Якість хромотування постійно контролює оператор і періодично – технолог.

Сушіння профілів – профілі, що виходять із тунелю хімічної обробки, надходять у сушильну камеру. Сушильна камера працює на електриці (можливий варіант – на природному газі) з автоматичним регулюванням температури на головному пульті. Для рівномірного обігріву виробів установлені три електровентилятори, які рециркулюють повітря в камері. Профілі, що виходять із сушильної камери, не повинні мати слідів вологи.

Напилювання порошкової фарби пневмоелектростатичним методом – нанесення порошку на профілі відбувається в камері напилювання за допомогою восьми пістолетів-розпилювачів. Для рівномірного напилювання по всій поверхні пістолети переміщуються по висоті маніпулятором, а профілі при русі через камеру обертаються. Маніпулятор дозволяє змінювати крайні положення пістолетів і швидкість переміщення окремо при підйомі та спуску. Пістолети оснащені помножувачем напруги, що забезпечує рівномірний заряд порошку негативним потенціалом у 10...90 кВ при використанні низьковольтної (12 В) напруги.

Порошок з бака-живильника засмоктується ежекторами та під певним тиском подається в пістолети. Пістолетами порошок заряджається й розпорошується через змінне сопло певної форми на заземлені профілі. Для забезпечення заданої товщини покриття, що може варіюватися в межах 40...150 мкм при одноразовому напилюванні, необхідно правильно підтримувати параметри процесу. Максимальна витрата порошка всіма пістолетами – 75 кг/год. Середня товщина покриття – 50...80 мкм.

Профілі з напиленою поверхнею скріплюються в нижній частині пружинами-прищіпками на сталевому тросі та направляються в піч формування.

Формування покриття відбувається в печі, що працює на електриці (можливий варіант – на природному газі). Принцип роботи печі ідентичний сушінню і відрізняється більшою потужністю та примусовою вентиляцією печі, необхідною для відсмоктування шкідливого пару, що утворюється при полімеризації, і газів.

Профілі в печі проходять через дві зони: перша зона –попереднього нагрівання, що служить для збереження потоку гарячого повітря, друга – для безпосереднього формування покриття, що полягає в розплавленні порошка та об'ємній полімеризації хімічних сполук. Обігрів профілів здійснюється гарячим рециркулюючим повітрям, що надходить знизу вгору. Потім профілі, що виходять з печі при русі до місця демонтажу, поступово охолоджуються.

Демонтаж профілів і складування – на ділянці демонтажу профілі сковзають по напрямних і плавно переходять у горизонтальне положення. Профілі контролюються на якість покриття та відбраковуються. Потім профілі через дерев'яні прокладки укладаються в кошики та подаються на ділянку обклеювання лицьової поверхні.

У сучасній порошковій фарбувальній лінії "MORGENSTERN" використовуються дві фарбувальні камери: одна – для фарбування в білі кольори, друга – в усі інші. Це пов'язано з тим, що при зміні виду фарби фарбувальну камеру ідеально вичистити неможливо, тоді при переході на білі кольори залишки попередньої фарби змішуються з білою і псують якість білого покриття.

Високоякісна емаль різних кольорів, ща застосовується для фарбування профілів, забезпечить алюмінієвим виробам стійкі кольори протягом не менше 50 років, які не залежать від кліматичних і часових умов.

Основні особливості тавідмінності проекту, які можуть забезпечити його комерційний успіх, технічний, економічний і соціальний ефект:

ü наявність великого досвіду в засновників підприємства на ринку алюмінієвого профілю й алюмінієвих конструкцій;

ü для організації виробництва буде встановлене сучасне устаткування з порошкового фарбування алюмінієвого профілю й алюмінієвих конструкцій;

ü устаткування буде змонтовано на власних виробничих площах.

Найважливішими умовами, які забезпечать комерційний успіх проекту, є:

ü на території міста Харків діє спеціальний режим інвестиційної діяльності (Указ Президента України «Про спеціальний режим інвестиційної діяльності на території міста Харків» від 27 червня 1999 року № 731/99, Постанова Кабінету Міністрів України від 11 листопада 1999 року № 2076);

ü висока потреба у високоякісному порошковому фарбуванні алюмінієвого профілю й алюмінієвих конструкцій на Україні;

ü ринковий сегмент дозволяє вмістити всіх виробників послуги з порошкового фарбування алюмінієвого профілю й алюмінієвих конструкцій;

ü можливість підбору для виробництва висококваліфікованих фахівців (зараз фахівці ТОВ «Ромашка» проходять навчання у Німеччині на порошковій фарбувальній лінії «MORGENSTERN»);

ü зручне географічне положення (Харків – великий транспортний вузол, близькість кордону з Росією);

ü послуга з порошкового фарбування алюмінієвого профілю й алюмінієвих конструкцій, що буде виконувати ТОВ «Ромашка», характеризується високою якістю та порівняно низькою ціною;

ü порошкове фарбування алюмінієвого профілю й алюмінієвих конструкцій буде виконуватися відповідно до вимог охорони навколишнього середовища.

Оцінка місткості ринку

Ринок алюмінієвого профілю. На підставі аналітичних звітів фірм-виробників алюмінієвого профілю та фірм-постачальників фасадних зашивок типу «RANNILA», ролет і жалюзі було проведено аналіз місткості ринку.

Потреба ринку України в алюмінієвому профілі на сьогоднішній день становить близько 40 млн дол. у цінах готової продукції, вітчизняні виробники задовольняють не більше 20 % попиту.

Якщо прийняти, що в середньому ціна одного погонного метра алюмінієвого профілю (профілю різного виду, незабарвлений, пофарбований у різні кольори) коштує 8,6дол., то місткість ринку України становить 4651 тис. метрів погонних алюмінієвого профілю. У середньому на один погонний метр алюмінієвого профілю припадає 0,2 кв.м зафарбовуваної поверхні, отже потреба ринку України у фарбуванні алюмінієвого профілю становить близько 930 тис. кв.м.

Обсяг продажів алюмінієвого профілю показано на рис. 5.2.

За оцінками експертів через 3-4 роки обсяг продажів алюмінієвого профілю в Україні зросте приблизно в 4 – 5 разів.

Ринок жалюзі, ролет. Річний обсяг продажів – близько 20 млн дол. у цінах готової продукції (приблизно 700 тис. кв. м). Виробників жалюзі та ролет в Україні налічується кілька сотень - до 20 імпортерів.

Ролети – рухливо з'єднані між собою пластини, матеріалом для яких може бути алюмінієвий або сталевий профіль різної висоти й товщини.

Структура продажів: металеві жалюзі та ролети – 70%, тканинні жалюзі – 30%. Обсяг продажів жалюзі та ролет наведено на рис.5.3.

Рис.5.2. Обсяг продажів алюмінієвого профілю (млн дол.)

 

Рис. 5.3. Обсяг продажів жалюзі та ролет (млн дол.)

 

Близько 70 % комплектуючих зараз надходить з Польщі, зовсім небагато – з Німеччини, Бельгії. Вітчизняних виробників комплектуючих дуже мало. Проте на український ринок прагне білоруський виробник профілю та комплектуючих для ролет – компанія ALUTECH (займає 70% російського ринку).

За оцінками експертів, через 3 – 4 роки Україна за обсягом продажів жалюзі та ролет може наблизитися до річного обсягу продажів на рівні 65 млн дол., тобто ринок зросте приблизно в три рази.

Ринок систем з гіпсокартону та комплектуючих для них. За останні три роки продажі систем з гіпсокартону зросли вдвічі. Зараз річний обсяг продажів – 40 млн дол. (з них 40% припадає на гіпсокартонні аркуші та 60 % – на комплектуючі для них). Порошкове фарбування наноситься на такі комплектуючі: сталеві й алюмінієві профілі, перфорований алюмінієвий косинець, стрічка-косинець.

В Україні використовується 85% комплектуючих вітчизняного виробництва та 15% – імпортного виробництва. До вітчизняних виробників металопрофілю для листів з гіпсокартону можна віднести: компанії "Буддеталь", "Інмакс", "Спецпрофіль", "Профсталь", NEICO. Обсяги продажів гіпсокартону наведено на рис. 5.4.

Рис. 5.4. Обсяг продажів систем гиіпсокартону (млн дол.)

Висновки: 1. Ринок алюмінієвого профілю, жалюзі, ролет і комплектуючих для гіпсокартону на Україні значний (у 2002 році об’єм пофарбованої поверхні становить 1656000 м²) і має тенденцію до стрімкого зростання.

2. Підприємство може розраховувати на обсяг реалізації послуги з фарбування алюмінієвого профілю із завантаженням усіх виробничих потужностей, і в найближчій перспективі на ринку зможуть поміститися декілька таких за продуктивністю вітчизняних підприємств.