Johdanto
Viimeisten vuosikymmenten aikana jauhemaalaus on muodostunut jonkinlaiseksi teollisuuden standardiksi. Erityisesti metallimateriaaleille jauhemaalaus on nyt optimaalinen pintakäsittelyprosessi monenlaisille esineille, alkaen kodinkoneista teollisuus- ja autonosiin. Vaikka jauhemaalausta on pääasiassa käytetty metalliin, se voi myös peittää muita materiaaleja, kuten muovia, hiilikuitua ja MDF-levyä (keskipitkä tiheys kuitulevy).
Jauhemaalaus levittää hienon kuivan, vapaasti virtaavan jauhepohjan pinnalle. Prosessiin kuuluu sähköstaattisen varauksen luominen, joka pakottaa jauhepallot mikroskooppisiin huokosiin ja halkeamiin materiaaliin. Sitten jauhe sulatetaan lämmön ja paineen avulla, muodostaen tasaisen kerroksen pohjamateriaalin päälle.
Verrattuna muihin pinnoitusprosesseihin, jauhemaalaus on paljon puhtaampaa. Se ei tuota haihtuvia orgaanisia yhdisteitä, mikä vähentää merkittävästi saasteidenhallinnan kustannuksia. Toiseksi etuna on, että jauhemaalaus tuottaa paljon paksumman ja tiukemman kerroksen verrattuna maaliin.
Vaiheittainen prosessi
Tämä alkaa yleensä valmisteluvaiheesta. Alustan pinta puhdistetaan ja sen epäpuhtaudet poistetaan eri menetelmin. Alustan materiaalin mukaan voidaan käyttää erilaisia menetelmiä. Lämmölle herkillä materiaaleilla, kuten muovilla, plasma-esikäsittelyn viimeaikaiset läpimurrot ovat mahdollistaneet tämän tekniikan laajan käyttöönoton.
Sovellusvaihe koostuu varsinaisesta pinnoituksesta. Tämä prosessi vaatii yleensä sähköstaattisen ruiskupistoolin. Kun jauhe ruiskutetaan alustalle, sähköstaattinen varaus nopeuttaa sitä kohti työkappaletta.
Viimeinen vaihe on kovetus tai lämmitysvaihe. Lämmön vaikutuksesta jauhe sulaa tasaiseksi kerrokseksi, joka sitten jäähdytetään kovaksi pinnoitekerrokseksi. Joitakin kiinteitä materiaaleja, kuten rautaa, lämmitetään yleensä ennen pinnoitusta, mikä auttaa välttämään joitakin pinnoituspuutteita myöhemmin prosessissa. Kovetus tapahtuu yleensä kovetusuunissa; erikoislaitteessa, joka pystyy saavuttamaan erittäin korkeita lämpötiloja. Alustan paksuudesta ja muodosta riippuen kovetustemperatuuri voi olla välillä 162–232 °C (325–450 °F), ja kovetus kestää 10 minuutista tuntiin.
Eri menetelmät
Jauhemaalausmenetelmiä ja -tekniikoita voidaan luokitella useilla tavoilla. Yleisin tapa on kuitenkin erottaa toisistaan eri kovetusmenetelmät. On kolme jauhemaalaustyyppiä: termosetti-, termoplastinen ja UV-kovettuva jauhemaalaus. Termosetti perustuu korkeaan lämpötilaan, joka sulaa pinnoitejauheen. Jäähdytyksen jälkeen tämä kerros muodostuu korkeammaksi molekyylipainoiseksi polymeriksi. Tätä prosessia kutsutaan myös ristisilloittumiseksi, koska siitä muodostuu verkkomainen rakenne polymerista. Tässä menetelmässä lisätään yleensä jauheeseen ristisilloittaja; epoksi- tai polyesterihartsi tai hybridi. Tämä perustuu noin 160 °C (320 °F) lämpötilaan, minkä vuoksi sitä kutsutaan matalaksi paistomenetelmäksi.
Termoplastinen on hieman erilainen prosessi, koska se ei perustu kemiallisiin reaktioihin kuivumisen aikana. Pinnoite upotetaan ennemminkin alustansa pintaan. Tämä menetelmä sisältää yleensä erityyppisiä pinnoitteita. Termoplastiset jauhemaalauskerrokset sulaa erittäin korkeissa lämpötiloissa, ne ovat muovailtavia ja kestävät hyvin.
UV-kovettuva jauhemaalaus muistuttaa enemmän termosettiä, koska siinä saavutetaan ristisilloittuminen, mutta eri mekanismin kautta. Tämä menetelmä perustuu kemialliseen fotoinitiatoriin, joka on jauhepohjissa ja reagoi UV-valon energiaan. Lisäksi UV-kovetettavat jauheet sulaa enintään 120 sekunnissa, kun niitä altistetaan 110–130 °C:lle. Sulaneet jauheet kovetetaan välittömästi UV-valolla.
Metallipinnoitteet
Metallipinnoitteet voivat myös muodostaa erillisen menetelmän, koska niiden pääasiallinen tarkoitus on suojata. Tämä menetelmä muuttaa osittain pinnan ominaisuuksia asettamalla metallimateriaaleista koostuvan pinnoitteen, yleensä sinkki- tai alumiiniseoksen. Usein tämä tehdään metallin tai raudan päällystämiseksi sinkillä, jolloin materiaali kuljetetaan sulan sinkin läpi lämpötilassa 460 °C (860 °F). Tätä kutsutaan kuumaksi sinkkipinnoitukseksi.
Toinen menetelmä koostuu alustan pinnan päällystämisestä hienojakoisella, puoliksi sulaneella metallimateriaalilla. Tätä menetelmää kutsutaan termisestä ruiskutuksesta, eikä se ole kovin erilainen kuin tavallinen jauhemaalausprosessi, mutta eroaa pinnoitemateriaalin osalta.
Sheradointi on toinen metallipinnoitustapa. Tämä menetelmä koostuu alustan lämmittämisestä tiiviissä astiassa sinkkipölyn kanssa. Lämmön diffuusioprosessin aikana muodostuu sinkki-rautaseos, joka muodostaa suojakerroksen ja upotetaan alustan pintaan.
Yleisimmät sovellukset
Pölymaalipinnoitus on erittäin yleinen menetelmä useimmissa valmistustoiminnoissa eri teollisuudenaloilla. Ulkokerroksen tarjoama kestävyys ja korroosionkestävyys, yhdistettynä kustannustehokkuuteen ja helppouteen, tekevät siitä yhden luotettavimmista pintakäsittelymenetelmistä.
Useat autonosat luottavat jauhemaalaukseen. Tämä prosessi koskee kaikkea ovenkahvoista ja puskureista jarruosiin ja akkuhyllyihin sekä lääketieteellisiin laitteisiin. Tämä johtuu suurelta osin tämän menetelmän korroosionestokyvystä. Jauhemaalauksella käsitellään myös joitakin sähkökomponentteja, erityisesti liittimiä, valaisimia ja sähköliitäntälaatikoita. Nykyään monenlaiset laitteet, koneet ja kodinkoneet käyvät läpi tämän prosessin, ja siitä on tullut standardi muilla teollisuudenaloilla.
Jotkut metallipinnoitteet toimivat vain suojakerroksena alustan suojaamiseksi, ehkäisten korroosiota, kemiallista kulumista ja kestävät ankaria ympäristöjä. Tämä sovelletaan yleisimmin teräkseen.
Eri pinnoitemateriaalit
Jokainen jauhemaalmenetelmä pyrkii saavuttamaan tiettyjä ominaisuuksia ja tuloksia ja perustuu tiettyihin maalityyppeihin. Jälkimmäiset voivat vaikuttaa lopputulokseen. Termoplastisissa sovelluksissa useimmat maalit voivat tuottaa kestävän ja vahvan pinnoitteen, joka kestää useita kerroksia ja soveltuu erinomaisesti ulkokäyttöön. Yleisimmät niistä ovat PVC-maalit.
Polyesteripulverimaalit ovat myös melko yleisiä, pääasiassa ajoneuvonosissa, jotka altistuvat. Ne ovat saatavilla erilaisilla pigmenteillä. Nailon- ja polyolefiinipulverit ovat myös luotettavia. Niillä on korkea kemiallisen kulutuksen ja liuottimien vastustuskyky, ja ne tarjoavat tasaisemman tartunnan pohjamateriaaliin.
Vaikka termostaattilakka muodostaa myös kiinteän kerroksen, ne käyvät läpi fysikaalisia muutoksia kovetusprosessin aikana tapahtuvien ristisidontareaktioiden vuoksi. Jotkut termostaattilakat voivat usein haurastua kovettumisen jälkeen, erityisesti altistettaessa UV-valoille. Tästä syystä termostaattilakkojen sovellukset on yleensä varattu sisätiloihin. Epoksi on yksi yleisimmin käytetyistä termostaattilakoista. Epoksi-polyesterilakat ovat myös yleisiä, koska niillä on parempi kestävyys. Korkean kiillon viimeistelyihin optimaalisia ovat akryylilakat. Näitä käytetään yleisimmin altistetuissa autokoneenosissa.
UV-kovetut pinnoitteet ovat erilaisia, koska niitä käytetään yleisimmin lämpöherkille materiaaleille. Koska kuivausprosessi on paljon lyhyempi, se mahdollistaa alustan pinnoituksen, mutta käyttää UV-valoille erittäin herkkiä pinnoitemateriaaleja.
Plussat ja miinukset
Pölymaalipinnoitus on erittäin kestävä prosessi, ja sen tuottamat tulokset ovat usein hyödyllisiä ja kustannustehokkaita kaupallisiin tarkoituksiin. Sen merkittävin etu on, että sillä voidaan saavuttaa erilaisia viimeistelyjä ja suojata naarmuilta ja korroosiolta. Se voi myös säilyttää alkuperäisen värin pidempään. Tämän menetelmän avulla on myös helpompi tuottaa paksumpia kerroksia pinnoitteita, mikä on haastavaa maalilla.
Pölymaalauksen toinen ominaisuus on päällysteen yhtenäisyys ja johdonmukaisuus. Tämä menetelmä voi todellakin saavuttaa tasaisen väripinnan koko alustan pinnalla.
Niin tehokas kuin se onkin, jauhepinnoitus on sillä rajoituksensa. Tämä prosessi ei peitä suuria pintoja, ja ohuiden kerrosten levittäminen on haastavaa. Vaikka tämän menetelmän soveltaminen lämpöherkkiin materiaaleihin kuten muovi on ollut pitkään vaikeaa, nyt se on mahdollista kiinteämpien muovimuotojen kohdalla UV-kovettumisen kehityksen ansiosta.
Pölymaalipinta voidaan käyttää myös muissa tarkoituksissa. Esimerkiksi alumiinipinnoite toimii erinomaisena korroosionkestävyyden muotona, sekä myös muussa kemiallisessa kulutuksessa. Muita metallipinnoitteen muotoja käytetään myös vahvistamaan kohdetta.
Yleiset ohjeet
Pistoolin suuntaaminen suoraan kehyksiin voi usein johtaa paksumman kerroksen muodostumiseen reunan ympärille. Tätä kutsutaan joskus kehyksi. Sen voi välttää käsittelemällä varovasti suihkeen leviämistä substraatin pinnan ympärillä.
Ylimääräinen fluidisaatio tippakaupassa voi usein aiheuttaa ilmapalloja jauheseoksessa. Tämä johtaa ilmapalloihin ja epätasaiseen päällystekerrokseen. Tämä voi myös tapahtua, jos suihkupistooliin kertyy jauhetta.
Varmistaakseen parhaan tuloksen ja tarvittavan pinnoitekerroksen, oikean jauhemaalimateriaalin valinta on äärimmäisen tärkeää. Yleensä haluttu vaikutus määrää menetelmän ja pinnoitemateriaalin valinnan.
Yhteenveto
Tähän mennessä jauhepinnoitus on ollut vakiomenetelmä useimmissa valmistusprosesseissa. Tämä tekniikka on mahdollistanut useiden teollisuudenalojen parantaa tuotteidensa laatuvaatimuksia ja kestävyyttä sekä vähentää kustannuksia. Teollisuuden ja teknologian jatkuvat kehitykset laajentavat tämän tekniikan mahdollisuuksia entisestään.
