M!anyagok festése
M!anyag termékek festésének szempontjai II. Gyakorlati kérdések Kovács József* fest!üzem vezet!
1. Bevezetés Bármely festékfelhordási módot is választunk azt tudni kell, hogy tartós, id!álló bevonat kültéri vagy beltéri használatra csak több réteg felvitelével biztosítható. Ez azt jelenti, hogy minden végs! réteget legalább három rétegben kell felhordani. Általános alapelv, hogy mindig ki kell számítani és a gyakorlatban ellen!rizni kell a szükséges festék mennyiségét a valós kiszórt mennyiség, köbözés, viszkozitás, szárazanyag tartalom, fed!képesség, tapadás képesség, keménység stb. figyelembe vételével. Így biztosítható a kell! rétegvastagság elérése, és ezáltal az elvárt festési küllem, a garancia és a festési min!ség egyéb kritériumainak teljesítését tekintve. Fontos, hogy a rétegvastagságot apró lépésenként, a megfolyási határig szabad növelni, és csak utána, a felület megfelel! száradását követ!en lehet folytatni (ide kapcsolódó fogalmak a flash off zóna, a terülési id!, a nedves réteg, a nedvesre szórás). A szórófestési technológiát alkalmazhatjuk kézi és automata fest!sorokon egyaránt. Az automata festési módszerek leggyakoribb technológiái a fentebb már említett robotfestés, a síkágyas vagy rotációs festés (flat bedline), a forgatás közbeni festés (spindle-line) stb. A skála széles, a termékek speciális tulajdonságainak megfelel! technológiát alkalmazzák a gyártók. Természetesen minden cég igyekszik olyan berendezést alkalmazni, amely a lehet! legszélesebb skáláját tudja biztosítani a festési lehet!ségeknek. Mindenképpen a célnak megfelel!en kell kiválasztani és alkalmazni a fest!berendezések típusait. Olyan azonban nincs, amelyik mindenféle termék festésére alkalmas volna, mert pl. amelyik berendezés egy kisméret", lapos termékhez kiválóan alkalmas, az nem biztos, hogy tagolt, bonyolult felszín" alkatrész lefestéséhez is megfelel!, ráadásul a jöv!belátás hiányában lehetetlen megjósolni évekre el!re a piaci trendet és a hozzá szükséges technológiai igényt. Az alkalmazandó festési technológia, a berendezések kialakítása, a leveg!áramlás módja a felületkezelés igényének és min!ségi követelményeinek megfelel!en nagyon változatos lehet. Alkalmazható a hagyományos alsó elszívásos kivitel, az oldalelszívásos rendszer, valamint a kevésbé min!ségérzékeny rendszereknél az igen gazdaságos hossz szell!ztetéses kialakítás is. A fest!fül*Karsai
kék, kabinok, alagutak stb., mindig a megmunkálandó alkatrészekt!l, min!ségi elvárásoktól függ! alkalmazások. 2. Tájékoztató adatok Az alábbiakban a festékek kiszórásához legjobban megfelel! t"/d"zni méretekre a viszkozitások függvényében DIN 4 mér!pohárral mérve (1. táblázat), az egyes technológiákkal elérhet! felhordási hasznosulásra (2. táblázat) és a rétegvastagságra (3. táblázat) vonatkozó tájékoztató adatokat adunk meg. A m"anyagok festésénél is, csakúgy, mint egyéb más anyagoknál, fontos a festés el!tti el!kezelés, tisztítás. Egy napjainkban korszer"nek mondható fest!berendezés tartalmazza a következ! egységeket: – egy vagy két zsírtalanító, neutralizáló zóna, amelyet két vagy négy öblít! zóna követ, – a felületen megtapadt mosófolyadék, víz eltávolításához szükséges szárító, – a felület aktivizálásához alkalmazott lángkezel! berendezés, 1. táblázat. Ajánlott t!/d!zni méretek Viszkozitás s 00–14 00–14 10–26 25–50 30–60 40–80 50–100 50–<
T!/d!zni méret mm 0,53 0,71 1,09 1,30 1,55 1,83 2,13 2,80
Kiszórt mennyiség g/min 0–110 50–230 140–340 200–425 230–510 280–570 425–850 570–1400
2. táblázat. Felhordási hasznosulás Eljárás Pneumatikus szórás Airless szórás Airmix szórás Elektrosztatikus szórás HVLP
Hatásfok, % Nyomás 25–45 4–6 bar leveg!vel szórva 250–400 bar, leveg! nélkü35–65 li szórás 35–70 – 40–75 – a szórónyomás 0,7 bar-nál 60-90 kisebb
Pécs Kft.
2011. 48. évfolyam 7. szám
253
3. táblázat. Rétegvastagságok, µm
10–50 02–10 20–50 –
Egyréteg! festés 20–40 – – 20–40
Kétréteg! festés 30–90 2–10 vagy 20–50 2–10 vagy 20–50 20–40
Többréteg! festés 032–135 2–10 20–50 –
Egyréteg! zongorafesték 067–165 02–10 20–50 –
Kétréteg! zongorafesték 067–165 02–10 20–50 –
– – – – –
– – – – –
– – – – 20–40*
10–35 15–35 10–35 10–35 20–40
10–35 15–35 10–35 10–35 35–45
10–35 15–35 10–35 10–35 55–70
Szám
Rendszer
Alapozó
1 2 3 4 5
Összes rétegvastagság Tartóssági alap Alapozó/kitölt! Fed!festés Köztes festés Hidro-lakk Uni Metál Gyöngyeffekt Fed!lakk
6 *csak
alaplakk-fed!lakk összeállításra érvényes, alapozó, kitölt!, tapadási alap nélkül
– CO2 tisztító berendezés, – a bevonandó felületek sztatikus feltölt!désének semlegesítéséhez forgó fúvókákkal ellátott, dinamikus ionizáló berendezés, – az oldószeres vagy vizes lakkok felhordására szolgáló, klimatizált fest!kamra, automata szórópisztolyok alkalmazásával, – festés után a lakkréteg oldószertartalma nagyobb részének leadását, a festék kiterülését biztosító flash-off (elpárologtató) zóna, – szárító zóna, ahol bekövetkezik a lakk térhálósodása. A lakkozók régi gondja a festékszóráskor a környezetet szennyez! és veszend!be men! anyag. Ezért egyre korszer"bb szórópisztolyokat fejlesztenek ki, mint pl. a szokásos szórópisztolyok helyett nagy sebességgel forgó porlasztófejek beépítése a berendezésbe, amelyek robotvezérléssel különböz! felületeket képesek beteríteni. Ezek a pisztolyoknál jobb hatásfokkal dolgoznak, és a bonyolult formájú alkatrészek mélyebb részeibe is be tudják juttatni a lakkot. A gyors és takarékos festékcsere érdekében a gyártók a gyors színváltást biztosító rendszereket szállítanak a berendezésekkel. Ilyen pl. a Molchsystem turbinás tisztítófejjel (angolul pig trap) végzett cs!tisztítás. Ezen ellátórendszerek némelyikével akár több tucat, több száz színárnyalatot lehet gyorsan, kis munkaráfordítással beállítani. A lakkban lév! szilárd részecskék kiülepedését állandó keveréssel el!zik meg, a keverés következtében fellép! viszkozitás csökkenést óránként ellen!rzik, és ha szükséges, annak megfelel!en módosítják a lakkozás paramétereit. Egyéb dekorációs eljárások: tamponfestés, mélynyomás, szitanyomás, guminyomás (flexográfia), termosztatikus nyomtatás, címkézés, lézergravírozás. Ezek a nyomtatási módszerek is általános nyomdai m"veletek, hasonlóak a festéshez, amelyek végtelen lehet!séget nyújtanak a dekorációs nyomtatáshoz, feliratok készítéséhez az
254
ipari és grafikai termelési folyamatban, f!leg információs szerepük van. Egyéb dekorációs m"velet lehet még a fémg!zölés, galvanizálás. A legtöbb m"anyag alkalmas erre: PET, PE, PVC, PS, PI, PA, PC. A leggyakrabban alkalmazott fémek: Al, Se, Cd, Ag, Au, Cu, Cr, NiCr, Pd, Ti. Felg!zölt rétegvastagságok: 0,005–0,01 µm. Itt is nagyon fontos a tökéletes felület-el!készítés. 3. Tisztatér 3.1. A tisztatér fogalom Minden fest!üzem, fest!berendezés alapvet!en csak tisztatéri körülmények között képes megfelel! min!séget produkálni. A tisztatér fogalma alatt olyan területet értünk, amelyben „tiszta feltételek” mellett lehet dolgozni. Ezekre a feltételekre manapság egyre több helyen van szükség: orvosi területeken ugyanúgy, mint az élelmiszer-, gyógyszer-, elektronikai- és félvezet! gyártásnál, kutatásnál, autófényezésnél stb. A termelési terület por- és részecskeszennyez!dése ronthatja a termékek min!ségét, vagy egészen megkérd!jelezhetné azt. Ezért szükséges a termelési területeken por- és csíramentes környezetet biztosítani. A tisztaterek lehet!séget adnak, hogy a leveg!ben lév! részecskék által közvetített szennyez!déseket egy bizonyos fokra korlátozzuk. Ezért kell a tisztatérhez jóváhagyott anyagoknak, így pl. az álmennyezeteknek is, szigorú el!írásoknak megfelelni a részecskék emissziójára vonatkozóan. Tisztatéri környezet kialakításakor és fenntartásakor nemcsak az adott helyiségben lév! tárgyak, eszközök és az ott tartózkodók öltözetének tisztasága és sterilitása a fontos, hanem az oda bejuttatott leveg! maximális tisztasága is legalább ennyire mérvadó. Meghatározott klímájú tisztaterekben a porrészecskék száma nem léphet túl egy adott koncentrációt. A különböz! országokban és iparágakban más-más mérési módszerek alapján eltér! osztályozást alkalmaznak.
2011. 48. évfolyam 7. szám
3.2. Tisztaterek osztályozása A tisztatereket kétféleképpen, tisztasági fokuk szerinti osztályokba sorolják. Besorolási osztály A 10–100–1000–10 000–50 000 stb. ISO 1 osztályozás alapja az, hogy 1 köblábnyi ISO 2 (28,4 liter) leveg!ben egy bizonyos méretISO 3 nél nem nagyobb részecskéb!l max. hány ISO 4 darab található. Például a 100-as tisztasáISO 5 gú térben 1 köblábnyi leveg!ben legfelISO 6 jebb 100 darab 0,5 mm-nél nagyobb réISO 7 szecske található, de ezek közül egy sem ISO 8 nagyobb 5 mm-nél. ISO 9 Az. ISO szabvány szerinti besorolás – megengedett számú és nagyságú részecskék fels! határértéke 1 m3 leveg!ben – 1–9 osztályokat jelöl (4. táblázat). 3.3. A tisztatér kialakítása A tisztaterek megvalósításához az alábbiakra van szükség: – leveg!sz"r!, – lamináris áramlást és megfelel! légcserét biztosító ventilátor, – h!mérsékletet és páratartalmat szabályzó klímaberendezés, – zsilip a bent tartózkodók beléptetéséhez, – zsilip az anyagok be- és a termékek kiszállításához. Ügyelni kell arra, hogy a tisztatérben lev! berendezések nem bocsáthatnak ki szennyez! részecskéket (pl. olaj, g!z, por stb.), a tisztatéri munkában az átlagosnál is fontosabb a személyzet gondos képzése és a technológiai fegyelem betartása. A tisztateret különböz! finomságú sz"r!k rendszerével lehet el!állítani, melyek három csoportba sorolhatók: – az el!sz"r!k kisz"rik az 5 mm-nél nagyobb részecskék 95%-át (általában G jellel jelölve), – a finomsz"r!k kisz"rik a 0,3 mm-nél nagyobb részecskék 99,97%-át (általában F jellel jelölve), – az ultrafinom sz"r!k kisz"rik a 0,12 mm-nél nagyobb részecskék 99,9995%-át (HEPA sz"r!k). Szigorúbb követelményeket kielégít!, lokalizált, nagytisztaságú tereket tiszta vagy csak pormentes térben elhelyezett, ún. örvénymentes elven m"köd!, lamináris áramlású rendszerek segítségével lehet el!állítani (1. ábra). Olyan légtechnikai rendszereknél, ahol a ventilátor fordulatszáma nem szabályozott, a sz"r!k elszennyez!dése és az id!járás hatása következtében, a térfogatáram id!nként megváltozhat. A befúvó és elszívó rendszer tömegáramának egyenl!tlenségei az energiafelhasználásra és a min!ségi mutatókra negatív hatást gyakorolnak. A sz"r!k osztályba sorolását meghatározó legfontosabb tényez!k: – Kezdeti ellenállás: minden sz"r!anyagnak van egy 2011. 48. évfolyam 7. szám
4. táblázat. A tisztaterek besorolása ISO szabvány szerint Megengedett számú részecskék fels" határértéke 1 m3 leveg"ben # 0,1 µm # 0,2 µm # 0,3 µm # 0,5 µm # 1,0 µm # 5,0 µm 10 2 – – – – 100 24 10 4 – – 1 000 237 102 35 8 – 10 000 2 370 1 020 352 83 – 100 000 23 700 10 200 3 520 832 29 1 000 000 237 000 102 000 35 200 8 320 293 – – – 352 000 83 200 2 930 – – – 3 250 000 832 000 29 300 – – – 35 200 000 8 320 000 293 000
1. ábra. Tisztateres sz!r"berendezés elvi vázlata
alap légellenállása, melynek nagysága a sz"r!anyag porozitásától és a leveg! sebességét!l függ. A jelleggörbéken megfigyelhet!, hogy a sz"r!ellenállás a porozitással fordítottan, míg a légsebességgel egyenes arányban áll. – Sz"r! végellenállás: a sz"r! légellenállása a sz"rés folyamán a felületére felrakódó szennyez!dést!l folyamatos n!. A megadott maximális ellenállás felett a sz"r!anyag átporzódik és hatékonysága rohamosan csökken. Ehhez az értékhez tartozik a sz"r! pormegtartó képessége, mely a leválasztott por súlyát mutatja. – Sz"r! leválasztási fok: a sz"r!re adagolt tesztpor mennyiség és a sz"r! által felfogott pormennyiség százalékos értéke. Alacsonyabb sz"r!osztályoknál ez az érték jól jellemzi a sz"r! hatékonyságát. Finomsz"r!k esetében ez az érték olyan magas, hogy lényeges különbséget már nem mutat. Ezért itt szükséges a sz"r! hatásfokát is megadni. – Sz"r! hatásfok: a sz"r! el!tti tesztporral szennyezett leveg! és a sz"rt leveg! átlátszóságának százalékos értékét mutatja. Optikai módon, a fényátereszt!-képesség mérésével vizsgálják. Nem létezik olyan sz"r!, ami minden alkalmazáshoz egyaránt megfelel!. A kiváló gazdaságosság és teljesítmény érdekében alapvet! a sz"r! gondos kiválasztása. Magától értet!d!, hogy egy F8 osztályú sz"r! minden nagyságú részecskét leválaszt. A részecskék azonban nem tudnak a sz"r!anyag belsejébe hatolni, ez egy ún. 255
„sz"r!lepény” kialakulásához és ezáltal a maximális nyomáskülönbség gyors eléréséhez vezet. 3.4. A fest"berendezéseken alkalmazott sz!r"k 3.4.1. Vizsgálati módszerek A durva sz"r!k vizsgálata során gravimetrikusan határozzák meg a leválasztást, azaz lemérik az üres és a porral telített sz"r!t. A kett! különbsége egyértelm"en megadja, hogy mennyi tesztport választott le a sz"r!. A finomsz"r!k számszer"leg a szennyez!anyagok olyan jelent!s hányadát fogják fel, hogy ezzel a módszerrel lényeges különbség nem mutatható ki közöttük. Ezért a sz"retlen és sz"rt leveg! átlátszóságát mérik, és ez a viszonyszám adja a sz"r! hatékonyságát. A durva sz"r!k vizsgálatánál tesztport, a finomsz"r!knél a kültéri leveg!t használják. A finomsz"r!k optimetrikus vizsgálata nagyon id!igényes, így mára már ott is bevezették a szintetikus tesztpor alkalmazását. Egy-egy ilyen vizsgálat két-három hétig is eltart. A tesztpor részecske mérete 0,4 #m. A vizsgálatnál azt mérik, hogy a tesztpor hány százalékát fogja meg a sz"r!. Ez a mérés már sokkal gyorsabb. 3.4.2. A sz!r"k cseréje és a gazdaságosság A sz"r!k állapotát, elszennyez!dését ellen!rizni kell. A módszer egyszer", a sz"r! két oldalán létrejött nyomáskülönbség kontrollálásából áll. Általában „U” csöves manométer kötnek be a sz"r! tiszta és szennyezett oldalára. Ezt id!nként le kell olvasni, vagy az automata jelz!rendszert kell folyamatosan kiértékelni. A legnagyobb megengedett érték sz"r!típusonként van megadva, de általában a klímagép oldalán is feltüntetik. Ajánlott, hogy a durva sz"r!t akkor cseréljék, amikor a nyomáskülönbség kétszerese lesz a tiszta sz"r!ének. Amikor a rendszer légbefúvója légmennyiség-szabályzóval is el van látva, akkor a finomsz"r!k esetében a cserével meg lehet várni, amíg a nyomáskülönbség a 3–4–szeresére n!. A sz"r!ket rendszeresen, függetlenül a nyomáskülönbség alakulásától, id!határhoz kötve, bakteriológiai okok miatt, vagy bizonyos ciklusokhoz igazítva is cserélhetjük (pl. szabadság, karbantartás), hogy elkerüljük a termelés zavarait. A végleges nyomásveszteség lehet nagyon nagy is, amennyiben a sz"r!paplan mechanikai tulajdonságai lehet!vé teszik. A nagyobb megadott végnyomás veszteség hosszabb használati id!t feltételez, esetleg csökkentheti a légsz"rés költségeit. Azért esetleg, mert a megnövekedett ellenállás növeli a rendszer energiaköltségeit. 3.4.3. A zsákos és a nagyfelület! sz!r"k el"nyei A zsákos és a nagyfelület" sz"r!ket használják leginkább a modern berendezésekben. Ezek el!nye a tekercs vagy síksz"r!khöz képest a nagyobb felület, ezáltal ki256
sebb az ellenállás, kevesebb a karbantartás. A kisebb ellenállás csökkenti az energiafelhasználást. A motor által felvett energia kW-ban: P5
V ? Dp 1000 ? n
ahol P a felhasznált energia [kW], V a légmennyiség [m3/s], $p az átlagos nyomáskülönbség [Pa] és n az átlagos kihasználtság [h]. A zsebes és egyéb nagyfelület" sz"r!k el!nye még a Roll–Band és a síksz"r!kkel szemben, hogy a nagyobb felületnek nagyobb a portároló képessége. Ez jól mutatja a sz"r! használati idejét. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy ha az A jel" sz"r! portároló képessége 1000 g 250 Pa végnyomásnál, és a B jel" sz"r!é ugyanilyen végnyomásnál 500 g, akkor az A sz"r! élettartama kétszerese a B sz"r!ének. Gazdasági döntéseknél tehát fontos szempont a portároló képesség. A sz"r! élettartama órában: tf 5
Q?A n?g?V
ahol Q a sz"r! portároló képessége [g/m2], A a sz"r! felülete [m2], n a sz"r! leválasztási foka [%], g a sz"rend! leveg! portartalma [g/m3], V a légáram [m3/h]. A sz"r! költségei egy rendszer m"ködtetési költségeiben alig haladják meg az 1%-ot! A légsz"réshez leggyakrabban zsákos sz"r!ket használnak. Ezeket a különböz! sz"r!osztályokban el!állított és számtalan célra felhasználható sz"r!ket durva és finom csoportba sorolhatjuk. El!állításukhoz üvegszálat és elemi rostot alkalmaznak. A panelsz"r!ket a finomsz"r!k el!sz"r!jeként vagy els!dleges sz"r!ként alkalmazzák olyan helyeken, ahol a bels! leveg! tisztaságával szemben nem támasztanak olyan komoly min!ségi követelményeket. El!nyük, hogy kis térbe is beilleszthet!k. Különböz! nagyfelület" HEPA-, ULPA- és aktív szénsz"r!ket használnak olyan technológiákban, ahol a küls! és/vagy bels! leveg! min!ségével szemben szigorú követelményeket írnak el!. Szintetikus sz"r!paplan els!sorban sz"k helyeken alkalmazható alapsz"r!ként. Az üvegszálas sz"r!paplan pl. a csiszolópor kiválasztására alkalmas. Fest!m"helyekben erre a célra kifejlesztett sz"r!paplannal vonják ki a leveg!be került színez!anyagokat. A durva sz"r!paplanokat finom sz"r!k el!sz"r!jeként alkalmazzák sz"k terekben és kisebb légkezel! gépekben. A kémiai leveg!sz"rés célja megel!zni a maró, kellemetlen szagú vagy mérgez! gázok bekerülését a kül- és 2011. 48. évfolyam 7. szám
beltéri leveg!be, ezáltal megakadályozni az emberre, a természetre, az elektronikai berendezésekre, gyártási folyamatokra és termékekre gyakorolt káros hatások kialakulását. Az aktív szénsz"r!ket szagok, g!zök és gáznem" szennyez!dések kivonására alkalmazzák els!sorban ipari létesítményekben, középületekben, irodákban és repül!tereken. 4. A Karsai Pécs Kft. fest"üzemében készült termékek Cégünk háztartási cikkek (2. és 3. ábra), szórakoztató elektronikai termékek (4. ábra), orvosi m"szerek (5. ábra), finommechanikai eszközök alkatrészeit gyártja, s!t egy nagyon kényes és magas követelményeket támasztó, galvánbevonattal ellátott, árnyékoló hatással rendelkez! véd!burkolat (6. ábra) készítésével is foglalkozik. A fröccsöntött termékeket helyben festjük és tamponfeliratozzuk, ezzel nagymértékben megkönnyítjük vev!ink számára szükséges termékek, alkatrészek beszerzését,
gyártását, hisz egy helyen történnek a megmunkálások, gyártási fázisok, így nem kell több beszállítóval kapcsolatot tartaniuk, dizájnváltáskor pedig nagyon gyorsan tudunk reagálni a felmerül! igényekre. Felhasznált irodalom
Karsai Pécs Kft. fest! üzemének oktatási anyaga, 2010.
4. ábra. DVD beltéri egység
2. ábra. Kézi mixer háza
5. ábra. Orvosi m!szer el"lap
3. ábra. Padlóápoló gép burkolata
6. ábra. Áramlásmér" árnyékolt burkolat
2011. 48. évfolyam 7. szám
257
