Несмотря на широкое применение полиэфиров в производстве лакокрасочных материалов, разработка порошковых полиэфирных красок значительно задерживалась из-за отсутствия промышленного выпуска твердых полиэфиров. Они появились только в середине 60-х годов и в 1975 году составили в мировом производстве около 15-20% выпуска термоотверждаемых порошковых красок.
Полиэфирные порошковые краски обычно делят на несколько групп. Прежде всего, это широко распространенные полиэфиры, отверждаемые триглицидилизоциануратом (ТГИЦ). В течение многих лет велись разработки по улучшению только таких ПК, несмотря повышенную токсичность как летучих веществ, выделяющихся при отверждении, так и самих покрытий, по сравнению с описанными выше эпоксидами и эпокси-полиэфирами.
Однако в последнее время, в связи с особым вниманием к экологии и безвредности применяемых материалов, разработаны и стали производиться полиэфирные порошковые краски, обладающие всеми преимуществами первых при сниженной токсичности. Покрытия на их основе допускаются к контакту с пищевыми продуктами, могут применяться для окраски детских игрушек и мебели, при их отверждении не выделяются особо вредные вещества. При этом стоимость ПК и, соответственно, себестоимость окраски единицы площади возрастает незначительно.
Полиэфирные покрытия отличаются прежде всего атмосферостойкостью, механической прочностью и повышенной стойкостью к истиранию. По атмосферостойкости данные покрытия не уступают никакому другому порошковому материалу. Диэлектрические показатели близки к показателям эпоксидных покрытий. Однако щелочестойкость полиэфирных покрытий низка.
Обычно эксплуатируют покрытия толщиной 60-120мкм. Они обладают высоким глянцем и хорошей адгезией к металлам, в том числе и к легким сплавам.
Полиэфирные покрывные лаки с высокой атмосферостойкостью и высоким глянцем используются в многослойной технологии (например, диски колес) для окончательной отделки изделия.
Назначение полиэфирных покрытий: алюминиевые фасонные профили, архитектурно-строительные конструкции, диски колес и детали машин, сельскохозяйственное оборудование, садовый инвентарь и т.д.
ПОЛИЭФИРНЫЕ ПОРОШКОВЫЕ КРАСКИ
К полиэфирным ПК относят также так называемые “полиуретаны”, отверждаемые блокированным изоцианатом и отличающиеся рядом особенностей.
Основным недостатком первых полиуретанов была проблема летучих соединений, выделяющихся в процессе отверждения покрытия, и как правило приводящих к дефекту покрытия (образование кратеров), а при большой толщине слоя и к пористости. Максимальный предел толщины покрытия составлял 100мкм. Но несмотря на это, потребителей полиуретанов привлекала исключительная твердость, химстойкость, блеск и поверхностная текстура этих покрытий. Разработки последних лет по созданию новых изоцианатов позволили решить не только эту проблему, но добиться того,что современные полиуретаны сопоставимы по атмосферостойкости с полиэфирами, содержащими ТГИЦ.
Полиуретановые покрытия характеризуются устойчивым блеском, обладают водо- и атмосферостойкостью, стойкостью к жидкому топливу, минеральным маслам, растворителям.
Они применяются для защиты изделий, подвергающихся трению, абразивному износу, некоторых видов химического оборудования и емкостей для хранения жидких и газообразных химических веществ. Так же пригодны в качестве грунта при нанесении других порошковых красок (эпоксидных, полиакрилатных и т.д.).
Технология получения покрытия на основе порошковых красок во многом одинакова с технологией получения покрытий из обычных жидких ЛКМ. Отличие заключается в отсутствии в составе ПК жидкой в нормальных условиях фазы, которую необходимо удалять или превращать в твердую, и, конечно, самим физическим состоянием краски: твердое тело в виде тонкоизмельченного порошка, требующее для образования пленки покрытия на поверхности окрашиваемого изделия временного перевода в жидкое состояние.
В соответствии с этим, в технологической цепочке процессов получения покрытия исключается процесс удаления жидкости при включении обязательной стадии термообработки при температуре выше температуры плавления материала ПК, а аппаратура для нанесения ПК приспосабливается к работе с порошком. Остаются почти без изменений процессы подготовки поверхности перед нанесением. Таким образом, технологическая цепочка окраски изделия порошковой краской складывается из следующих стадий и процессов:
Подготовка поверхности: обезжиривание, удаление загрязнений и окислов, при необходимости и возможности - преобразование (конверсия) поверхности для повышения адгезии и защиты от коррозии (фосфатирование, хроматирование).
Нанесение слоя порошковой краски на окрашиваемую поверхность.
Формирование пленки покрытия: оплавление, отверждение, охлаждение.
Коррозия снижает прочность и ухудшает внешний вид металлических конструкций, приводя со временем их к полному разрушению. Полиэфирные краски отлично защищают металл от ржавчины, одновременно придавая ему эстетичный внешний вид.
Общие характеристики
Твердые дисперсные структуры, в соединении которых присутствуют пленкообразующие смолы, отвердители (сиккативы), различные пигменты, а также установочные добавки, называются порошковыми красками.
Таким составам присущи:
- гомогенность (однотипность состава);
- физическое и химическое постоянство;
- неизменность смеси при эксплуатации и хранении.
Полиэфирные порошковые краски производятся следующим образом: все компоненты смешивают, затем гомогенизируют, (это происходит при высокой температуре в двухшнековом экструдере). Готовый расплав охлаждают, измельчают и просеивают, чем добиваются однородности порошка. Такие краски используют исключительно для металлических поверхностей. Однако за последнее десятилетие созданы несколько видов порошковых ЛКМ для пластика и дерева.
Такие краски отличаются экологической безопасностью, хорошими защитными свойствами, декоративностью. Кроме того, они экономичны. Окрашивание происходит в специальной камере, чем достигается 100% использование материала.
Особенности порошковой краски:
- декоративность (возможность использовать широчайшую цветовую палитру);
- надежность (высокая химическая устойчивость);
- возможность получить довольно толстое покрытие за одно окрашивание;
- полное отсутствие потеков на вертикалях;
- хорошая адгезия.
Разновидности
Широкое применение нашли порошковые краски на основе термоотверждаемых пленкообразующих. Они делятся на 2 вида: полиэфирные и эпоксидно-полиэфирные.
В их основе – специальный мелкодисперсный порошок, в котором используются полиэфир, пигменты и добавки, но при этом отсутствуют, какие бы то ни были растворители и эпоксидная смола.
Полиэфирные краски отличаются малой токсичностью, поэтому их применяют даже для окрашивания велосипедов, деталей автомобилей. Они разработаны для различных металлических поверхностей, регулярно испытывающих различные атмосферные воздействия (высокие/низкие температуры, снег, дождь, град, ветер) Устойчивость к перепадам температуры очень высокая. Способы нанесения – электростатический или трибостатический методы.
Среди других положительных характеристик:
- отличные показатели розлива и укрывистости;
- стойкость к агрессивным химическим веществам;
- быстрота высыхания.
Совет! Храните ЛКМ не более 12 месяцев при температуре 25°С.
Эпоксидно-полиэфирные
В основе таких красок находятся полиэфирные (до 50 – 70% общего состава) и эпоксидные смолы, дополненные отвердителем, наполнителями и пигментами (до 35 – 50% общего состава). Они относятся к порошковым эмалям внутреннего применения и имеют высокие прочностные характеристики:
- ударопрочность;
- эластичность;
- стойкость к растворителям;
- хорошую растекаемость.
Эпоксидно-полиэфирные (гибридные) краски применяют для окрашивания и улучшения внешнего вида изделий из металла, эксплуатируемых внутри помещения. Это может быть:
- электрооборудование;
- бытовая техника;
- посуда;
- мебель для дома и офиса;
- аксессуары для автомобилей;
- нагревательные приборы;
- туристические принадлежности.
Методы окрашивания: электростатический или трибостатический. Эпоксидно-полиэфирные составы отлично защищают от коррозии, не желтеют при воздействии высоких температур.
Совет! Работая с такими эмалями, соблюдайте осторожность – надевайте защитную маску, специальные очки и перчатки.
Методы покраски
Существует 2 способа нанесения порошковых полиэфирных и эпоксидно-полиэфирных составов – это электростатическое и трибостатическое распыление. Типовой процесс покраски состоит из следующих шагов:
- Подготовки основания предмета к покраске – , обработки грунтовками.
- Нанесения на окрашиваемый предмет порошка одним из самых подходящих для этого способов.
- Полимеризации при температуре от 140 – 220 °С. Это зависит от вида краски. В процессе подогревания порошок медленно расплавляется, в результате чего получается прочное однородное покрытие.
Производители порошковых красок выпускают составы, напоминающие хром, патину, медь, анодированный алюминий и некоторые металлы. Поверхности после окрашивания могут быть глянцевыми, способными скрывать мелкие дефекты, или фактурными, подчеркивающими достоинства. Выбор для потенциального потребителя огромен.
Использование: для получения защитно-декоративных покрытий на различных изделиях, например, на керамических плитках, стекле. Сущность: полиэфирное покрытие получают путем нанесения на поверхность изделия состава, включающего ненасыщенную полиэфирную смолу на основе полиалкиленгликольмалеинатфталата (91-97 мас.%) и смесь фотоинициаторов: гексахлор-п-ксилол (2,0-6,0 мас. %), -гидроксиацетофенон (0,5-1,5) и 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфиноксид (0,5-1,5 мас.%). Нанесенный состав отверждают с помощью УФ-облучения и получают покрытие, характеризующееся повышенной адгезией, эластичностью, химической стойкостью, в том числе и при кипячении. 1 табл.
Изобретение относится к технологии получения защитно-декоративных полимерных покрытий на различных изделиях, например на керамических плитках, стекле. Известно, что поверхность керамических, стеклянных, металлических изделий для упрочнения и придания определенных декоративных свойств покрывают полимерными покрытиями, для чего используются полимеризуемые соединения, например ненасыщенные полиэфиры. Для ускорения отверждения полиэфирных покрытий широко применимы различные химические соединения. К таким соединениям относятся различные перекисные соединения, например перекись бензоила /1/. Основной недостаток применения для этих целей перекисных соединений их взрывоопасность. К разновидности инициаторов полимеризации относятся и фотоинициаторы полимеризации, применяемые при УФ- или ИК-отверждении полиэфирных покрытий. Известна большая группа фотоинициаторов полимеризации. Это галоидуглеводороды, например трихлортолуол, гексахлор-п-ксилол, гекссахлор-м-ксилол /2/, полихлорированный трифенил/3/, производные бензоина, бензофенона, ацетофенона, например, диметокси-2-фенилацетофенон /3/, элементоорганические соединения, в том числе фосфорорганические соединения, например трифетилфосфин /3/. Однако единичные ускорители полимеризации не обеспечивают высокую скорость отверждения полиэфирных покрытий, а также не обеспечивают образование покрытий достаточной устойчивостью к истиранию, хорошей эластичностью, что известно из ранее опубликованных работ /3/. Наиболее близким к способу, выбранному в качестве прототипа, является известный способ УФ отвердения полиэфирного покрытия, в котором применяется смесь фотоинициаторов полимеризации, содержащая ацетофенопроизводное, например диметокси-2-фенилацетофенон, затем галогенсодержащее ароматическое углеводородное соединение, например полихлорированный трифенил, а также фосфорорганическое соединение, например триметилфосфин, взятые в весовом соотношении 1-30:30:1-30/3/. Покрытия, получаемые данным способом, характеризуются высокой эластичностью, химической стойкостью, однако, как показали дополнительные исследования, не выдерживают кипячение в воде. Новый способ получения полиэфирного покрытия на изделиях включает нанесение состава, содержащего смесь фотоинициаторов полимеризации, включающую гидроксиацетофенон, гексахлор-п-ксилол, 2, 4, 6 -триметилбензоилдифенилфосфиноксид при их массовом соотношении, равном мас. ненасыщенный полиэфир 91-97, гексахлор-п-ксилол 2,0-6,0, гидроксиацетофенон 0,5-1,5, 2, 4, 6- триметилбензоилдифенилфосфиноксид 0,5-1,5, и дальнейшее УФ - отверждение покрытия. Способ отличается от способа-прототипа новым качественным и количественным составом фотоинициаторов. Покрытия, получаемые после УФ - отверждения ненасыщенных полиэфиров, содержащих Указанную смесь фотоинициаторов, характеризуются высокой прочностью при испытании образца на кипячение, обладают высокой адгезионной прочностью. В качестве отверждаемых ненасыщенных полиэфиров применяются смолы на основе гликолей, фталевой малеиновой кислот. Количество полиэфира в смеси составляет 91-97 мас. Уменьшение количества полиэфира ниже заявляемого приводит к неполной полимеризации по всей глубине покрытия, а завышение количества полиэфира приводит к замедлению процесса полимеризации, что приводит к образованию липкого покрытия. Полимеризация ненасыщенного полиэфирного покрытия инициируется присутствием смеси фотоинициаторов определенного состава. При занижении количества каждого фотоинициатора ниже заявляемого: гексахлор-п-ксилола ниже 2 мас. а гидроксиацетофенона и 2, 4, 6 -триметилбензоилдифенилфосфиноксида ниже 0,5 мас. наблюдается резкое снижение скорости полимеризации, что требует многократного облучения поверхности с применением высокой мощности УФ-облучения. В случае превышения количества гексахлор-п-ксилола выше 6 мас. гидроксиацетофенона выше 1,5 мас. и 2, 4, 6-триметилбензоилфосфиноксида выше 1,5 мас. наблюдается образование неровной поверхности. Процесс отверждения покрытия проводится при помощи УФ-облучения, составляющей 6-8кВт/ч. Изобретение иллюстрируется примерами 1-5/см. пример 1 и таблицу/. Пример 1. В стеклянной емкости смешивают ненасыщенный полиэфир марки 609-21-М /91/, гексахлор-п-ксилол /6г/, гидроксиацетофенон /1,5г, 2, 4, 6 -триметилбензоилдифенилфосфиноксид/1,5г/, нагревают на водяной бане до 70 o C, готовую композицию наливают на стекло и апликатором раскатывают слой покрытия толщиной 100мк, после чего стеклянную пластину с покрытием подвергают УФ облучению при использовании лампы УФ-облучения мощностью 8кВт/ч.
Формула изобретения
Способ получения полиэфирного покрытия путем нанесения на поверхность изделия состава, включающего ненасыщенную полиэфирную смолу на основе полиалкиленгликольмалеинатфталата и смесь фотоинициаторов, с последующим УФ-отверждением, отличающийся тем, что в качестве смеси фотоинициаторов используют смесь гексахлор-п-ксилола, - гидроксиацетофенона и 2,4,6-триметилбензоил-дифенилфосфиноксида при следующем массовом соотношении компонентов состава, мас. Ненасыщенная полиэфирная смола 91 97 Гексахлор-п-ксилол 2,0 6,0 - гидроксиацетофенон 0,5 1,5 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфиноксид 0,5 1,5о
Похожие патенты:
Изобретение относится к фотографии, в частности к фотополимеризующейся кеомпозиции (ФПК) для изготовления защитного рельефа матрицы гальванопластического наращивания
Изобретение относится к области получения полимерных композиций на основе полимерных смол, в частности, ненасыщенных полиэфирных, которые могут применяться в качестве защитных покрытий при ремонте и монтаже подводных нефтепроводов, для защиты от коррозии и абразивного износа установок сероочистки на промышленных теплоэлектростанциях, а также для защиты оборудования, трубопроводов, работающих в условиях низких температур
Изобретение относится к отделочным лакокрасочным материалам, в частности к шпатлевкам для заделки различных неровностей и исправления дефектов металлических и деревянных поверхностей в конструкциях, эксплуатируемых в атмосферных условиях и внутри помещений, для ремонта автомобилей
Изобретение относится к области химии и технологии полимеров, а именно к самоотверждающимся полимерминеральным композициям, которые используют преимущественно для выравнивания кузовов автомобилей, а также для выравнивания других металлических и неметаллических поверхностей, не контактирующих с пищевыми продуктами
Изобретение относится к области получения пленкообразующих композиций на основе ненасыщенных олигоэфиров, отверждаемых УФ-излучением или излучениями высоких энергий и образующих глянцевые защитно-декоративные покрытия на древесине, картоне, цементе и других материалах
Из уроков химии каждому должно помнится, что такое полимер. Даже самый ленивый двоечник уж точно скажет, что это. И правда, полимеры состоят из многих компонентов и часто, благодаря именно этой своей особенности строения, являются качественным вещами, что бы то ни было.
Сегодня мы говорим о полимерных кровлях. Придерживаясь той же схемы, что и в химии, скажем для начала, что полимерная кровля изготовлена из материала, который вмещает в себя много различных составляющих. Другое дело, какие это составляющие и чем они, собственно, привлекательны: Вот именно в этом нам и предстоит разобраться.
Специальные полимерные покрытия применяют для придания металлическим кровлям декоративных свойств и дополнительной защиты от коррозии. Они используются на западе уже более 40 лет и распространены чрезвычайно широко. Стальные кровли с полимерным покрытием зарекомендовали себя как высококачественный и долговечный материал.
Вообще, сам процесс нанесения полимерных покрытий на оцинкованную сталь весьма сложен и требует полной автоматизации и контроля качества на каждом этапе технологической цепочки. Стальная лента проходит стадии предварительной обработки, фосфатации, грунтования, и лишь потом наносится полимерное покрытие. Сушка ведется в специальной камере.
Стальной оцинкованный лист с полимерным покрытием имеет многослойную структуру :
- стальной лист;
- слой цинка;
- пассивирующий слой;
- слой грунта;
- с нижней стороны листа - защитная краска;
- с лицевой стороны - слой цветного полимера.
Каждый компонент многослойной структуры тщательно подбирается и выполняет свою функцию. Для потребителя необходимо знать, что различные полимерные покрытия характеризуются различной устойчивостью к ультрафиолетовому излучению (цветостойкость), к температуре (термостойкость), агрессивным средам, к механическим повреждениям и другим факторам.
Вот мы и подошли наконец к самому главному в изучении данного вопроса: разберемся в составляющих полимерных покрытий, то есть в самих полимерах.
Акрил
Акрил как полимерное покрытие - это не что иное, как лакокрасочный слой. Загвоздка в том, что это покрытие считается самым нестойким, ненадежным и непрочным. Его очень легко повредить при монтаже кровли. Вообще он выцветает на солнце (примерно за 5 лет), начинает уже через 2-3 года отшелушиваться из-за коррозии. Так что акриловое покрытие теряет очень быстро и посему уже давно не используется западными строительными компаниями. В продаже встречаются лишь отечественные материалы с таким покрытием, однако, их рекомендуется использовать только для временных сооружений.
Полиэстер (полиэфирная эмаль)
Вот полиэстер - более надежное и более серьезное во всех отношениях покрытие.
Это один из наиболее распространенных полимеров на рынке полимерных покрытий для стального оцинкованного листа. Полиэстер считается относительно недорогим материалом, подходящим для любых климатических поясов. Он стоек к механическим и атмосферным воздействиям (более устойчив к механическим воздействиям полиэстер с посыпкой кварцевым песком, однако, он существенно дороже). К тому же при транспортировке полиэстера с посыпкой кварцевого песка возникает ряд проблем, связанных с возможностью повреждения нижнего слоя металлических листов (кварцевый песок, подобно наждачной бумаге, царапает соприкасающиеся с ним поверхности вышележащих листов).
Полиэстер обладает высокой цветостойкостью и пластичностью. Теплостойкость порядка +120 0С. Покрытие из полиэстера может быть глянцевым и матовым (модифицированным тефлоном).
Использование полиэстера для покрытия оцинкованного стального листа является разумным и экономически выгодным выбором, когда здание не находится в условиях особо загрязненной окружающей среды, а эксплуатационная нагрузка не слишком высока.
PVF2 (полидифторионад)
PVF2 - это материал, состоящий на 80% из поливинилфторида и на 20% из акрила. Такое полимерное покрытие отличается особенной прочностью - оно выдерживает мороз до -60 0С и не теряет своих свойств при температуре до +120 0С. Наиболее устойчив к ультрафиолетовому излучению, практически не выцветает, имеет красивый блеск. По сравнению с другими покрытиями является наиболее дорогостоящим, обладает высокой стойкостью к агрессивным средам и к механическому повреждению. PVF2 имеет чрезвычайно богатую цветовую палитру: он существует и в глянцевом, и в матовом виде, а также с металлическим оттенком в серебристых или медных тонах. Для придания металлического блеска стандартное покрытие PVF2 дополняется слоем прозрачного лака с пигментом.
Наиболее целесообразно применять PVF2 в условиях агрессивных сред, таких как морское побережье, промышленные здания химической промышленности и т.п.
Пластизоль (поливинилхлорид)
Пластизоль - это декоративный полимер. В его состав входят поливинилхлорид и различные пластификаторы. Толщина полимерного покрытия для кровельного стального листа - 175 или 200 мкм. Изготавливаются также листы с 2-х сторонним пластизолевым покрытием по 100 мкм с каждой стороны. Такой материал, например, используют для изготовления труб и желобов.
Благодаря большой толщине пластизолевое покрытие является одним из самых устойчивых к механическим повреждениям. Однако, его из-за низкой температурной стойкости и низкой стойкости к УФ-излучениям (при нагреве прямыми солнечными лучами свыше +80 0С материал быстро стареет), не рекомендуется его использовать в южных регионах. Имея большую толщину, пластизоль обладает высокой коррозионной стойкостью, что создает дополнительную защиту в условиях загрязненной окружающей среды. Цветостойкость его существенно ниже полиэстера (покрытие через несколько лет равномерно теряет яркость цвета).
При толщине 175 мкм покрытие из пластизоля выпускается только гладким. А на покрытие толщиной 200 мкм может быть накатан штампованный рисунок, придана тисненая фактурная поверхность (при этом в местах тиснения толщина слоя покрытия значительно уменьшается).
Стальные листы с пластизолевым покрытием являются идеальным материалом для изготовления фальцевых кровель, поскольку высокая пластичность и большая толщина покрытия предохраняет листы при механическом воздействии.
Пурал
Пурал - относительно новый тип полимерного покрытия. Использовать его стали сравнительно недавно. Он делается на полиуретановой основе, модифицированной полиамидом. Чем хорош пурал? Он имеет хорошую химическую устойчивость, выдерживает солнечное излучение, высокие температуры и большие суточные температурные перепады. Минимальная температура при работе с листами, покрытыми пуралом, -15 0С, максимальная +120 0С. Толщина покрытия составляет 50 мкм. Это покрытие подходит для профилированных листов, поскольку легко обрабатывается, как при профилировании, так и при монтаже. Его пластичность гарантируется даже при низких температурах. Пурал имеет шелковисто-матовую структурную поверхность.
Порошковые лакокрасочные материалы начали применяться в начале 50-х годов в США, и с тех пор потребность в этих материалах постоянно возрастает. В 2000 г. мировое производство порошковых красок в мире оценивалось в 720 тыс. тонн, в 2003 г. составило 875 тыс. тонн. По прогнозам западных экспертов к 2008 г. оно составит до 1 млн. 220 тыс. тонн. При этом доля порошковых красок достигнет 18% от всего объема производимых ЛКМ.
За 40 лет порошковые краски (ПК ) широко внедрились во все сферы нашей жизни. Ими окрашивают холодильники, посуду, садовый и хирургический инструмент, фурнитуру, мебель (садовая , офисная, медицинская, кухонная), пылесосы, стиральные машины, микроволновые печи, научные приборы, электро и слесарный инструмент, станки, компьютеры, полупроводники, кондиционеры, велосипеды, мотоциклы, автомобили, киоски, витрины магазинов и музеев, сельхозмашины, воздушные и морские суда, буровой инструмент и трубы (водопроводные , газовые, нефтяные диаметром от 10 мм до 2 м), насосы для всех видов жидкостей, включая высокоагрессивные, элементы архитектуры и крыши, электро, радио и бытовые приборы, игрушки, микроэлектродвигатели и космические станции и многое другое.
Широким распространением порошковые краски обязаны прежде всего тому, что они не содержат растворителей и на 100% состоят из веществ, которые при отверждении превращаются в тонкослойное, практически непроницаемое для влаги, кислорода, кислот, солей и других химических веществ высокопрочное и твердое абразивостойкое покрытие со сроком службы, превышающим порой срок службы окрашенного изделия.
Порошковые краски имеют перед традиционными органорастворимыми следующие преимущества:
Готовность к употреблению
Порошковые краски всегда поставляются в виде смеси, готовой к употреблению и не нуждаются в разведении или иной подготовке.
Отсутствие растворителя
Порошковая краска не содержит растворителя или летучих веществ, что позволяет серьезно снизить риск возникновения пожара, устранить проблему утилизации растворителя, и свести к минимуму вредное воздействие на обслуживающий персонал.
Низкий процент отходов
Полнота использования порошковой краски принанесении достигает 98%. Краска, не попавшая на изделие, может быть возвращена и использована повторно при покраске. При использовании жидких красок до 60% ее теряется при нанесении за счет испарения растворителя.
Снижение затрат
Технология получения порошкового покрытия обеспечивает экономию материалов (использование ПК на 93-97%), энергии (используемый объем воздуха обновляется два раза в час вместо 15 раз/ч при традиционных методах окраски), производственных площадей (уменьшение на 30%) и затрат труда (на 40-50%).
Технологичность
Порошковая краска более проста при нанесении и нет необходимости в привлечении высококвалифицированного персонала. Технология окрашивания позволяет получить требуемую толщину пленки от 35 до 250 микрон при нанесении в один слой.
Улучшенные свойства
Порошковые краски позволяют получать покрытия, обладающие высокими физико-механическими, защитными и декоративными свойствами при наличии широкой цветовой гаммы и эффектов ( «металлики » и покрывные лаки различных цветов, структурированные поверхности (мелкая и крупная структура, «эффект кожи», «антики », «муар »), покрытия различной степени блеска (глянцевые , полуглянцевые, полуматовые, матовые).
За счет указанных преимуществ удельная стоимость окраски единицы площади поверхности изделия порошковой краской ниже, чем при использовании обычных красок, несмотря на их более высокую стоимость. При этом получаемое покрытие обладает повышенным комплексом защитных и декоративных свойств.
Что же представляют собой порошковые краски?
Порошковые краски — это твердые дисперсные композиции, в состав которых входят пленкообразователи (смолы ), отвердители, наполнители, пигменты и целевые добавки. Независимо от состава готовая порошковая композиция представляет собой сыпучий дисперсный порошок, который должен обладать однородностью, физической и химической стабильностью и неизменностью состава при хранении и использовании.
Качество приготовления композиции во многом предопределяет внешний вид и свойства покрытий. Технология изготовления ПК состоит из нескольких стадий:
1) Сухое смешение компонентов в смесителе. В
результате получается так называемый премикс,
который далее направляется в экструдер.
2) Экструдирование: смешение компонентов в
расплаве. На выходе получается однородный материал
в виде ленты, который далее дробится до получения
так называемых «чипсов
» размером 0,5-1 см.
3) «Чипсы
» загружаются в мельницу, где измельчаются
до размера частиц, как правило, от 10 до 100 мкм. При
этом максимальную долю составляет фракция с
размером частиц 40-50 мкм.
Готовую ПК наносят на изделия из стали, алюминия, цветных металлов, стекла, керамики, древесины, пластмассы и силикатных материалов в электростатическом поле (электростатика , трибостатика, в ваннах «кипящего слоя»).
Наибольшее применение нашли ПК на основе
термоотверждаемых пленкообразователей.
Первоначально это были эпоксидные, полиэфирные и акриловые ПК. Позднее были разработаны эпоксиполиэфирные (или гибридные), а также полиуретановые и полиэфирные, отверждаемые триглицидилизоциануратом (ТГИЦ ). В настоящее время наиболее распространены полиэфирные, эпоксидно-полиэфирные и эпоксидные порошковые материалы.
Выбор того или иного типа порошковой краски должен определяться прежде всего тем, какими свойствами должно обладать покрытие, его назначением и условиями его эксплуатации.
Эпоксидные порошковые краски
Основное достоинство эпоксидных порошковых красок — оптимальное сочетание хороших физико-механических и электроизоляционных свойств. Покрытия на их основе отличаются исключительно высокой адгезией, механической прочностью и химической стойкостью. Их можно применять при окраске изделий из разных металлов без предварительного грунтования поверхности. В свою очередь их можно наносить в качестве грунта под жидкие и порошковые лакокрасочные материалы. Если при использовании эпоксидного порошкового покрытия требуется повышенная противокоррозионная стойкость, рекомендуется черные металлы и оцинкованную сталь фосфатировать, а алюминий и его сплавы хроматировать.
Хорошая стойкость к щелочам и кислотам, алифатическим и ароматическим углеводородам, маслам, топливу, воде позволяют использовать эпоксидные ПК для наружной и внутренней защиты магистральных трубопроводов. Используя эпоксиды, можно получить покрытия толщиной до 500 мкм с одинаково хорошими твердостью, эластичностью и ударной прочностью.
Традиционными потребителями эпоксидных порошков являются электротехника и радиотехника, где эти покрытия заменяют многие виды сложной электроизоляции. Существенным недостатком эпоксидных покрытий является их ограниченная атмосферостойкость (меление при эксплуатации на открытых площадках) и склонность к пожелтению из-за перегрева в печи отверждения, особенно если она обогревается газом.
Эпоксидно-полиэфирные порошковые краски
Если к порошковому покрытию не предъявляются повышенные антикоррозионные требования и/или не требуется устойчивость к действию растворителей, эпоксидные порошки заменяют эпоксидно-полиэфирными (применяется сочетание эпоксидной и полиэфирной смол), которые получили название гибридных порошков.
При появлении гибридных порошков потребителей больше привлекала их низкая цена, но впоследствии расширение их сбыта было обусловлено технологическими преимуществами (например , их покрытия стойки к перегреву при отверждении), повышением механических свойств, химической стойкости, а также пониженной чувствительностью к ультрафиолетовому излучению (для композиций с небольшим содержанием эпоксикомпонентов). Применение эпоксиполиэфиров с различным соотношением эпоксидной и полиэфирной смол позволяет широко их использовать для отделки предметов домашнего обихода, металлической, садовой, офисной, медицинской и школьной мебели, спортивных снарядов, торгового, осветительного и электрооборудования и др. Большим спросом эпоксиполиэфиры пользуются благодаря высоким декоративным качествам покрытий на их основе. Современная технология получения порошковых красок позволила не только расширить цветовую гамму покрытий, но и добиваться различной фактуры покрытия. Это такие покрытия, как «муар », покрытие под «кожу », покрытия с мелкой и крупной структурой, серия «антиков », металлики различных цветов. Особое положение занимают так называемые покрывные лаки, используемые для защиты цветных металлов (бронза , медь, латунь) и тонкого слоя металла вакуумного напыления от окисления, позволяющие выигрышно оттенить поверхность, а также лаковые и наполненные композиции для стекла (флаконы для парфюмерии и косметики и т.д.).
Полиэфирные порошковые краски
Полиэфирные покрытия отличаются прежде всего атмосферостойкостью, механической прочностью и повышенной стойкостью к истиранию. По атмосферостойкости покрытий полиэфирные краски превосходят любые другие порошковые материалы Диэлектрические показатели близки к показателям эпоксидных покрытий. Они обладают высоким глянцем и хорошей адгезией к металлам, в том числе и к легким сплавам. Однако щелочестойкость полиэфирных покрытий низка.
Полиэфирные ПК делятся на два типа:
1) отверждаемые триглицидилизоциануратом (TGIC );
2) отверждаемые гидроксилсодержащим отвердителем
типа PRIMID.
Покрытия на основе TGIC наиболее устойчивы к атмосферным воздействиям и применяются в архитектуре. Однако существует довольно противоречивая информация о токсичности данного компонента, что и влечет за собой использование альтернативного варианта на основе PRIMID в тех случаях, когда нет необходимости в особенно высокой атмосферостойкости.
Назначение полиэфирных покрытий: алюминиевые фасонные профили, архитектурно-строительные конструкции, диски колес и детали машин, сельскохозяйственное оборудование, садовый инвентарь и т.д. Полиэфирные покрывные лаки для покрытий с высокими атмосферостойкостью и глянцем используются в многослойной технологии (например , при окраске дисков колес) для окончательной отделки изделия.
К полиэфирным ПК относят также так называемые «полиуретаны », отверждаемые блокированным изоцианатом и отличающиеся рядом особенностей. Полиуретановые покрытия характеризуются устойчивым блеском, обладают водо- и атмосферостойкостью, стойкостью к жидкому топливу, минеральным маслам, растворителям. Их применяют для защиты изделий, подвергающихся трению, абразивному износу, некоторых видов химического оборудования и емкостей для хранения жидких и газообразных химических веществ. Однако в Западной Европе и России такие материалы не получили большого распространения.
Технологический процесс окраски изделия порошковым материалом состоит из следующих стадий:
Подготовка поверхности: обезжиривание, удаление загрязнений и окислов, при необходимости и возможности - преобразование (конверсия ) поверхности для повышения адгезии и защиты от коррозии (фосфатирование , хроматирование); нанесение слоя порошковой краски на окрашиваемую поверхность;
Формирование пленки покрытия: оплавление,
отверждение, охлаждение.
