Порошковые краски: виды и свойства

 

1.Порошковые краски: виды и свойства

 

Порошковые краски –  это твердые дисперсные композиции, в состав которых входят специальные  пленкообразующие смолы, отвердители, пигменты, наполнители и целевые  добавки. Существует две больших  группы порошковых красок в зависимости от типа пленкообразования: термопластичные и термореактивные.

 

Порошковые краски первой группы, изготовленные на основе термопластичных  пленкообразователей, формируют покрытия без химических превращений, за счет сплавления частиц и охлаждения расплавов. Пленки, которые из них получаются, термопластичны и часто растворимы. Состав таких красок соответствует составу исходного материала. К этой группе относится порошковая краска на основе поливинилбутираля, полиэтилена, поливинилхлорида, полиамидов.

 

Порошковые краски на основе поливинилбутираля применяются  как защитно-декоративные, электроизоляционные, бензостойкие и абразивостойкие  для окраски объектов внутри помещения. Такие покрытия выдерживают воздействие  водных и солевых сред при комнатной  температуре.

 

Поливинилхлоридные краски образуют покрытия, устойчивые к действиям  моющих средств, атмосферостойкие. Эти  краски используются как для окраски  объектов внутри помещения, так и  для внешних объектов.

 

Очень распространены полиамидные  порошковые составы. Покрытия, образованные ими, имеют привлекательный внешний вид, высокую твердость и прочность, они устойчивы к истиранию, к воздействию растворителей. Полиамидная порошковая краска используется как для внутренних, так и для наружных работ.

 

Порошковые краски на основе полиэлифинов (полиэтилена, полипропилена) предназначены в основном для защиты поверхностей, так как обладают хорошими физико-механическими, антикоррозионными и электроизоляционными свойствами. Ими окрашивают изделия из проволоки, трубы, аккумуляторные баки, кронштейны, стеклотару, части стиральных и посудомоечных машин, стеллажи, металлическую мебель. Большой недостаток таких покрытий – склонность к растрескиванию. Кроме того, атмосферостойкость таких покрытий не очень высока.

 

Вторая большая группа порошковых красок – термореактивные, на основе термореактивного пленкообразователя. Покрытия формируются в результате сплавления частиц и последующих химических реакций. Они не плавки и не растворимы. К этой группе относится порошковая краска на основе эпоксидных и полиэфирных смол, акрилатов, полиуретана. Составы этой группы хорошо подходят для окраски изделий, производимых в области машиностроения, если от покрытия требуются твердость, стойкость и высокие декоративные свойства.

 

Эпоксидные краски механически прочные, имеют хорошую стойкость к растворителям и хорошую адгезию, однако при перегреве желтеют. Под воздействием ультрафиолетового облучения верхний слой разрушается, становится мелоподобным.

 

В состав эпоксидно-полиэфирных  порошковых красок входят эпоксидные и полиэфирные пленкообразователи, которые реагируют друг с другом при отверждении. Эти краски имеют меньшую склонность к пожелтению и выдерживают более высокие температуры.

 

Полиэфирные порошковые краски хорошо подходят для окраски  объектов вне помещения, так как на открытом воздухе их верхний слой не разрушается и они не «мелят».

 

Полиуретановые краски придают покрытиям устойчивый блеск. Их применяют для защиты изделий, подвергающихся трению, абразивному  износу. Кроме того, придают поверхности особый декоративный эффект – текстуру жатого шелка. Полиуретановые покрытия обладают высокой атмосферостойкостью, стойкостью к воде, жидкому топливу, минеральным маслам, растворителям.

 

Акрилатные порошковые краски используются при покраске предметов, подвергающихся внешнему воздействию. Устойчивы к щелочам и имеют хорошую термостойкость. Покрытия долгое время сохраняют глянец и цвет.

 

Свойства порошковых красок

 

Основными свойствами порошковых красок являются: дисперсионный состав, сыпучесть, гигроскопичность, насыпная плотность, и способность к псевдоожижению.

 

Дисперсионный состав. По величине частиц у порошковых красок наблюдается  значительный разброс. Допустимый размер частиц находится в пределах 5 – 350 мкм. В зависимости от методов  нанесения краски допустимый размер варьируется.

 

Сыпучесть. Необходимое требование ко всем порошковым краскам – хорошая  сыпучесть. Если сыпучесть недостаточная, нанесение красок затруднено. Критерий оценки сыпучести – угол внутреннего  трения, скорость высыпания порошка, угол ссыпания, угол обрушения. При нормальной сыпучести угол естественного откоса обычно колеблется от 36 до 45 градусов.

 

Еще одно свойство порошковых красок - гигроскопичность. Порошковая краска обладают способностью влагопоглощения. В результате снижается сыпучесть порошков, могут изменяться электрические свойства красок, а также это сказывается на качестве пленкообразования.

 

Насыпная плотность. Это одна из массовых и объемных характеристик  порошковых красок. Насыпная плотность  представляет собой массу свободно насыпанного порошка в единице объема, выражаемая в кг/кв.м. Нормой для промышленных порошковых красок является насыпная плотность от 200 до 800 гр/кв.м. Зависит этот показатель от состава краски, от формы и степени полидисперсности частиц.

 

Способность к псевдоожижению - к  образованию кипящего слоя, необходимого по технологии создания покрытия, зависит  от структуры и свойств порошка. Так к псевдоожижению не способны сильно увлажненные, мелкодисперсные  порошки с углом естественного  откоса более 43 градусов. А особенно хорошо проявляется эта способность у порошков, состоящих из укрупненных частиц, форма которых приближена к шарообразной.

                                                                                                                                            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Технология порошковой окраски.

Порошковая окраска - метод получения полимерных покрытий с высокими защитными и декоративными свойствами. Технология порошковой окраски была разработана в 50х годах прошлого столетия

Порошковое покрытие является типом твердого покрытия, исходное состояние которого является сухой порошка напоминающий по состоянию  обычную пудру.

 

Основное различие между  технологией жидкой окраски и технологией порошковой покраски заключается в том, что порошковое краска не требует в своем составе растворителя и вяжущего заполнителя, и порошковая краска находится в твердом агрегатном состоянии.

 

Все порошковые краски могут  быть разделены на две большие  группы: термопластичные и термореактивные.

 

Технология порошковой окраски термопластичными порошковыми  красками - формируется покрытия без  химических реакций, лишь за счет сплавления частиц при нагревании. Образующиеся из них покрытия термопластичны, обратимы. Их применяют преимущественно для получения покрытий функционального назначения - химически стойких, противокоррозионных, антифрикционных, электроизоляционных. Покрытия обычно наносят толстыми слоями - 250 мкм и более. Типичные области их применения - защита проволоки, труб, корзин посудомоечных машин, морозильных камер, шлицевых валов и узлов трения, переключателей и других изделий.

 

Технология порошковой окраски термореактивными порошковыми  красками - формируется, в отличие  от термопластичных, посредством химических реакций при нагревании. Такие покрытия имеют трехмерное строение, они неплавкие и нерастворимы, т. е. необратимы. Термореактивные краски служат для получения, как функциональных покрытий, так и защитно-декоративных. Для получения покрытий функционального назначения наиболее широко применяют эпоксидные составы. Их наносят слоями 100-150 мкм на нагретую поверхность в аппаратах кипящего слоя (многократно чередуя нагрев и погружение в порошок) или струйным распылением. Так наносят покрытия на роторы и статоры электродвигателей, на трубы - снаружи и изнутри, металлическую арматуру, проволоку, сетку, катушки.

Порошковое покрытие формируется как правило электростатическим напылением, затем идет тепловая обработка  во время которой порошковая краска плавится, и образуется твердая корка - полимерное покрытие.

 

 

Технология  нанесения порошковых покрытий.

Существуют различные  технологии и методы нанесения порошковых покрытий. Электростатический и трибостатический методы являются наиболее популярными  и распостраненными.

Технология  порошковой окраски электростатическим напылением.

Технология зарядки  коронным разрядом

Его популярность обусловлена  следующими факторами: высокая эффективность  зарядки почти всех порошковых красок, высокая производительность при порошковом окрашивании больших поверхностей, относительно низкая чувствительность к влажности окружающего воздуха, подходит для нанесения различных порошковых покрытий со специальными эффектами (металлики, шагрени, мауары и т.д.).

 

Наряду с достоинствами  электростатическое напыление имеет  ряд недостатков, которые обусловлены  сильным электрическим полем  между пистолетом распылителем и  деталью, которое может затруднить нанесение порошкового покрытия в углах и в местах глубоких выемок. Кроме того, неправильный выбор электростатических параметров распылителя и расстояния от распылителя до детали может вызвать обратную ионизацию и ухудшить качество полимерного порошкового покрытия.

Оборудование для порошковой окраски - электростатический пистолет распылитель есть типовом комплексе порошковой окраски Антанта

Эффект клетки Фарадея.

Эффект клетки Фарадея - результат воздействия электростатических и аэродинамических сил.

 

На рисунке показано, что при нанесении порошкового  покрытия на участки, в которых действует  эффект клетки Фарадея, электрическое  поле, создаваемое распылителем, имеет  максимальную напряженность по краям  выемки. Силовые линии  всегда идут к самой близкой заземленной точке и скорее концентрируется по краям выемки и выступающим участками, а не проникают дальше внутрь.

Это сильное поле ускоряет оседание частик, образуя в этих местах порошковое покрытие слишком  большой толщины.

Эффект клетки Фарадея  наблюдается в тех случаях, когда  наносят порошковую краску на металлоизделия сложной конфигурации, куда внешнее  электрическое поле не проникает, поэтому  нанесение ровного покрытия на детали затруднено и в некоторых случаях даже невозможно.

Обратная  ионизация.

Обратная ионизация вызывается излишним током свободных ионов от зарядных электродов распылителя. Когда свободные  ионы попадают на покрытую порошковой краской поверхность детали, они прибавляют свой заряд к заряду, накопившемуся в слое порошка. Но поверхности детали накапливается слишком большой заряд. В некоторых точках величина заряда превышается настолько, что в толще порошка проскакивают микро искры, образующие кратеры на поверхности, что приводит к ухудшению качества покрытия и нарушению его функциональных свойств. Также обратная ионизация способствует образованию апельсиновой корки, снижению эффективности работы распылителей и ограничению толщины получаемых покрытий.

 
Для уменьшения эффекта клетки Фарадея  и обратной ионизации было разработано  специальное оборудование, которое  уменьшает количество ионов в  ионизированном воздухе, когда заряженные частицы порошка притягиваются  поверхностью. Свободные отрицательные ионы отводятся в сторону благодаря заземлению самого распылителя, что значительно снижает проявление вышеупомянутых негативных эффектов. Увеличив расстояние между распылителем и поверхностью детали, можно уменьшить ток пистолета распылителя и замедлить процесс обратной ионизации.

Технология  порошковой окраски трибостатическим напылением.

Трибостатическое напыление – зарядка трением.

 
В отличие от электростатического напыления, в данной системе нет генератора высого напряжения для распылителя. Порошок заряжается в процессе трения.

 

Главная задача – увеличить число и силу столкновений между частицами порошка и заряжающими поверхностями пистолета распылителя.

 

Одним из лучших акцепторов в трибоэлектрическом ряду является политетрафторэтилен (тефлон), он обеспечивает хорошую зарядку большинства  порошковых красок, имеет относительно высокую износоустойчивость и устойчив к налипанию частиц под действием ударов.

 
Отсутствует эффект клетки Фарадея.

 

В распылителях с трибостатической зарядкой не создается ни сильного электрического поля, ни ионного тока, поэтому отсутствует эффект клетки Фарадея и обратной ионизации. Заряженные частицы могут проникать в глубокие скрытые проемы и равномерно прокрашивать изделия сложной конфигурации.

 
Также возможно нанесение нескольких слоев краски для получения толстых  порошковых покрытий.

 
Распылители с использованием трибостатической зарядки конструктивно более  надежны, чем пистолеты распылители  с зарядкой в поле коронного разряда, поскольку они не имеют элементов, преобразующих высокое напряжение. За исключением провода заземления, эти распылители являются полностью механическими, чувствительными только к естественному износу.

Технология порошковой окраски не сложна, однако, требует  практических

навыков и опыт работы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Применение.

Порошковые краски имеют широкий спектр применений, так как могут быть использованы при изготовлении любых производящихся в массовом количестве металлических изделий, давая отличное сочетание функциональных и визуальных эффектов.

Область применения порошковых красок на данное время обширна и разнообразна, полностью затрагивает рынок производства металлоизделий, а так же частично другие производственные направления.