Порошковая окраска или покраска: история, свойства порошковой краски, технические и функциональные характеристики
Вернуться | Песко-дробеструйная очистка - www.9410029.ru
  Перечень изделий, которые могут быть окрашены порошковыми красками, достаточно широк. Существуют отрасли промышленности, где особенно быстро растут темпы потребления порошковых красок...
Области применения порошковых красок
Перечень изделий, которые могут быть окрашены порошковыми красками, достаточно широк. Существуют отрасли промышленности, где особенно быстро растут темпы потребления порошковых красок. Примером могут служить покрытия внутренней поверхности труб для буровых нефтяных скважин и перекачивания нефти, функционирующие в условиях, где такие факторы, как повышенное давление, высокие температуры и присутствие вызывающих коррозию сред, способны оказывать разрушающее воздействие практически на все, за редким исключением, покрытия.

В США автомобильная промышленность потребляет около 15% всех производимых в стране порошковых красок, и применение их все расширяется благодаря высокому качеству получаемых покрытий, по экономическим причинам, а также по соображениям экологии. Порошковые краски используются некоторыми производителями автомобилей для создания промежуточных грунтовочных слоев при получении наружных покрытий, а также для окончательной отделки внутренних деталей. Возрастает применение порошковых материалов для отделки различных автомобильных деталей, где необходима надежная защита наряду с хорошим декоративным видом. Диски колес, бамперы, рамки для зеркал, масляные фильтры, блоки двигателя, корпуса электрических аккумуляторов, рессоры — это лишь некоторые из многих деталей автомобилей, окрашиваемых порошковыми красками. Порошковые лаковые композиции для использования поверх основных наружных покрытий корпусов автомобилей являются альтернативой жидким органорастворимым лакам.

Производство товаров народного потребления представляет собой не единственную область рынка, использующую термоотверждаемые порошковые краски; на нее приходится около 17 % всего их потребления. Поскольку развивается тенденция замены силикатных эмалей порошковыми красками, использование порошков на рынке товаров народного потребления будет продолжать расти. В число областей применения порошковых материалов входит также окрашивание корпусов и кожухов различных изделий, морозильных камер, сушильных барабанов, корпусов стиральных Большими потенциальными областями потребительского рынка могут быть производства изделий из алюминиевого проката, представляющие в настоящее время 4 % всего североамериканского рынка, потребляющего порошковые краски. Последние достижения в развитии полиэфир-тригли-цидилизоциануратных (ТГИЦ) систем и материалов на основе фторсо-держащих полимеров позволили порошковым краскам конкурировать с жидкими системами при окрашивании архитектурных сооружений по прочности, атмосфероустойчивости и стойкости к обесцвечиванию. Некоторые из таких покрытий в различных строительных областях успешно эксплуатируются более 15 лет.

Порошковые краски на потребительском рынке — самый быстро растущий сегмент в структуре всех лакокрасочных материалов. Из примерно 5000 видов порошковых красок на североамериканском рынке используется около 1000.
• Металлические субстраты;
• Тяжелое, транспортное и сельскохозяйственное машиностроение;
• Приборостроение, электротехническая, радио- и электронная промышленность;
• Производство товаров народного потребления, бытовой техники;
• Строительство;
• Станки, трубы (газовые, нефтяные, систем мелиорации и водоснабжения), детали автомобилей и мотоциклов, велосипеды;
• Трансформаторы, конденсаторы, приборы, инструменты;
• Холодильники, водонагреватели, кондиционеры, отопительные радиаторы, пылесосы, металлическая мебель, детали швейных машин, корпуса газовых и электроплит, стиральных машин;
• Арматура, оборудование спортплощадок, светотехническое оборудование, металлические оконные рамы и шифер ;
• Неметаллические субстраты;
• Облицовочные фасадные плитки, асбоцементные, керамические;
• Черепица;
• Декоративные керамические изделия, изделия из пластмассы, древесины и т. д.

Функциональные характеристики порошковой краски
Покрытия, которые используются для обеспечения защиты и решения целевых задач, должны обладать комплексом функциональных свойств.
1. Устойчивость к коррозии. Покрытия выступают в качестве барьера для вызывающих коррозию химических веществ и влаги;
2. Химическая устойчивость. Химикаты — это не только те вещества, которые производятся на химических заводах. Это могут быть и моющие вещества, смазочные масла, бензин и антифризы, а также многие другие составы, которые могут контактировать с покрытием в процессе изготовления или последующей эксплуатации изделий. Все это должно быть учтено при выборе порошковых составов, чтобы покрытия обеспечивали надлежащую защиту изделий;
3. Электроизоляционные характеристики. Большая часть полимерных покрытий — диэлектрики. Их широко используют для целей электроизоляции. Но надо знать не только электроизоляционные характеристики, но и другие свойства, имеющие отношение к электричеству, как, например, водостойкость, стойкость к тепловым воздействиям;
4. Теплоустойчивость. Покрытия часто подвергаются воздействию повышенной температуры, причем постоянно или периодически. Высокая температура обычно вызывает ухудшение свойств и сокращает срок эксплуатации покрытий. Несмотря на это, успешно разработаны порошковые материалы для защиты кухонной посуды, деталей автомобиля и многих других изделий, подвергающихся нагреву;
5. Устойчивость к истиранию. Многие покрытия характеризуются высокой устойчивостью к истиранию. Магазинные и библиотечные полки, домашняя и офисная мебель — это лишь несколько примеров, где они хорошо зарекомендовали себя;
6. Ударная прочность и твердость. Покрытия должны выдерживать удары молотков и ключей на буровых скважинах, удары камней на трубах и автомобильных деталях, а также ежедневный износ при использовании детских игрушек, мебели и оборудования игровых автоматов;
7. Устойчивость к образованию царапин (воздействию абразивов). Абразивному износу подвергаются покрытия лопастей вертолетов, колес автомобилей и других изделий.

История технологии порошковой окраски
Окрашивание порошковыми красками представляет собой одну из наиболее совершенных технологий получения покрытий, отвечающих требованиям сегодняшнего дня. Возникновение этой технологии — результат длительного развития и эволюции методов, связанных с нанесением жидких лакокрасочных материалов и напылением металлов. Его становлению способствовали все возрастающие требования по охране окружающей среды, экономические соображения, стремление к повышению качества покрытий.
Страны с высокоразвитой промышленностью и большой плотностью населения уже давно стоят перед проблемой глобального загрязнения окружающей среды. Среди многих производств, вызывающих загрязнения, не последнее место занимает производство покрытий с применением традиционных органорастворимых лаков и красок. Огромные выбросы освобождающихся растворителей не только загрязняют атмосферу, но и резко ухудшают санитарные условия труда, наносят вред здоровью работающих, значительно повышают пожароопасность производства. В связи с этим были усилены исследования по поиску новых лакокрасочных материалов, не содержащих растворителей и других летучих токсичных веществ, технологических решений производства покрытий, которые исключали бы их эмиссию в окружающую среду. Такими материалами, наряду с водными системами, оказались порошковые краски. Последние позволяют не только наилучшим образом решать вопросы экологии при производстве и применении, но и осуществлять практически безотходную технологию покрытий.
В наиболее рациональном виде новый процесс получения покрытий оформился в 60-е годы XX века, когда появились первые термореактивные порошковые краски и был разработан способ их электростатического нанесения. С этого времени началось стремительное развитие порошковых красок — исходных материалов для получения покрытий — и технологии их нанесения. В настоящее время практически нет отрасли промышленности, где бы не использовалась эта технология; все шире она внедряется и в строительную индустрию.
Технология покрытий с применением порошковых красок по сравнению с окрашиванием жидкими материалами имеет много преимуществ:
• порошковые краски поставляются потребителю в готовом к применению виде. Не требуется их подготовка, смешение, разбавление, перемешивание, регулирование вязкости;
• получение покрытий, как правило, ограничивается однослойным нанесением, в то время как жидкие краски требуют нанесения нескольких слоев;

• легко обеспечивается утилизация краски и почти полный ее возврат в производственный цикл. Тем самым достигается более высокая экономичность производства;
• снижаются энергозатраты на производство покрытий в связи с отсутствием растворителей (не требуется энергия на испарение растворителей, снижаются расходы на вентиляцию);
• обеспечивается возможность механизации и полной автоматизации процесса производства покрытий, что позволяет уменьшить численность персонала и экономить производственные площади;
• обычно достигается более высокое качество покрытий и лучшие эксплуатационные свойства.
В настоящее время в промышленности с точки зрения технологии, экономики, экологии порошковым лакокрасочным материалам практически нет альтернативы.
Многочисленные успешно проводимые исследования в области порошковых материалов, покрытий и разработки более совершенного оборудования будут способствовать дальнейшему ускоренному продвижению новой технологии и расширению областей ее использования.
Порошковая покраска — современная экономичная, экологически безопасная технология создания высококлассного декоративно-защитного покрытия для различных объектов.
Методика порошковой покраски включает в себя нанесение полимерных порошков на изделие с его последующим нагреванием и выдержкой.
Порошковая покраска предполагает, что достаточно одного слоя, чтобы получить качественное покрытие. Это происходит потому, что в процессе нанесения полимерных порошков не испаряется растворитель, как это случается при использовании жидких красителей. Образующаяся на изделии пленка получается толстой, не усаженной, не пористой.
Порошковая покраска — гарантия того, что краска плотно «ляжет» на изделие. О потеках же и образовании в ходе высыхания морщин с этой технологией можно забыть.
Еще одним преимуществом использования порошковой окраски считается надежность образующегося в процессе полимеризации покрытия.
Порошковая покраска обеспечивает возможность получения эстетичного покрытия, цвет, фактуру и уровень блеска которого можно выбирать из нескольких тысяч вариантов по каталогу RAl.
Порошковая покраска широко используется в самых разных отраслях промышленности. Ее характеристики позволяют применять ее там, где велик фактор неблагоприятного воздействия (высокая или очень низкая температура, давление и так далее). Именно поэтому порошковая окраска незаменима для внутренней обработки труб в нефтяной промышленности, в автомобильном производстве, а также производстве бытовой техники и отделке зданий.

Характеристика промышленных видов красок
Эпоксидные краски
Это первый вид термореактивных порошковых материалов, освоенных в промышленности, имеющий широкое применение до сих пор. Несмотря на то, что эпоксидные краски могут образовывать покрытия с хорошими декоративными свойствами, они используются, прежде всего, для получения функциональных покрытий. Существующие эпоксидные краски разнообразны по составу. В зависимости от типа смолы и отвердителя они образуют покрытия с разнообразными свойствами. При соответствующем выборе сырья получены краски и покрытия, допускающие контакт с продуктами питания. Главный недостаток эпоксидных покрытий — низкая устойчивость к атмосферным воздействиям.
Краски функционального назначения. Главные области применения таких красок — электрическая изоляция и защита от коррозии. Эпоксидные краски явились хорошей альтернативой многим видам электроизоляции, ранее применявшимся в промышленности, как-то: обмотка лентой, компаундирование, окраска (пропитка) жидкими красками и др. Благодаря комплексу ценных свойств, простоте и низкой стоимости электроизоляции эпоксидные порошковые краски и компаунды приобрели доминирующее значение в электротехнической и радиоэлектронной промышленности.
Эпоксидные порошковые краски широко используются в целях противокоррозионной защиты. Покрытия отличаются низкой стоимостью, простотой обслуживания и долговременной защитой в разных агрессивных средах. Для них характерны гибкость, ударопрочность, низкая проницаемость, хорошая термостойкость и адгезия. Краски могут быть нанесены тем или иным способом на холодную или предварительно нагретую поверхность. После отверждения они могут длительно эксплуатироваться при температурах до 150 «С. Как электроизоляционные по стойкости к нагреванию их относят к классу В (130°С).
Краски защитно-декоративного назначения. В отличие от материалов функционального назначения этот вид красок предназначен для получения покрытий небольшой толщины. Их выбирают в соответствии с конкретными требованиями. Области применения таких составов разнообразны. В первую очередь, это сушильные барабаны, садовый инвентарь, дверная мебельная фурнитура, микроволновые печи, детали холодильников, стеллажи, игрушки.

Эпоксидно-полиэфирные (гибридные) краски
Эти краски более устойчивы, чем эпоксидные, к пожелтению, вызванному перегревом в момент отверждения покрытий. В меньшей степени проявляются меление и изменение цвета покрытий при эксплуатации в атмосферных условиях. Тем не менее гибридные покрытия, как и эпоксидные, не рекомендуется применять в условиях воздействия солнечного света. Механические свойства (гибкость, твердость, ударопрочность) покрытий в основном такие же, как и у эпоксидных, а стойкость к воздействию химикатов несколько ниже. Эпоксидно-полиэфирные краски имеют те же сферы применения, что и эпоксидные защитно-декоративного назначения. Ими окрашивают стеллажи, водонагреватели, офисную металлическую мебель, электроинструмент, огнетушители, масляные фильтры и многое другое.

Краски фотохимического отверждения
Это новый быстро развивающийся класс порошковых материалов. Пленкообразователем в них служат ненасыщенные полиэфиры с температурой плавления 100-125°С. Формирование из них покрытий осуществляется в две стадии: сначала порошковый состав, находящийся на поверхности, с помощью ИК излучения нагревается и сплавляется в монолитное покрытие, затем подвергается воздействию УФ лучей, которые вызывают отверждение покрытия. Отверждение осуществляется за счет реакции полимеризации, которая инициируется радикалами, образующимися при распаде фотоинициатора; последний является составной частью порошковых композиций. Процесс протекает в течение нескольких минут или секунд. Источником УФ излучения служат ртутные лампы среднего давления (поток излучения с поверхностной плотностью около 12 кВт/м2). Данная технология рекомендуется для получения покрытий на древесине, древесных материалах, пластмассах и других термочувствительных материалах.

Термопластичные порошковые краски
Исходными материалами для получения таких красок служат полимеры с относительно большой молекулярной массой. Поэтому для формирования из них покрытий требуются высокие температуры (150-200°С). При нанесении в кипящем слое изделие предварительно нагревают, а после нанесения порошка нередко предусматривают вторичный нагрев для его дооплавления и разравнивания покрытия. Вследствие воздействия высокой температуры не исключается деструкция полимеров, поэтому при получении покрытий следует строго выполнять установленные технологические режимы. Покрытия из термопластичных порошковых красок, как правило, имеют низкую или невысокую адгезию. Поэтому требуется проводить тщательную подготовку: применять дробе- или пескоструйную очистку поверхности, а в отдельных случаях — ее грунтование.

Полиэфирные краски
Известно несколько видов порошковых полиэфирных красок, применяемых в коммерческом масштабе: полиэфир-уретановые, полиэфирные, отверждаемые триглицидилизоциануратом (ТГИЦ), и другие их разновидности. Полиэфир-уретановые составы представляют собой комбинации гидроксилсодержащих полиэфиров и блокированных яолиизоцианатов. Чаще всего блокирование производят ?-капролактамом или оксимами. Формирование покрытия должно происходить при температуре, превышающей температуру деблокирования, которая в случае е-капролактама, например, составляет около 170°С. Покрытия наносят небольшой толщины (25-75 мкм), так как в толстых слоях затрудняется удаление деблокирующего агента из пленки. Полиэфир-уретановые покрытия сочетают в себе комплекс ценных свойств: твердость с высокой устойчивостью к сколам, устойчивость к погодным условиям и химическая стойкость. Они устойчивы в разбавленных растворах кислот, солевых средах, выдерживают воздействие ароматических и алифатических углеводородов, бензина и смазочных масел; тонкие слои этих покрытий хорошо защищают металлы от коррозии.
Области применения полиэфир-уретановых покрытий — защита оборудования спортивных площадок и садов, кондиционеров, электрооборудования, деталей автомобилей, металлической мебели. Лаки служат хорошей защитой различных пигментированных покрытий, в том числе флюоресцентных. Полиэфирные краски, отверждаемые ТГИЦ, изготавливают на основе карбоксилсодержащих полиэфиров. ТГИЦ вводят в полимер по числу функциональных групп, обычно в соотношении на 9 ч. полимера 1 ч. ТГИЦ. Покрытия (толщина около 75 мкм) формируются при более низких температурах, чем полиэфир-уретановые.

Особенность этих красок — способность хорошо укрывать, не стекая, острые кромки; с их помощью легко получать текстурированные (типа апельсиновой корки) покрытия. Покрытие имеет хорошие механические свойства, отличную светостойкость и погодоустойчивость. По адгезии и противокорозион-ным свойствам они близки к полиэфир-уретаповым покрытиям, однако по устойчивости к химическим веществам и растворителям заметно уступают последним.

Типичные сферы применения полиэфирных покрытий с отвердителем ТГИЦ — защита алюминиевых профилей, дисков колес, трансформаторов, кондиционеров, оборудования газонов, металлических ограждений.

Другие разновидности полиэфирных красок представляют недавно разработанные составы с использованием меламина, гидроксиалкиламидов, не-блокированных изоцианатов и глицидилсодержащих соединений. Эти составы относительно новы, подробный анализ их свойств представляется преждевременным. Можно сказать, что в этих материалах сочетаются достоинства и недостатки известных порошковых красок. Тем не менее они расширяют рынок порошковых лакокрасочных материалов.

Полиакрилатные краски
Первые попытки создания таких красок не увенчались успехом. Покрытия были хрупкими, не отличались чистотой поверхности, возникла проблема загрязнения ими других красок. По мере совершенствования акри-латных смол и расширения их ассортимента улучшилось и качество получаемых из них порошковых красок. В настоящее время производят следующие виды полиакрилатных красок: полиакрилат-уретановые (на основе гидроксилсодержащих смол), гибридные полиакрилатные (с применением карбоксилсодержащих смол) и глицидилсодержащие полиакрилатные (на основе эпоксидированных смол).

Полиакрилат-уретановые краски
Полиакрилат-уретановые краски аналогично полиэфир-уретановым требуют довольно высокой температуры и времени для формирования покрытий (минимальная температура деблокирования 180°С). Получаемые покрытия по атмосферо- и химстойкости превосходят покрытия из полиэфир-уретанов, что согласуется со свойствами полиакрилатов. Они имеют хороший розлив и абсолютно гладкую поверхность при небольшой толщине. Предельная их толщина, необходимая для улетучивания деблокирующего агента, — 75 мкм. По механическим свойствам — гибкости и устойчивости к удару полиакрилат-уретановые покрытия значительно уступают полиэфир-уретановым. Сферы применения этих покрытий — защита дисков колес, окрашивание торговых автоматов, жести, проката из алюминия.