Лекция 5-Порошковые краски

Порошковые краски: виды и свойств

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 кг/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.

Порошковая краска, как наносится

В основе технологии нанесения лежат законы электростатического поля. Мельчайшие частицы, заряженные от внешнего источника, подаются на поверхность с противоположным зарядом. В результате они притягиваются и равномерно распределяются. Для закрепления тонкого слоя краски изделие помещается в камеру полимеризации, где создается высокая температура (прокаливание). Частички расплавляются и плотно сцепляются с окрашиваемой поверхностью.

Существуют и другие способы:

•трибоэлектризация;

•с помощью псевдоожиженного слоя;

•газовой горелкой (1500-2500 °С);

•струей ионизованного газа с температурой 8000-10000 °С.

Перед окрашиванием поверхность требует предварительной подготовки. Автомобильные диски или отдельные детали (суппорты) тщательно моют, обезжиривают и обрабатывают пескоструем. Это создает оптимальное «полотно» для прочного и равномерного нанесения. Более подробная

информация о подготовке к порошковому окрашиванию колесных дисков читайте на странице покраски дисков нашего сайта.

Отверждение слоя зависит от состава полимеров. При наличии термопластичного пленкообразователя окрашенное изделие помещают в камеру при температуре, превышающей температуру его текучести. Термореактивные полимеры требуют нагревания до 120 – 250 °С. Время отверждения зависит от состава, в среднем от 2 до 40 минут.

Главными технологическими звеньями процесса являются:

•Краскопульт, который отличается от обычного распылителя жидких красок наличием электрического привода. Он создает на частицах порошка положительный заряд, который притягивается к отрицательной «массе» поверхности детали.

•Камера полимеризации — помещение, где изделие прокаливается до заданной температуры в среднем в течение 15 – 20 минут.

Покрытие наносится в несколько слоев (грунтование, основной, лакирование). После каждого необходимо прокаливание в камере полимеризации и полное остывание. Этим объясняется длительность процесса и его стоимость. Полученные покрытия отличаются высокой адгезией, абразивной и коррозионной стойкостью (к действию растворов неорганических кислот, щелочей, солей металлов, аммиака, фенолов), долговечностью и минимальным влиянием на окружающую среду. Применяются для покрытия изделий различного назначения, в том числе кровельных изделий, алюминиевых профилей, архитектурных элементов, мебели и т.п.

Порошковая краска представляет собой новейшее поколение красящих составов. Обладая множеством достоинств и выгодных отличий, как в технологических особенностях применения, так и в конечном результате, она стала альтернативной заменой большинству лакокрасочных средств и покрытий. За короткое время она завоевала многие сферы, от промышленности и строительства, до интерьерного дизайна помещений.

Кпреимуществам порошковой краски уверенно можно отнести:

универсальность – она применяется практически везде, от автомобилестроения и фасадных работ, до декорирования бытовой техники, мебели и дизайнерских украшений;

простота технологии – краска сразу готова к использованию без предварительной подготовки, а процедура окрашивания не занимает много времени;

экономичность – процесс окрашивания можно назвать безотходным, ведь осыпавшиеся частицы порошка пригодны к повторному использованию;

безопасность – составы абсолютно нетоксичны и не наносят вреда окружающей среде;

качество окрашивания – ложится ровным слоем, не образует пузырей, не слоится и не течет, формируя покрытие небольшой толщины;

высокая адгезия – надежно сцепляется со всеми типами поверхности, включая металлы;

надежность – образуемое покрытие обладает стойкостью к различным видам воздействия, прочностью и долговечностью;

эстетичность – широкий выбор оттенков, текстур и форматов.

По своему составу порошковая краска представляет собой смесь сухих полимеров, не требующих специальной подготовки и применения растворителей. Принцип покраски состоит в нанесении сухой красящей смеси на поверхность с дальнейшей полимеризацией. Благодаря такой технике краска наносится в один слой, образуя прочное покрытие, обладающее высокими защитными и эксплуатационными свойствами.

Структура порошковой краски

Состав и структурные компоненты порошковой краски – это смесь твердых полимерных частиц и красящих пигментов, для которой активной средой является не жидкий растворитель, а воздушный поток. И хотя химические компоненты порошковых составов похожи на состав жидких лакокрасочных средств, на практике их эксплуатационные свойства и характеристики различаются.

Ключевым моментом является отсутствие жидкой фракции, чем обусловлены:

снижение требований к хранению и перевозке порошковой краски;

увеличение срока пригодности;

отсутствие вредных испарений;

отсутствие горючих веществ и опасности возгорания.

Основой лучших порошковых красок служат полимеры, обеспечивающие адгезию с поверхностью и плавление порошкового покрытия. Кроме основы,

всостав смеси входят:

наполнители в виде металлических оксидов, например, титановых и алюминиевых;

пигменты, отвечающие за цветовые характеристики краски;

пленкообразователи на смоляной основе;

отвердители для эпоксидки;

эфиры акриловых смол.

Все составляющие порошковых красок имеют сухую дробную консистенцию, которая отличается сыпучестью и длительным сроком пригодности. Пигмент и наполняющие вещества составляют около 50% от общего состава. В зависимости от типа и характеристик пигмента, краски могут различаться по цвету и текстуре покрытия, степени электризации и адгезионным показателям.

Пигменты, используемые для порошковых составов, полностью идентичны тем, которые используют для традиционных акриловых красок. Их количество и соотношение в композиции определяется типом краски, ее предназначением и итоговым цветом. Цвет отличается не только гаммой, но и глубиной оттенка, наличием или отсутствием металлического блеска, а также текстурой покрытия.

Свойства порошковой краски

Основными отличиями и достоинствами, которыми обладает порошковая краска, являются ее структура и способ применения. Технология использования порошка заключается в сухом нанесении с последующей термической обработкой окрашенного изделия, в результате которой получают однородное покрытие, обладающее прочностью и устойчивостью.

Весь ассортимент порошковых красок можно разделить на категории по цветовым характеристикам и по химической основе. По цветовой пигментации различают:

с содержанием пигмента – более плотные виды порошковой краски, выпускаемые в широком спектре оттенков и текстур, при нанесении образуют прочный слой красящего вещества, применяются для окрашивания различных изделий и материалов;

без содержания пигмента – бесцветные порошковые структуры, образующие при полимеризации прозрачный лаковый слой, используются для лакирования окрашенных и неокрашенных поверхностей, например, придания блеска мебели или формирования защитного покрытия на токопроводящих металлах.

Применение порошковой краски

Техника применения порошковых смесей кардинально отличается от использования привычных красящих составов. В целом, процесс нанесения краски проще, экономичнее и занимает меньше времени, а достигаемый результат качественнее. Для порошковой покраски существует несколько способов, каждый из которых подбирают в зависимости от типа окрашиваемого изделия и материала.

Промышленное окрашивание предполагает использование покрасочных камер. Там частицы краски получают электростатический заряд и притягиваются к изделию, покрывая его даже в труднодоступных участках. Притяжение позволяет порошковой краске проникнуть в каждую щель и изгиб, формируя однородный слой. После нанесения краски изделия отправляются в термокамеру для полимеризации.

Металлические детали окрашивают с помощью трибостатики – метода, позволяющего наэлектризовать частицы краски без использования источника питания. Частицы получают заряд статического электричества в процессе трения, поэтому исключен электрический контакт металла и оборудования с последующим искрением и возгоранием. В обоих вариантах осыпавшиеся излишки порошковой смеси можно собрать и использовать повторно.

Способы изготовления

Состав для нанесения может быть приготовлен простым смешиванием сыпучих компонентов. Но в последнее время доминирует другая технология

— гомогенизация в расплаве с последующим дроблением на мельчайшие частицы. Этот процесс имеет несколько этапов:

полимеры измельчаются в специальных мельницах;

стадия точного дозирования компонентов;

предварительное смешивание, для которого применяют высокоскоростные смесители;

расплавление и гомогенизация в экструдере;

охлаждение смеси в аппаратах ленточного или барабанного типа;

измельчение в мельницах;

распределение частиц по размерам (чем однороднее частицы, тем выше качество краски);

фасовка.

Взависимости от вида дополнительной добавки краски могут быть глянцевыми или матовыми, с эффектом «муара», «антик»,, текстурированные.

Порошковая краска, как выглядит (свойства)

Отличие термопластичных и термореактивных красок заключается в наличии у последних химического вещества, которое участвует в реакциях сплавления частиц . Оба вида имеют две одинаковые характеристики:

1.Температура стеклования, от которой зависят условия хранения и сыпучесть порошка.

2.Температура текучести.

Термореактивные краски характеризуются еще и температурой отверждения. Порошковые краски «не боятся» влаги и механического воздействия. Оба вида имеют важнейшие преимущества, которые и определяют их лидерство среди лакокрасочных материалов:

отсутствие органических растворителей;

низкие нормы расхода на единицу площади, обеспечивающие экономическую выгоду;

простота использования, позволяющая получить качественное покрытие за минимальное время;

высокие защитные свойства;

хорошие физико-химические показатели, позволяющие применять их для окрашивания деталей с высокой степенью износа (суппорты, колесные диски автомобилей и др.).

Порошковые краски имеют и отрицательные качества. Главное — для нанесение качественного покрытия требуются высокие температуры, которые обеспечиваются специальным оборудованием. В домашних условиях применять порошковую краску проблематично, невозможно также отколеровать цвет до нужного оттенка. Эти «минусы» легко преодолеваются в специализированных сервисах.

Что лучше, порошковая покраска или эмаль

Такое сравнение выявляет дополнительные положительные и отрицательные стороны окрашивания:

1.По сравнению с эмалью «порошок» более экологичен и не наносит такого сильного вреда окружающей среде, как жидкие красители.

2.При покраске эмалями образуется большое количество отходов, порошковую мастера используют на 100%.

3.Физико-химические свойства готовых изделий по всем параметрам лучше у порошкового покрытия. Детали лучше сохраняются, дольше служат, меньше подвержены коррозии.

4.Порошковая краска превосходит по удобству применения в работе со сложным рельефом. Так, качественная окраска суппортов эмалью практически невозможна, а порошковое распыление превращает эту деталь автомобиля в самую эффектную часть дизайна.

5.Возможность оперативно поменять оттенок у порошковой технологии окрашивания выше. Эмаль перекрашивать намного сложнее и дольше.

6.Порошковые краски не имеют запаха, а поверхностная пленка важна для дальнейшей транспортировки изделия. Она не царапается и не трескается при ударах.

7.Эмаль имеет большие границы использования. Порошковая краска ограничивается областью высоких температур (150 -200 °С).