Технология порошкового окрашивания. Какова общая схема процесса производства порошковой краски? Каковы основные виды технологического оборудования используемого при производстве порошковой полимерной краски? Как мы работаем

Порошковая окраска - это безотходная и экологически чистая технология получения полимерных покрытий с высокими защитными и декоративными свойствами. Технология порошковой окраски была разработана и начала применяться в 50-60 х годах прошлого столетия. В настоящее время порошковыми красками обрабатывается примерно 15% окрашиваемых изделий в мире.

Основное различие между технологией нанесения традиционных жидких и порошковых материалов заключается в том, что порошковые краски не содержат в своем составе органических растворителей, жидкого пленкообразователя и изначально находятся в твердом агрегатном состоянии.

Порошковые краски представляют собой смеси пигментов, наполнителей и сухих олигомерных или полимерных органических пленкообразователей, образующих при расплаве сплошные пленочные покрытия. В состав порошковых материалов входят следующие компоненты:

Пленкообразователи – термопластичные полимеры или термореактивные олигомеры;

Пигменты и наполнители;

Модификаторы;

Стабилизаторы;

Структурирующие вещества.

В зависимости от типа пленкообразователя, входящего в состав порошковых лакокрасочных материалов, последние подразделяются на эпоксидные, эпоксиполиэфирные, полиэфирные, полиуретановые, полиакриловые, полиэтиленовые, полиамидные и др. Каждый из перечисленных материалов имеет свои преимущества, недостатки и специфические области применения.

Частицы пигмента должны быть в несколько раз меньше зерен полимеров, быть инертными и не увеличивать температуру текучести и вязкость расплавов, а также не тормозить пленкообразование. Для пигментирования используют высокодисперсные, укрывистые и термостойкие пигменты: диоксид титана, оксид хрома, железооксидные пигменты, технический углерод, фталоцианиновые пигменты; а также наполнители – , барит, аэросил.

Независимо от состава порошковые материалы представляют собой однородный нерасслаивающийся сыпучий порошок с размерами зерен от 10 до 100 мкм.

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОРОШКОВЫХ ЛКМ

Для получения порошковых красок применяют три разных способа:

Сухое смешение дисперсных компонентов;

Смешение в расплаве с последующим измельчением плава;

Диспергирование пигментов в растворе пленкообразователей с последующей отгонкой растворителя из жидкого материала.

Сухое смешение применяется при пигментировании предварительно измельченных термопластичных полимеров. При использовании этого способа нерасслаивающиеся стабильные композиции получаются только в том случае, если при смешении происходит дезагрегация зерен исходных материалов и образование новых смешанных агрегатов с большой контактной поверхностью между разнородными частицами. При сухом смешивании без измельчения зерен полимеров частицы пигментов и наполнителей только "опудривают" поверхность зерен полимеров снаружи. Полярные полимеры (поливинилбутираль, полиамиды, эфиры целлюлозы и др.) имеют хорошую адгезию к дисперсным пигментам и наполнителям. Неполярные полимеры (полиолефины, фторопласты и др.) значительно труднее смешиваются с наполнителями.

Жидкие компоненты – пластификаторы, отвердители, модификаторы как правило предварительно перетирают с пигментами и наполнителями, а затем смешивают с полимерами в шаровых, вибрационных и др. мельницах. Сухое смешение – наиболее простой способ, осуществляемый в различных смесителях, но получаемый при этом конечный продукт имеет недостаточно равномерное распределение пигментов.

Смешение в расплавах (Рис. 1) производится при температуре несколько выше температуры текучести пленкообразователя. При этом пигментные частицы смачиваются и проникают внутрь частиц пленкообразователя, создавая более однородные макро- и микроструктуры еще до стадии пленкообразования. Смешение компонентов в расплавах возможно для любых пленкообразователей, но наибольшее применение находит для эпоксидных, полиэфирных, акрилатных, уретановых олигомеров, низкомолекулярного поливонилхлорида и др.

Рис. 1 Технологическая схема производства порошковых красок

Процесс изготовления включает пять операций:

Дробление исходных компонентов до зерен размером 1 – 3 мкм;

Расплавление полимера или олигомера и смешение компонентов в расплаве;

Охлаждение расплава;

Измельчение расплава;

Сухой просев или сепарация порошка.

Дробление пигментов при производстве порошковых материалов производится практически только в экструдерах (червячных смесителях). Попытки использования других видов оборудования не оправдали себя.

Рис. 2 Диаграмма профиля температур при диспергировании порошкового материала в одношнековом экструдере

Главной частью экструдера является шнек, вращающийся в цилиндрическом корпусе (Рис. 2). Червяк захватывает сухую смесь "пленкообразователь – пигмент – наполнитель" из питающего бункера и пропускает ее через цилиндрический корпус, расплавляя и смешивая (перетирая) ее по мере продвижения. В промышленности порошковых красок используются два конкурирующих типа экструдеров: первый является двухшнековым экструдером с двумя совмещенными шнеками, вращающимися в одном направлении, второй – одношнековый экструдер, в котором шнек периодически двигается назад - вперед (т.н. смеситель co - compounder).

Червяки двухшнекового экструдера дополнительно оснащены перемешивающими дисками. В одношнековом экструдере смешение происходит из-за сложной формы и характера движения шнека в сочетании со специальными выступами, расположенными на внутренней стенке цилиндра.

Основная операция – горячее смешение компонентов проводится при температуре 90 – 110 °C , вязкости 10 3 – 10 5 Па*с в течение 0,5 – 5,0 минут в аппаратах непрерывного действия – экструдерах, двухчервячных шнековых смесителях, с четко регулируемой системой обогрева. Наилучшие результаты достигаются при предварительном диспергировании пигментов в небольшом количестве расплава пленкообразователя и пластификатора, затем такие пигментные концентраты вводят в основную массу расплава пленкообразователя с остальными компонентами.

Максимальная температура расплава должна быть на 20 °C ниже температуры отверждения порошкового материала, среднее время пребывания не должно превышать время, необходимое для диспергирования, и распределение времени пребывания должно быть как можно более узким (как правило, не более 15 секунд).

На эффективность работы экструдера влияют:

• эффект сдвига (скорость, момент);
• среднее время пребывания смеси в аппарате;
• производительность аппарата;
• температура;
• вязкость расплава.

Данный способ производства порошковых материалов позволяет резко улучшить дисперсность, сократить время смешивания и уменьшить опасность преждевременного отверждения порошка. Дисперсность частиц пигмента составляет от 1 до 20 мкм. При таком способе производства энергозатраты на смешение в расплаве и последующее измельчение более высокие, но они оправдываются высоким качеством покрытий и меньшей их толщиной по сравнению с сухим способом.

Недостатком данного способа производства порошковых красок является трудность точной подгонки цвета и необходимость зачистки оборудования при переходе с цвета на цвет.

Порошковые краски, получаемые испарением органических растворителей из жидких красок, наиболее дисперсны и имеют частицы округленной формы размером 20 – 40 мкм. Они отличаются более высокой красящей способностью и пониженной температурой отверждения. Их изготовление включает стадии обычного производства органорастворимых лакокрасочных материалов, а также отгонки растворителя в сушилках распылительного типа и улавливания конденсата отогнанного растворителя с возвращением его в производственный цикл. Недостатком этого способа является его чрезвычайная взрывоопасность, поэтому в качестве теплоносителя для сушки используется азот.

Появление порошковых материалов – закономерный результат эволюции лакокрасочной индустрии. Лакокрасочные материалы с высокой долей нелетучих веществ, во-первых, более экономичны в плане нанесения, а во-вторых, их широкое использование позволяет если не оздоровить, то хотя бы улучшить экологическую обстановку.

Будучи лакокрасочными материалами со стопроцентным сухим остатком, порошковые краски находят все большее и большее применение. Однако их использование ограничивается формой и габаритами окрашиваемых изделий, а также чувствительностью подложки к повышенной температуре.

Основными преимуществами порошковых красок по сравнению с традиционными органоразбавляемыми материалами являются:

• отсутствие органических растворителей;
• значительно меньшее количество отходов (менее 0,05% от массы материала);
• высокая скорость отверждения;
• возможность нанесения материала за один слой;
• широкий диапазон легко достигаемых специальных эффектов (муар, апельсиновая корка и др.);
• возможность регулирования толщины слоя покрытия;
• практически полное отсутствие вредных выбросов;
• низкая пожароопасность производства;
• меньше затраты на получение покрытия.

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

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

Существуют различные технологии и методы нанесения порошковых материалов. Электростатический и трибостатический методы напыления являются наиболее популярными и распространенными.

ТЕХНОЛОГИЯ ПОРОШКОВОЙ ОКРАСКИ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИМ НАПЫЛЕНИЕМ

Популярность нанесения порошковой краски электростатическим напылением (Рис. 3) 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 материалов со специальными эффектами (металлик, шагрень, муар и т.д.). Основное оборудование для порошковой окраски – электростатический пистолет-распылитель.

Рис. 3 Технология зарядки коронным разрядом

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 (Рис. 4). Это явление носит название эффекта клетки Фарадея. Данный дефект является результатом воздействия электростатических и аэродинамических сил.

Рис. 4 Эффект клетки Фарадея

На Рис. 4 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 всего, концентрируется по краям выемки и выступающим участками, а не проникают дальше внутрь.

Это сильное поле ускоряет оседание частиц, 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.

Кроме эффекта клетки Фарадея при нанесении порошковых красок в электрическом поле иногда встречается и другая проблема – неправильный выбор электростатических параметров распылителя и расстояния от распылителя до детали может вызвать обратную ионизацию и ухудшить качество полимерного порошкового покрытия (Рис. 5).

Рис. 5 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. На 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. Обратная ионизация также способствует образованию дефекта "апельсиновой корки", снижению эффективности работы распылителей и ограничению толщины получаемых покрытий.

Для уменьшения эффекта клетки Фарадея и обратной ионизации было разработано специальное оборудование, сокращающее 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

В отличие от электростатического напыления, в данной системе нет генератора высокого напряжения для распылителя. Порошок заряжается в процессе трения (Рис. 6). Главная задача в данном процессе – увеличение числа и силы столкновений между частицами порошка и заряжающими поверхностями пистолета распылителя.

Рис. 6 Трибостатическое напыление

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.

Трибостатическое напыление имеет ряд существенных преимуществ:

1. В распылителях с трибостатической зарядкой не создается ни сильного электрического поля, ни ионного тока, поэтому отсутствует эффект клетки Фарадея (Рис. 7) и обратной ионизации. Заряженные частицы могут проникать в глубокие скрытые проемы и равномерно прокрашивать изделия сложной конфигурации.

Рис. 7 Отсутствие эффекта клетки Фарадея

1. Возможно нанесение нескольких слоев краски для получения толстых порошковых покрытий.
2. 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 В КИПЯЩЕМ СЛОЕ И СТРУЙНЫМ РАСПЫЛЕНИЕМ

Технология порошковой окраски термореактивными порошковыми красками основывается на том, что покрытие, в отличие от термопластичных материалов, формируется 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 предварительно нагретую до 50-60 °C поверхность изделия в аппаратах кипящего слоя (многократно чередуя нагрев и погружение в порошок) или струйным распылением. Толщина покрытия, нанесенного таким способом, как правило, колеблется в пределах 300-500 мкм. Поэтому данный метод применяют для окраски изделий, имеющих небольшую площадь и сложную конфигурацию поверхности – роторов и статоров электродвигателей, труб (изнутри и снаружи), металлической арматуры, проволоки, сетки, катушек и т.д.

Порошковое покрытие формируется, одним из вышеперечисленных способов, затем идет тепловая обработка в течение 10-20 минут при температуре 160-200 °C, во время которой порошковая краска плавится, растекаясь по поверхности изделия и образуя тонкую прочную пленку – полимерное покрытие толщиной 60-80 мкм.

В последние годы все шире внедряются различные способы низкотемпературного (при температуре 120-130 °C) отверждения, применяемые для окраски изделий, чувствительных к повышенным температурам. Однако низкотемпературное отверждение применимо только для эпоксидных материалов.

Отверждение покрытия посредством ИК-излучения позволяет быстро нагреть изделие до нужной температуры, при этом технологический процесс значительно сокращается, и уменьшаются габариты оборудования, но данный способ отверждения подходит только для изделий простой формы, не отбрасывающей тень на саму себя.

Одним из перспективных способов отверждения покрытия порошковых материалов является УФ-отверждение. Однако и оно не лишено недостатков. Во-первых, данным способом нельзя получать матовые покрытия. Вторым недостатком является невозможность отверждения порошковых материалов желтого цвета, связанная со способностью желтых пигментов поглощать свет как в УФ-, так и в видимой области спектра.

Порошковые материалы используются, главным образом, для нанесения покрытий на металлы. Однако новые технологии и оборудование для порошковой окраски позволяют окрашивать и другие материалы, например, стекло, керамику, МДФ-плиты (древесноволокнистая плита средней плотности).

Хотя технология порошковой окраски имеет много преимуществ, имеются некоторые ограничения в производстве тонких и гладких декоративных покрытий. Текстура и свойства поверхности зависят от типа порошковых красок и настройки технологического оборудования для порошковой окраски. Для получения качественного порошкового покрытия очень важно соблюдать технологию нанесения и температурные режимы.

Многие производители предпочитают наносить порошковое покрытие с эффектом "апельсиновой корки", т.к. он позволяет скрыть дефекты металла, появляющиеся в ходе производства.

Порошковая окраска также имеет значительное преимущество в том, что не осевшая краска может быть собрана и повторно использована. Однако если в цикле окраски используется несколько цветов, это накладывает определенные ограничения на вторичное использование материала. Такую порошковую краску, соответствующую всем требованиям нормативной документации, исключая показатель "цвет краски", называют «вторичкой». Как правило, она используется для окраски деталей, декоративные свойства которых не имеют принципиального значения.

Использование порошковых лакокрасочных материалов предполагает получение долговечного покрытия. Однако если возникает необходимость удалить порошковую краску, для этого есть специальные средства.

Технология порошковой окраски не сложна, однако, требует практических навыков и опыта работы.

Перечень изделий, для которых при окрашивании используется порошковая краска достаточно длинный. Благодаря отличным защитным свойствам от появления коррозии, механических воздействий, порошковые краски широко применяются в различных отраслях промышленности для окрашивания поверхностей из металла.

В состав порошков с красящими веществами входят плёнкообразующие смолы, отвердители, пигменты, заполнители. Для придания необходимых свойств веществам в их состав добавляются специальные присадки. Технически производство порошковой краски – процесс несложный.

Виды порошковых красящих веществ

В зависимости от типа плёнкообразователя, входящего в их состав, различают виды порошковых красок: термопластичные и термореактивные. Они различаются своими свойствами и способом образования защитных слоёв.

1. Термопластичные порошковые краски. Защитные покрытия, которые образуют этого вида краски, формируются при расплавлении частиц, без участия химических реакций. В процессе их формирования не происходят никакие химические превращения. Отличной защитой от коррозии являются покрытия, образованные полиэфирными веществами на полиэтиленовой или полипропиленовой основе, ПВХ и др.
2. Термореактивные порошковые краски. В их состав входит термореактивная смола. При создании покрытий, частицы порошка сплавляются, создаётся химическая реакция. Термореактивные материалы имеют основу из полиэфирных смол, акрилата или полиуретана. Такое покрытие не плавится, имеет стойкость к растворителям, коррозии. Подобными красящими веществами активно пользуются при окраске автомобиля. Востребованы материалы на эпоксидной основе, имеющие высокую агдезию и стойкость к механическим повреждениям. Эпоксидно-полиэфирные покрытия позволяют избежать пожелтения, а красящими веществами на полиуретановой основе создают покрытия с блестящей шелковистой поверхностью.

Полиэфирная порошковая краска представляет собой композицию, имеющую сложный состав. Это тонкодисперсный порошок, содержащий отвердители, наполнители, пигменты и добавки. Плёнкообразователями в продукте являются полиэфирные смолы и их смеси, входящие в его состав.

Полиэфирная порошковая краска создаёт такое покрытие, которое отличается стойкостью к механическим и атмосферным воздействиям, истиранию. Полиэфирные порошковые краски обладают отличным глянцем и неплохой адгезией к металлам.

Метод нанесения порошковой краски

Перед нанесением покрытия изделие следует очистить поверхность от грязи, пыли и обработать любым растворителем. На следующем этапе происходит напыление материала. При этом процессе порошок заряжается от внешнего источника или электризуются при трении.

Частицы порошковой краски электрическим полем переносятся к окрашиваемой поверхности, которая обладает противоположным зарядом. Та часть порошка, которая не осела на покрытии, улавливается при помощи системы рекуперации в окрасочной камере, где происходит отсев порошковой краски.

Коэффициент использования порошков с красящими веществами составляет 70%, поэтому отсев порошковой краски и использование её для повторного напыления значительно сокращает потери.

В камерах устанавливают рекуперационные системы, которые вентилируют рабочее пространство и делают отсев порошковой краски, возвращая её в технологический процесс.

Третий шаг – мелаллоконструкцию с нанесённым составом помещают в камеру полимеризации, где происходит «запекание» слоя. Формирование покрытия осуществляется в процессе нагрева краски до его оплавления с созданием монолитного слоя. Твёрдая плёнка на поверхности образуется при последующей обработке в результате отвердения для термореактивных материалов и охлаждения для термопластичных.

Лучшие мировые бренды

На рынке порошковых ЛКМ существует широкий ассортимент продукции разных производителей, использующих различные технологии. Остановимся подробнее на некоторых из продуктов импортного и российского производства порошковых красок.

Одна из крупнейших компаний-производителей лакокрасочных материалов – фирма «Лимертон». Это современное французское предприятие, занимающееся производством порошковых красок. Научно-производственное объединение «Лимертон» при изготовлении продукции применяет последние мировые научные достижения. Используя инновационные технологии, «Лимертон» создаёт высококачественный продукт по достаточно доступным ценам.

Компания «Лимертон» предлагает современное надёжное покрытие для металла с широким спектром цвета и различной структурой поверхности. Каталог продукции компании содержит порошковые краски с различными популярными эффектами: антики, муар и популярные у автолюбителей металлики.

Эти ЛКМ не только являются отличной защитой для металла от коррозии, царапин, но и обеспечивают конструкции презентабельный внешний вид. Порошковые краски «Лимертон» представлены также и специальными составами, которые могут быть использованы в агрессивных химических условиях.

Лидирующие позиции в производстве порошковых красок занимает турецкая компания Element. Порошковые составы «Элемент» для металла представлены большим ассортиментом текстуры и цвета (в том числе муар, чёрный глянец 9005). Продукция «Элемент» соответствует европейским стандартам качества. Лакокрасочные материалы «Элемент» производятся на современном оборудовании, с применением экологически чистых технологий. Их состав безопасен для окружающей среды и здоровья человека. ЛКМ «Элемент» просты в использовании, экономичны и долговечны.

Тем, кто давно занимается ремонтом автомобиля, хорошо известна продукция немецкой компании Malde. Эта компания производит экологически чистую краску с повышенной адгезией. Краска для металла Malde продлит межремонтный период покрытия, его износостойкость и послужит надёжной защитой от коррозии. Имеется широкая линейка цвета (в том числе 9005) и текстуры (муар, шагрень, антик и др.)

Изготовление ЛКМ и функциональных покрытий – профильное направление компании Акзо Нобель (Нидерланды). Производственные площадки компании расположены в десятках стран. Порошковыми веществами для покраски Акзо Нобель (глянец, муар) пользуются во всём мире.

Большое количество ЛКМ производит Китай. Сегодня Китай достиг высокого уровня технологического оснащения и использует современные технологии. Состав красок (Китай) экологически безвреден, они востребованы среди отечественного потребителя.

Термореактивные и термопластичные ЛКМ (Китай) отличает хорошее качество при доступной цене и большом ассортименте покрытий цвета 9005, разнообразной текстурой, в том числе муар.

Российские производители и дистрибьюторы

Производители термореактивных и термопластичных материалов из разных стран в России представлены в Торговом Доме «Десса». Вся продукция соответствует европейским стандартам качества и санитарно-гигиеническим требованиям.

Компания «Десса» в России предлагает термореактивные финские материалы «Текнос» любого цвета и текстуры (муар, шагрень и др.). Компания «Десса» многие годы является официальным представителем финского концерна «Текнос» и индийской компании «Марпол». «Десса» успешно наполняет рынок России и стран СНГ порошковыми термореактивными веществами для покраски отличного качества и с большим разнообразием цвета.

Мировым лидером в производстве термопластичных порошковых покрытий заслуженно считается английский концерн «Plascoat», авторизированным дистрибьютором которого в России является фирма «Десса». Компания «Plascoat» многие годы занимается порошковыми веществами и разработала серию высокотехнологичных термопластичных покрытий разного цвета (в том числе и 9005) и текстуры (металлик, муар и прочие), которые представлены на отечественном рынке Торговым Домом «Десса».

Среди продукции российского производства отлично себя зарекомендовали порошковые краски «Тритон», изготовлением которой занимается ООО «Сириус». Продукция российского производителя «Сириус» обладает отличной адгезией к металлическим поверхностям и пользуется спросом у потребителей. Состав покрытий безопасен для окружающей среды и человека.

Один из лучших производителей в России – ЗАО «Эколон». Изготовление продукции «Эколон» осуществляет на основе высококачественного сырья. Каталог товаров от «Эколон» предлагает различные виды порошковых покрытий (в том числе 9005 муар матовый и другие).

Порошковая краска представляет собой твердые смеси мелких дисперсных компонентов. В них на производстве дополнительно добавляются смолы, которые обладают способностью образовывать пленку на поверхности окрашиваемых изделий. Также в них не редко добавляются пигменты для получения желаемого оттенка и отвердители, которые на воздухе дают возможность им застывать. Также существуют отдельные виды добавок, которые придают им необходимые при определенных условиях свойства.

Все в мире выделяется две основные группы порошковых красок. Они определяются благодаря их способности образовывать на том или ином виде поверхности пленку.

Все краски порошкового типа делятся на:

• Термопластичные порошковые краски

В основе таких красящих веществ имеются термопластичные компоненты, которые образуют на поверхности окрашиваемого объекта пленки не методом химического взаимодействия с ним. Пленка образуется в результате расплавления компонентов краски и их последующего охлаждения. Образующиеся пленки могут расплавляться после их нагревания до высоких температур.

• Термореактивные порошковые краски.

По составу эта группа красок является такой, как и до использования на поверхности. К данной группе красящих веществ относится полимерная порошковая краска. В ее основе лежит такой компонент, как поливинилбутираль или поливинилхлорид.

Порошковые краски не редко применяются для защиты поверхностей и придания им привлекательного внешнего вида. В большинстве случаев сегодня используются полимерные порошковые краски, которые придают поверхностям насыщенный оттенок и отлично подходят для обработки стен и других объектов внутри помещений. В современном мире сфера применение порошковых красок является достаточно широкой. Они предлагают большие возможности для декоративной отделки внешних фасадов зданий и идеальны для проведения ремонтных работ внутри помещений.

Главными техническими характеристиками порошковых красок являются:

• Дисперсионный состав

Любой вид краски такого рода содержит множество частиц. В зависимости от назначен я порошкового типа краски их размер может меняться.

• Сыпучесть

В современном мире ко всем порошковым краскам предъявляется большое количество требований. Одним из них является наличие хорошей сыпучести. Все частицы краски должны быть сухими и легко отставать друг от друга.

• Гигроскопичность

Любая порошкового типа краска должна обладать способностью отлично поглощать жидкости. При взаимодействии с водой краски теряют свою способность легко рассыпаться, что сказывается на их качестве.

• Насыпная плотность

Данная единица измерения качества порошковой краски определяется, сколько ее нужно для полного покрытия поверхности размером в один метр квадратный. Нормой является 800-1000 граммов на один квадратный метр.

• Псевдоожижение

Данное свойство подразумевает то, что после нанесения краски образуется кипящий слой, который необходимо для того, чтобы покрыть материал должным образом.

Важно: Расход порошковой краски на 1м2 в среднем составляет примерно 100 грамм на один метр квадратный. В зависимости от ее вида и от толщины покрытия ее размер может варьироваться.

Цветовая палитра порошковых красок является достаточно большой. Она дает возможность выбрать любой оттенок для покраски объектов. Порошковая краска ral помогает подобрать наиболее оптимальный оттенок. Данная шкала является полезной при выборе правильного цвета для окраски любого предмета.

В современном мире имеется большое количество компаний, которые специализируются на изготовлении разных видов красящих веществ для любых типов поверхностей. Многие из них выпускают большие объемы порошковых красок, которые сегодня пользуются огромной популярностью.

Производство порошковой краски представляет собой сложный процесс технологической точки зрения. Для этого нужно иметь специализированное оборудование.

На каждом заводе по производству порошковых красящих веществ имеются спиральные конвееры. Они соединяются с ленточными блендерами, где частицы вещества для будущего порошка перемалываются в очень мелкую крошку. В зависимости от типа краски порошкового вида частицы могут иметь различные размеры. Во время процесса производства перемолотые частицы попадают в резервуар. Далее они отправляются на расфасовку. В результате потребители имеют возможность приобрести порошковые краски в нужном объеме.

Марки порошковых красок

В современном мире разные производители выпускают большое количество порошковых красок. Pulver порошковая краска приобрела большую популярность за счет своего высокого качества. Палитра ее оттенков по шкале ral является достаточно большой. Пигментация у красящих веществ этой турецкой марки является отличной. В итоге это приводит к экономии. Ведь на покрытие одного квадратного метра уходит совсем немного краски.

Из отечественных марок известной является порошковая краска akzo nobel. Краски данной марки отличаются тем, что в них не имеется добавления растворителей, что делает их пригодными для использования на самых разных поверхностях. Они обладают защитными свойствами. Их не редко используют для покраски радиаторов и труб.

Покраска порошковой краской проводится в три этапа.

Они заключаются в:

• подготовке поверхности к нанесению слоя краски. На данном этапе необходимо устранить с поверхности крупные и мелкие загрязнения и тщательным образом все промыть и высушить.
• нанесении порошковой краски. На данном этапе необходимо тонким слоем распылить краску по поверхности, чтобы в последующем окрашенный слой был равномерным. Для этой цели необходимо иметь специализированное оборудование. Оно может быть представлено специальным пневматическим устройством.
• полимеризации. На данном этапе изделий с напылением порошковой краски отправляется в специальную печь, где осуществляется его нагревание.

Таблица 1. Подготовка поверхности перед нанесением порошковой краски.

Порошковая краска представляет собой пигментированную дисперсную систему, состоящую из твердых частиц, способную равномерно распределяться на окрашиваемой поверхности при нанесении и образовывать защитный слой.

Порошковая краска по металлу: свойства и характеристики

Чтобы обладать качественными характеристиками, обращают внимание на следующие показатели:

• составляющие дисперсии;
• сыпучесть;
• насыпная плотность;
• способность к распылению;
• свойства электризуемости;
• уровень псевдоожижения и др.

Дисперсионный состав

Порошкообразные краски состоят из мелких частиц разных размеров (полидисперсные системы), которые имеют значительный разброс по величине. При высокой дисперсности выделяют 2 вида: истинные и агрегаты частиц (скопления истинных частиц, ведущие себя как отдельная частица). При традиционных методах нанесения дезагрегации практически не наблюдается, поэтому истинная величина частиц, с точки зрения технологичности теряет своё значение. Более важной технологической характеристикой выступает гранулометрический состав.

Если фракционирование с помощью сита варьируется в довольно широком диапазоне от 5 до 350 мкм, то оптимальный размер частиц порошков для электростатического распыления составляет 10 – 100 мкм. Более жёсткие условия по величине дисперсионных частиц соблюдаются при получении тонких слоев – от 3 до 40 мкм. А в случае использовании порошка в кипящем слое считается, что диаметр частиц должен быть соизмерим с толщиной покрытия и достигать 350 мкм.

Дисперсность частиц должна иметь свой оптимальный фракционный диапазон в зависимости от вида и толщины покрытия и метода нанесения порошка. Высокодисперсные порошки при более лёгком сплавлении и возможности получения тонких покрытий отличаются худшим псевдоожижением, сильнее увлажняются и склоны к неравномерному осаждению на поверхности изделий. Порошки со слишком широким фракционным диапазоном склонны к сепарации и пылению, могут иметь повышенный брак поверхности покрытия.

Сыпучесть

Одним из обязательных условий к порошкообразным краскам являются необходимые показатели сыпучести, который определяется по времени истечения из откалиброванного отверстия или по углу естественного уклона, составляющего 36…45°.

На показатель влияет:

• химический состав;
• температура стеклования;
• форма и величина частиц, гладкость поверхности;
• увлажнение.

Низкая сыпучесть затрудняет равномерное распределение порошковой краски на окрашиваемой поверхности, усложняет технологическое оборудование.

Сыпучесть повышается у дисперсий с частичками сферической формы с низкой шероховатостью поверхности и повышением температуры стеклования, значительно снижается при снижении величины частиц и увлажнении порошков. Для повышения сыпучести используются специальные добавки, такие как пирогенный кремнезём или аэросил. Порошки предохраняют от увлажнения хранением в сухих складских помещениях в водонепроницаемой таре.

Насыпная плотность

Зависит от состава порошков, степени полидисперсности и формы частиц. В зависимости от вида плёнкообразователя плотность порошков может повышаться до двух раз. Пигментированные составы имеют большую плотность, которая увеличивается с повышением количества в составе пигментов и наполнителей.

Порошковая краска должна обладать достаточной высокой плотностью. При низкой насыпной плотности порошки неудовлетворительно «кипят», плохо распределяются на поверхности изделия.

Способность к электризации

Как и любые диэлектрики, частицы порошка во время изготовления, подготовки и использования приобретают электрические заряды. На уровень заряда влияет материал плёнкообразователя, величина частиц, влажность воздуха, интенсивность и вид механического воздействия и др.

Предрасположены к заряду частички эпоксидных, поливинилбутеральных, эпоксидно-полиэфирных и полиэтиленовых красок, что облегчает их нанесение методом электростатического напыления. Более мелкие частички порошков электризуются сильнее, дольше сохраняют заряд. При влажности воздуха более 70% электризуемость порошков значительно падает.

Электризация порошковых красок изменяет их физические свойства: снижаются сыпучесть и насыпная плотность. Чрезмерная электризация может привести к полной потере сыпучести. Уменьшение степени электризации порошковых красок вызывает значительные трудности. Даже длительная выдержка тонкого слоя порошковой краски на заземлённом металлическом листе не позволяет достичь полного изоэлектрического состояния. Степень электризации регулируют не только поверхностной обработкой и вводом антистатических добавок, но и направленным синтезом плёнкообразователей с заданными электрическими характеристиками. Используемое технологическое оборудование изготавливается из электропроводных материалов и качественно заземляется.

Способность к псевдоожижению

Технология нанесения в «кипящем слое» требует способности к псевдоожижению используемых порошков при продувке воздухом. Порошки из полиэтилена низкого давления, полиэфирных составов, полипропилена, поливинилхлорида и некоторых других материалов имеют низкую способность к псевдоожижению. Мелкодисперсные порошки с низкой сыпучестью и высокой влажностью могут вообще не «кипеть». Использование специального оборудования для получения «кипящего слоя», такие как вибровихревые установки, значительно повышает затраты на нанесение порошковых покрытий.

Свойство псевдоожижения повышается при увеличении частиц, создания шарообразной формы, снижении шероховатости поверхности и влажности.

Составы порошковых красок

Среди компонентов выделяют:

• плёнкообразователи;
• пигменты и наполнители;
• пластификаторы;
• модификаторы;
• отвердители и ускорители;
• вспомогательные добавки

Характеристики плёнкообразователя :

1. Являются твердыми веществами, которые могут находиться в аморфном или кристаллическом виде.
2. Представляют собой сыпучие порошки.
3. Малые показатели температуры плавки и вязкости расплава.
4. Формируют пленку через расплавы при нагреве.
5. Имеют высокую температуру деструкции.

Порошковые краски по виду плёнкообразователей, являющихся их основой, подразделяется:

• термопластические;
• термореактивые.

Термопласты не проходят химических изменений при нагреве и получили более широкое распространение за счёт:

• стабильности получаемых композиций;
• быстрого формирования покрытий;
• доступность.

Основным недостатком термопластических плёнкообразователей является низкая адгезионная прочность.

К термопластическим краскам относятся:

• полиэтиленовые;
• поливинилбутералевые;
• поливинилхлоридные;
• полиамидные;
• пентапластовые и другие.

Реактопласты при нагреве проходят химический процесс полимеризации и обладают:

• повышенной адгезией;
• могут формировать тонкие покрытия отличного внешнего вида благодаря низкой вязкости;
• пониженные температурные условия формирования;
• высококачественные характеристики покрытия в условиях эксплуатации.

Из минусов термореактивых плёнкообразователей можно отметить увеличение времени образования покрытия.

К термореактивным видам относятся:

• эпоксидные;
• полиэфирые;
• полиакрилатные;
• полиуретановые;
• эпоксидно-полиэфирные и др.

Пигменты и наполнители

В красках порошкового вида помимо стандартных требований дополнительно обладают:

• легкостью диспергируемости в расплаве плёнкообразователя;
• устойчивостью к температуре, при которой формируется покрытие, одновременно не изменяя цвет и не разлагаясь;
• инертностью к остальным компонентам состава.

При производстве сухим смешиванием, пигменты и наполнители должны стимулировать к:

• повышению сыпучести;
• снижению свойств комкования и слёживания;
• улучшению «кипения»;
• нанесению порошков на поверхность.

С помощью наполнителей и пигментов могут регулировать следующие свойства порошков и покрытий:

• электризуемость;
• термостойкость;
• теплопроводность;
• электропроводность;
• магнитные свойства;
• износостойкость;
• адгезионную прочность;
• горючесть;
• биологическую инертность;
• демпфирующую способность.

Использование металлических порошков в качестве наполнителей позволяют получать имитацию металлических поверхностей. Существенной трудностью в пигментировании порошкообразных красок является колеровка цвета в соответствии с цветовым стандартом RAL.

В случае отсутствия в порошковых ЛКМ пигментов и наполнителей, возможно получение прозрачных лаковых покрытий.

Пластификаторы

В красках порошкового вида влияют как на физико-механические свойства покрытий, так и на температуру и время образования плёнки. Кроме того пластификаторы должны:

• не нарушать агрегатные свойства полимера;
• не ухудшать технологические характеристики(сыпучесть, гранулометрический состав и др.);
• функционировать при температуре плёнкообразования.

Лучше с предъявляемыми требованиями справляются твёрдые пластификаторы, основным недостатком которых отмечается неполная совместимость с полимерами. Чтобы устранить этот недостаток используют комбинированные смеси твёрдых с жидкими.

Модификаторы, отвердители и вспомогательные добавки

Модификаторы способны улучшать характеристики с помощью физической или химической модификации. При этом наибольшее распространение получила физическая модификация за счёт добавок различных плёнкообразователей. Модификаторы регулируют и технологические параметры порошковой краски, такие как вязкость расплава, температура текучести и сыпучесть порошков.

Отвердители являются необходимым компонентом красок на основе термореактивых плёнкообразователей. Для активации процесса отверждения используют ускорители, соответствующие конкретным отвердителям. Если для процесса отверждения двухкомпонентных жидких красок достаточно смешать составляющие, то в порошковых красках все компоненты находятся в исходном составе без взаимодействия. Отвердители активируются только при температуре «спекания», «запуская» процесс отверждения после расплавления плёнкообразователя и формирования жидкой плёнки.

Отверждающая система является важным компонентом термореактивных красок, от которого зависит не только стабильность и условия отверждения, но и эксплуатационные характеристики получаемого покрытия (внешний вид, физико-механические и защитные свойства).

Вспомогательные добавки позволяют повысить:

• атмосферную стойкость покрытия за счет снижения фотодеструкции полимеров при воздействии солнечной радиации;
• стойкость к перепадам температуры;
• сыпучесть порошка;
• растекание расплава и т.д.

Технология производства порошковых красок

Распространенные варианты изготовления:

1. Сухое смешивание компонентов.
2. Смешение компонентов в расплаве с последующей дезинтеграцией до необходимого размера.

Метод производства порошков сушкой распыляемых жидких красок распространения не получил из-за значительных потерь растворителей, высокой себестоимости красок.

Сухое смешивание компонентов является главным вариантом изготовления порошковых красок из термопластичных материалов. Производство обходится без дорогостоящего оборудования и значительных трудовых затрат. Сложность состоит в получении стабильных, нерасслаивающихся при хранении и использовании композиций с равномерным распределением малых добавок.

Смешение компонентов в расплаве дает высококачественные однородные порошки со стабильным составом и структурой. Способ длителен, имеет много стадий, требует дорогостоящего и сложного оборудования. Может использоваться для любых твердых плёнкообразователей, но применяется в основном для реактопластов.

Основные способы нанесения порошковых красок на окрашиваемую поверхность:

• электростатическое распыление;
• в «кипящем слое».

Напыление порошка производится специальным пистолетом в покрасочной камере, в системе вентиляции которой имеются улавливатели порошка для его повторного использования.

При покрытии в «кипящем слое», порошок за счет равномерной продувки воздухом находится в псевдожидком состоянии. Краска наносится на поверхность детали путём окунания детали в ёмкость с псевдоожиженным порошком.

В обоих случаях частицам порошка перед нанесением специальным электродом придаётся определённый электростатический заряд, который обеспечивает равномерное распределение порошка и удерживание его на поверхности окрашиваемой детали.

После нанесения порошка деталь подвергается нагреву в печи, при котором формируется монолитное жидкое покрытие. Реактопласты дополнительно проходят полимеризацию.

Существующий метод газопламенного напыления порошковых лакокрасочных материалов распространения не получил из-за нестабильности технологии и существенного влияния человеческого фактора.

Порошковая краска: применение, достоинства и недостатки

Порошковая краска по металлу первоначально использовалась как замена гальванических покрытий на небольших металлических деталях простой формы при серийном производстве. Экономичность и лёгкость механизации процесса получения покрытий при поточном производстве существенно расширили применение порошковых красок.

Основные потребители порошковых покрытий:

• метизная продукция (проволока, лента, сетка), изделия бытового и сельскохозяйственного назначения;
• металлическая мебель;
• бытовые приборы и оборудование;
• изделия электротехнической промышленности;
• автомобильная промышленность;
• сельскохозяйственное и транспортное машиностроение;
• трубное производство;
• металлическая и стеклянная тара, покрытие позволяет снизить толщину стекла до 30%;
• оборудование химической промышленности;
• строительные конструкции;
• машины и оборудование пищевой промышленности.

На автомобильных заводах успешно работают автоматизированные линии покраски как дисков с производительностью до 3 млн. штук в год, так и автомобильных шасси габаритами до семи метров и производительностью до 58 штук в час. В трубном производстве используют технологию нанесения порошков на предварительно нагретые трубы. Разработаны порошковые краски для неметаллических материалов, таких как стекло, пластмасса, МДФ и другие.

Преимущества:

• лёгкость механизации и автоматизации нанесения покрытий;
• экологичность, отсутствие органических растворителей;
• низкий расход краски;
• возможность использования труднорастворимых полимеров;
• безотходное производство покрытий, практически 100% использование покрасочного материала;
• получение рабочего покрытия необходимой толщины в один слой;
• равномерность слоя краски как на горизонтальных, так и на вертикальных поверхностях;
• возможность нанесения покрытия в труднодоступных местах;
• металл, окрашенный порошковой краской обладают химической стойкостью;
• долговечность;
• износостойкость.

Недостатки:

• склонность к пылевыделению;
• необходимость специализированного оборудования;
• целесообразность использования только при серийном и массовом производстве;
• взрывоопасность взвеси порошка в воздухе.

Видео: порошковая покраска металла

Рекомендовать использование порошковых лакокрасочных материалов в домашних условиях вряд ли уместно. Уникальными эксплуатационными свойствами данные покрытия не обладают, всегда можно найти традиционные материалы, образующие аналогичные или более качественные покрытия. Приобретать специальное оборудование что бы «своими руками» произвести покраску дисков своего автомобиля нецелесообразно.

Популярные статьи:

Полимеры (олигомеры) используемые в данной технологии выпускаются в виде довольно крупных гранул или кусков, поэтому их необходимо измельчать. Это первая стадия технологии, с нее начинается процесс производства порошковых окрасочных материалов. Если технология требует использования тонкодисперсных порошков, то процесс измельчения в технологическом процессе отсутствует. Здесь применяют центробежные, вибрационные, вихревые, молотковые и другие мельницы. Процесс измельчения целесообразнее проводить при глубоком охлаждении, если полимеры эластичные. После чего материал просеивают через вибросита. Операция смешивания проводится, если диспергирование выполняется в расплаве, планетарными шнековыми мешалками. Диспергирование основной процесс технологии производства порошковых красок. Он может быть сухим или в расплаве.

Диспергирование в расплаве проводят на обогреваемых двухвинтовых экструдерах. Процесс происходит в непрерывном режиме с довольно большой скоростью при высокой вязкости всей обрабатываемой массы и температуре 100-140°с. Сухое диспергирование позволяет получить стабильные не расслаивающиеся смеси только, если компоненты близкие по полярности, при высокой степени дисперсности смешиваемых веществ и тому подобное. Такая технология производства порошковых красок применяется для получения красок на основе поливинилбутираля, этилцеллюлозы, эмульсионного полистирола. После диспергирования в расплаве происходит процесс окончательного измельчения полученной крошки (чипсов), и осуществляют его при помощи шлифовального диска или молотковой дробилки. Конечный же дисперсионный состав частиц порошковой краски зависит от метода ее нанесения при порошковой покраске .

Технология производства порошковых красок подразумевает использование высококачественного сырья, надлежащий контроль и соблюдение всех правил и норм производства для получения продукции повышенного качества соответствующей европейским и мировым стандартам. Тщательный контроль качества обеспечивает стабильность цвета и гранулометрического состава каждой партии порошковых красок. После окончательного просеивания, фасовки и упаковки хранить порошковую краску необходимо в сухом помещении в герметичной таре, чтобы она не поглощала влагу, и при температуре не выше 25°с, чтобы избежать спекания частиц.