Проблемы расширения рынка порошковых красок

Технология порошковых красок впервые была введена в 1960-х гг. и в первую очередь была применена для защитного покрытия металлических труб. В 1970–1980-е гг. были разработаны новые смолы и технологии, расширевшие рынок порошковых красок. Однако из-за высокой стоимости и ряда ограничений по применению коммерческое использование порошковых красок было ограничено. Вследствие правительственных ограничений эмиссии ЛОС в 1990-е гг. технология порошковых покрытий приобрела новый повышенный интерес, так как практически не выделяются ЛОС, и она отвечает жестким правительственным требованиям.

Главная проблема, сдерживающая расширение рынка порошковых красок: 1 — имеют значение все вопросы — 30,4%; 2 — понижение температуры отверждения — 20,0%; 3 — совершенствование технологии нанесения на непроводящие поверхности — 17,8%; 4 — цена порошковых красок — 13,3%; 5 — более новые полимерные технологии — 11,1%; 6 — улучшение гладкости поверхности сухой пленки — 7,4%

Имеются пять основных видов термореактивных смол, применяемых для порошковых красок: эпоксидные, полиэфирные, гибридные эпоксиполиэфирные, полиуретановые и акриловые. Создание УФ-отверждаемых порошковых красок в начале 2000-х гг. помогло расширить применение порошковой технологии для обеспечения требований по эмиссии ЛОС. Тем не менее рынок порошковых красок остается ограниченным.

В мае SpecialChem задал специалистам вопрос: «Какова главная проблема, сдерживающая расширение рынка порошковых красок?»

Ниже представлены результаты опроса 270 респондентов.

Самое большое количество голосов (30,4%) получил ответ, что важны все перечисленные в опросе проблемы. Высокий процент голосов означает, что для значительного расширения рынка порошковых красок необходимы дополнительные технологические преимущества.

На втором месте с 20% голосов находится ответ, что для расширения рынка требуется снижение температуры отверждения поверхностей необходимые для плавления и отверждения порошковых красок высокие температуры не представляют проблем. Однако такие высокие температуры представляют серьезные ограничения для применения порошковых красок на пластиковых и деревянных поверхностях, чувствительных к повышенным температурам.В таблице 1 указана температура размягчения широкоиспользуемых пластиковых подложек.

Температуры отверждения для ряда широко применяемых в порошковых красках смол находятся в области примерно от 110 °С для эпоксидных смол, до 160 °С для порошковых красок на основе полиуретанов. Такие порошковые ЛКМ пригодны для нанесения на ограниченное число пластиков, такие как Nylon 6 и полимеры на основе полиамидов, которые имеют температуры размягчения более 150 °С.Однако температуры, необходимые для процесса отверждения термореактивных порошковых красок, слишком велики для большинства обычно используемых пластиков (табл. 1).

Таблица 1. Температура размягчения широкоиспользуемых пластиковых подложек

Третье место среди проблем, связанных с расширением рынка порошковых красок, с 17,8% голосов занимает улучшение технологии нанесения на непроводящие поверхности.

Изначально порошковые ЛКМ были разработаны для нанесения на электропроводящие металлические поверхности методом электростатического нанесения. Для нанесения порошковых ЛКМ на подложку возможно использование коронного или трибозарядного процесса. В коронном процессе порошок заряжен отрицательно, при трибоэлектрическом методе порошок заряжается положительно. В обоих случаях требуется, чтобы поверхность была электропроводящая. Пластики в настоящее время используются для замены металла в промышленных товарах, чтобы отвечать государственным ограничениям по экологии и стремлению промышленности к сокращению производственных затрат.

Таким образом, рынок порошковых ЛКМ может быть существенно расширен за счет их применения для окраски пластиков. К сожалению, пластики по своей сути являются непроводящими материалами и не подходят для порошковых ЛКМ, которым нужна проводящая поверхность. Существуют способы нанесениея порошковых ЛКМ на пластики, но они повышают стоимость процесса окраски. Способы нанесения порошковых покрытий на пластик включают:

1. Предварительный подогрев поверхности пластика, чтобы расплавить применяемый порошковый материал.
2. Использование пластиковых подложек, которые изготовляются проводящими.
3. Нанесение на пластик грунтовочного покрытия, содержащего проводящий наполнитель.
4. Использовать на поверхности пластика антистатический агент.

Цена порошковой краски получила 13,3% голосов и заняла четвертое место среди главных задач по расширению рынка порошковых ЛКМ. Цена всегда является главным фактором при выборе технологии окраски. Сравнение затрат применения порошковых ЛКМ с другими технологиями окраски может быть очень сложным, поэтому для сравнения необходимо учитывать полную стоимость производственного процесса, а не только стоимость порошкового ЛКМ.

Факторы, которые следует принимать во внимание при сравнении затрат общего производственного процесса, включают:

• стоимость нелетучих веществ ЛКМ;
• стоимость нанесения;
• стоимость отходов, образующихся в процессе производства;
• стоимость складских и производственных площадей;
• стоимость этапов производства после отверждения;
• затраты неэффективности;
• стоимость выполнения правительственных ограничений в области экологии и защиты здоровья;
• коммерческие конкурентные преимущества изделий, окрашенных порошковыми ЛКМ в сравнении с другими технологиями окраски.

Новейшие полимерные технологии получили 11,1% голосов и пятое место среди проблем, связанных с расширением рынка порошковых ЛКМ.

Применение УФ -отверждаемых порошковых ЛКМ дает следующие четыре глобальных преимущества по сравнению с стандартными порошковыми ЛКМ:

• быстрая скорость отверждения;
• отверждение проходит после стадии плавления;
• более низкая температура плавления по сравнению со стандартными порошковыми ЛКМ;
• сокращение производственных площадей.

Эти преимущества позволяют проводить процесс отверждения на меньших площадях при более высокой скорости, чем на обычных линиях нанесения порошковых ЛКМ.

Толщина наносимого покрытия может контролироваться от 1,5 до 4,0 мил (от 37 до 100 мкм). Отвержденная пленка обладает отличной стойкостью к действию растворителей, соляного тумана, образованию пятен при отличной адгезии к подложке. УФ-отверждаемые порошковые ЛКМ можно наносить на древесноволокнистые плиты средней плотности, электродвигатели, радиаторы для автомобилей, напольные покрытия из ПВХ, мебель, оцинкованную сталь.

Акриловые порошковые ЛКМ, содержащие глицидилметакрилат (ГМА) в качестве функциональной группы для сшивки, представляют повышенный интерес как тип высококачественного покрытия. Порошковые ЛКМ с ГМА обычно имеют относительно низкую температуру плавления, низкую вязкость течения, быстрое отверждение с высокой плотностью сшивки пленки. Эта комбинация свойств придает защитным покрытиям гладкую поверхность, показывая отличную стойкость по сравнению с другими термореактивными порошковыми ЛКМ.

Последнее место с 7,4% голосов среди рассматриваемых проблем получило улучшение гладкости поверхности сухой пленки. Главная проблема для достижения гладкого финишного покрытия на базе термореактивных порошковых
ЛКМ состоит в том, чтобы предотвратить процесс сшивки, который имеет место до расплавления ЛКМ.

Другие факторы, которые могут приводить к плохой гладкости пленки, включают использование порошкового ЛКМ, который имеет неоднородное распределение частиц по размеру, загрязняющие вещества в порошковом материале, и воздух, находящийся в расплавленном ЛКМ, как это происходит при термическом отверждении. Модификаторы течения, которые устраняют дефекты поверхности в порошковом покрытии, включают жидкие полиалкилакрилаты, силиконы и фторуглероды. Самым важным для эффективного действия является то, что эти добавки должны быть совместимы со смоляной системой.

Порошковая технология обеспечивает качественное покрытие изделий, подпадает под правительственные требования по защите окружающей среды в части ЛОС. Новые инновационные технологии развиваются для более широкого использования порошковых ЛКМ.

По материалам  http://www.mir-lkm.ru/art/news/view/market_issues_powder_coatings.html