Стойкость наиболее популярных видов порошковых красок

Как всегда бывает, тема для очередной статьи появляется сама, случайно. Не так давно, во время телефонного разговора, мне задали вопрос о стойкости порошковых красок к соляной, мо­лочной и уксусной кислоте. И в момент, когда я начал задумы­ваться над ответом, я понял, что этот вопрос более сложен, чем, кажется на первый взгляд. Поэтому, предлагаю рассмотреть проблему стойкости порошковых красок вместе. Эта информа­ция, несомненно, пригодится вам в будущем.

Применение порошковых покрытий

В принципе, все должно начинаться еще на этапе проектирования. На дан­ном этапе определяются условия экс­плуатации готового изделия, а затем производитель должен их учесть при выборе и нанесении лакокрасочного покрытия. Преимущественно, удо­влетворение требований к лакокра­сочному покрытию не вызывает боль­ших проблем, так как уже много лет в этой отрасли существуют определен­ные стандарты.

В зависимости от области планиру­емого применения порошковых покры­тий, мы можем выбирать соответству­ющий тип краски. Обобщая, можно выделить следующие целевые груп­пы:

- архитектурные элементы;- металлоконструкции;- автомобилестроительная про­мышленность;- сельскохозяйственная техника;- машиностроение; - торговое оборудование;- мебель;

- бытовая и компьютерная техника,- изделия из МДФ;- стеклянные элементы;

- светотехнические изделия;- игровые автоматы;- спортивные тренажеры.

В представленном списке указаны основные сферы типового примене­ния порошковых красок. Ни для кого не является тайной, что требования к покрытиям, например, для строитель­ных архитектурных профилей или бы­товой техники являются диаметраль­но противоположными, требуют при­менения разных способов подготовки поверхности, а также порошковых по­крытий с разными свойствами. Ис­пользование специализированных продуктов необходимо хотя бы с точки зрения рентабельности производства.

Но в нашем распоряжении уже много лет имеется практически неизменная сырьевая база термоотверждаемых материалов. И в Европе преимуще­ственно применяются порошковые краски, основанные на полиэфирных и гибридных эпоксиполиэфирных смо­лах. Дополняют ассортимент чистые эпоксидные и полиуретановые краски.

Но откуда тогда такое количество специализированных красок? К сожа­лению, иногда ответ кроется в чрез­вычайно креативном маркетинге. С начала, когда среди порошковых кра­сок еще не были такой большой кон­куренции, один продукт предлагался как краска для торгового оборудова­ния, светотехнических изделий, фла­конов для духов, бытовой техники, мебели и еще нескольких других при­менений. Это было возможным благо­даря определенному ценовому запа­су, за счет которого осуществлялось производства изделий на базе уни­версальных рецептур, оптимальных с технологической точки зрения, и не нуждающихся в дополнительных эко­номических расчетах. Сегодняшняя политика производства порошковых красок в результате конкурентной борьбы настолько изменилась, что для снижения цены внедряются спе­циализированные порошки для какой-то узкой сферы, что приводит к моди­фикации универсальной исходной ре­цептуры . Если клиент использует электростатический метод напыле­ния, то из рецептуры исключают до­бавку для трибостатической зарядки. Если он окрашивает, например, па­нельные радиаторы со светлой катафорезной грунтовкой, то к белой кра­ске добавляется значительно меньше диоксида титана, так как нет необхо­димости в большой укрывистости кра­ски. Если краска используется для декоративной окраски элементов светильников, то она не должна быть стойкой к истиранию, и можно использовать результаты исследований, проведен­ных даже просто в информационных целях.

Сегодня не так просто дать ответ на вопрос о реальной стойкости порошко­вой краски при контакте с определен­ным химическим соединением. Ведь покрытия эксплуатируются далеко не в лабораторных условиях. И если мы что-то утверждаем, то наши данные должны быть правдоподобными и воз­можными для проверки. Поэтому бу­дет лучше развеять существующие заблуждения.

Сегодня наиболее часто использу­ются порошковые покрытия на основе полиэфирных и эпоксиполиэфирных смол, но это не значит, что эти краски имеют такую же стойкость к химика­там как вышеуказанные смолы. Более стойкие эпоксидные порошки находят сегодня узкое применение, например, для защиты трубопроводов и запорной арматуры, закапываемых в землю, а также для окраски элементов ходовой части автомобилей. Для сравнения в таблице  представлены результаты тестов стойкости эпоксиполиэфирной порошковой краски производства ком­пании TIGER COATINGS. Понятно, что в обеих таблицах тестированию под­вергались покрытия, не содержащие металлических пигментов. Химиче­ская стойкость покрытий типа металлик является темой отдельной дискус­сии.

Для производства порошковых кра­сок металликов используется несколь­ко групп пигментов. Часть из них, как алюминий, медь или латунь, очень лег­ко вступают в реакцию с различными химическими соединениями. Эти пиг­менты применяются в основном для декоративных красок (типа «только смотреть, но не трогать»), а также для изготовления спецэффектов недо­ступных для получения другими мето­дами.

Группа пигментов, изготовляемых из нержавеющей стали или гематита, является менее реакционноспособной. Металлики с повышенной стойко­стью к воздействию атмосферных условий содержат пигменты именно такого типа. При оценке химической стойкости порошковых красок очень часто воз­никает вопрос о влиянии различного типа растворителей на готовые по­крытия. Ведь нужно же каким- то об­разом смывать трудные для удаления загрязнения, нанесенные клея или пасты. Если покрытие получено из легко ремонтируемых материалов (их можно легко перекрасить), то никаких проблем нет. Значительно хуже, когда необходимо очистить что-то большое или трудное для демонтажа (например, элемент алюминиевой фасадной конструкции высоко над землей). Стандартные рекомендации произво­дителей порошковых красок сводятся к необходимости проводить тестиро­вание воздействия на покрытие для каждого нового чистящего средства перед его планируемым применением.

Точно известно, что нельзя исполь­зовать для ухода за покрытием чистя­щие средств с содержанием абразива. С растворителями также существует определенная проблема. Большинство из них, даже после кратковременного контакта вступает в реакцию с порош­ковой краской, и потом очень трудно без дополнительных тестов точно определить, насколько повреждено покрытие. Именно поэтому в случае алюми­ниевых строительных архитектурных элементов рекомендуется использо­вать только мягкие моющие средства с рН близким к нейтральному, мягкие салфетки, а также воду, температура которой не превышает 25°С. Также не­обходимо следить за чистотой на строительной площадке, потому что установленные окна и двери могут иногда не дождаться конца строи­тельства, и потерять свой товарный вид.

Поэтому, если в телефонное труб­ке я опять услышу вопрос о порошко­вых красках, стойких к воздействию агрессивных химических веществ, то теперь я отвечу, что у меня нет таких данных. Термоотверждаемые полиэ­фирные и эпоксидные смолы, приме­няемые при производстве порошко­вых красок, защищают поверхность изделий также, как и другие типы ла­кокрасочных материалов. Повышен­ная химическая стойкость - это сфе­ра в основном термопластических по­лимеров.

Стойкость порошковых красок   к высоким температурам

Уже много лет алюминиевые чай­ники, а также металлические грили, которые можно найти в супермарке­тах, окрашиваются обычными порошковыми красками. Можно бы было сделать вывод, что полиэфиры или эпоксиполиэфры имеют достаточную стойкость к высоким температурам. Но, к сожалению этот было бы непра­вильно. Все описанные выше покры­тия нанесены на изделия, которые активно используются относительно короткий промежуток времени. Преи­мущественно считается, что покры­тия можно подвергать кратковремен­ному воздействию температуры око­ло 110-120 °С.

И если воздействие высокой темпе­ратуры достаточно коротким, то на по­верхности краски не должны проя­виться ни какие заметные изменения. Нужно, однако, помнить, что вместе с увеличением количества циклов на­грева и охлаждения, риск поврежде­ния покрытия растет. Влияние на тер­мическую стабильность порошковой краски также имеют такие ее компо­ненты: пигменты, матирующие и струк­турные добавки и т.п. Вместе с ростом температуры поверхность покрытия размягчается, благодаря чему ее лег­че повредить, и она становится более подверженной загрязнениям. Провер­кой качества рецептуры порошковой краски является уже момент отвер­ждения напыленного слоя. Каждая краска имеет рекомендуемое произво­дителем время, необходимое для пол­ной полимеризации покрытия при определённой температуре. Превыше­ние времени пребывания в печи может привести к изменению вида готового покрытия. Проблемы могут также воз­никнуть в случае превышения реко­мендуемой температуры отвержде­ния. Наиболее заметны изменения вида покрытия в случае эпоксидных покрытий. Они имеют очень неболь­шую термическую стойкость, что до­полнительно ограничивает сферу их применения.

В случае полиэфирных или эпокси-полиэфирных красок быстрое изме­нение вида покрытия можно наблю­дать в случае бесцветных и прозрач­ных лаков. Появляющееся характер­ное пожелтение, а позднее и коричне­вый оттенок, свидетельствуют о по­тере механических свойств покрытия. Покрывные краски, содержащие на­полнители и пигменты, более дли­тельное время скрывают от нас изме­нения, вызванные перегревом. Хотя исключением являются белые кра­ски, но в данном случае это вопрос экономии производителя на термо­стойких компонентах. Стандартные рекомендации в данном случае сво­дятся к точному выполнению условий полимеризации, рекомендуемых про­изводителем краски. Превышение температуры 200 °С для полиэфир­ных и эпоксиполиэфирных порошко­вых красок - это превышение грани­цы безопасности, за которой находит­ся зона термического разрушения со­единений, что приводит к поврежде­нию покрытия. Понятно, что мы гово­рим о температуре окрашенной по­верхности.

Если в печи во время отверждения произойдет кратковременный скачок температуры больше 200 °С, то, скорее всего, ничего плохого не будет. Хуже, если по каким-то причинам весь окрашиваемый элементы или вся его по­верхность подвергнутся перегреву. Описаные выше порошковые по­крытия не являются лучшим решени­ем для окраски элементов, имеющих постоянный контакт с сильными источ­никами тепла. Да, есть материалы, ко­торые позволяют производить краски для грилей, хлебопечек, духовок, у ко­торых допустимая температура экс­плуатации может достигать 315 °С, но это уже область силиконовых смол.

Стойкость порошковых покрытий к истиранию и царапинам

Стеллажи, полки магазинов, рейлинги для одежды, направляющие для шкафов - все эти изделия выдвигают специальные требования по истирае­мости для лакокрасочных покрытий. Хотя во многих случаях было бы лучше использовать гальванические покры­тия, но тогда бы стоимость защитно-декоративной обработки оказалась бы слишком высокой.

Существующие на рынке ожидания привели к необходимости разработки соответствующей замены. Но здесь существует определенная опасность. Окрашенная вешалка в магазине бу­дет не так долго иметь привлекатель­ный вид, как изделие, изготовленное из нержавеющей стали и покрытое хромом. Кроме того, многие ищут в основном точную замену блестящих металлических поверхностей, то есть для них нужны порошковые покры­тия, содержащие соответствующие пигменты. К сожалению, много порош­ковых красок металликов, в основном светлого оттенка, блестящих и пере­ливающихся, и наиболее похожих на гальванические покрытия, не имеют достаточной стойкости к истиранию и царапинам. Чтобы получить хороший вид, в качестве пигмента используют­ся мелкие зерна алюминия, всплыва­ющие на поверхность во время отвер­ждения. Конечно, для улучшения стойкости покрытия можно нанести дополнительный слой бесцветного лака, но это всегда связано с допол­нительным риском. В случае изделий, подверженных постоянной механиче­ской нагрузке и ударам, или измене­ниям температуры и влажности, по­теря адгезии слоя бесцветного лака является только вопросом времени. Особенно, если лак наносится на пло­хо смачиваемое покрытие, наполнен­ное металлическим алюминиевым пигментом.

Иногда очень трудно найти разу­мный компромисс между ожиданиями потребителя и техническими возмож­ностями производителя. Если однослойные порошковые покрытия металлики должны быть стойкими к истира­нию и царапинам, то практически не­реально получить блеск, который ха­рактерен для гальванических покры­тий. Какая ситуация с этой проблемой на сегодняшний день? В случае красок не металликов стойкость к истиранию и царапинам связана непосредственно с рецептурой (а значит - ценой кра­ски). Более стойкими являются бесц­ветные, прозрачные покрытия, состоя­щие практически из одной смолы. Для получения зеленой или синей краски с хорошими кроющими способностями, необходимо снизить процентное со­держание смолы на соответственное количество наполнителей и пигмен­тов, ухудшая одновременно стойкость к истиранию и царапинам. Рецептура краски с оптимальным соотношением между укрывистостью и стойкостью покрытия, скорее всего, не будет са­мой дешевой.

Хорошая порошковая краска серо­го или черного цвета является базой для краски с эффектом металлик. Подвергая компоненты краски про­цессу бондирования (термического соединения различных частиц сыпу­чей смеси), мы получаем однородный продукт, вид и свойства которого в значительной степени зависят от типа применяемого металлического пигмента и его расположения в покры­тии. Но если необходима хорошая стойкость к истиранию и царапинам, то не следует ожидать высокоглянце­вого покрытия со светлыми металли­ческими пигментами. Этот компро­мисс выгоден, так как можно получить покрытия с очень хорошими потреби­тельскими свойствами, иногда даже лучшими, чем в случае красок не ме­талликов.

Очевидно, что были разработаны способы, улучшающие стойкость по­крытий к истиранию и царапинам. Не трудно догадаться, в каком направле­нии пошли исследования производи­телей. С одной стороны, задачей было снижение трения поверхности, покрытой порошковой краской. Здесь на помощь пришел тефлон, добавки которого позволили достичь значи­тельного снижения истираемости по­крытия, например, в случае направ­ляющих для шкафчиков. С другой стороны, задачей являлось получе­ние более твердой поверхности по­крытия, что было также достигнуто при помощи специальных добавок. Но в обоих случаях, мы имеем краски бо­лее высокого класса из верхней цено­вой группы.

Теория и практика

Часто в жизни бывает так, что тео­рия и практика не обязательно идут вместе. Учитывая ответственность, которую производитель порошковой краски берет на себя, информируя о предназначении и возможности при­менения поставляемого продукта, не следует надеяться, что в официаль­ных информационных материалах мы найдем что-то, что не было проверено уже много раз. Если же потребитель хочет самостоятельно протестиро­вать краску для других целей, то он берет ответственность на себя, что прямо указано в технической доку­ментации.

В большинстве случаев цена краски определяет течение всего технологи­ческого процесса. Каждый, кто связан с порошковой покраской, знает, как легко что-то может пойти не так. Убежден, что практически каждый раз, когда вы видите отслаивающееся от подложки, покрытое пузырями или истертое порошковое покрытие, то по­нимаете, что возможная причина де­фекта может быть связана с непра­вильным выбором краски для данного применения, неправильно проведен­ным процессом подготовки поверхно­сти, нанесением и отверждением по­крытия, или его эксплуатацией в несо­ответствующих условиях.

Несмотря на вышеописанные огра­ничения, порошковые покрытия явля­ются довольно стойкими. В большин­стве случаев люди просто ошибочно подходят к вопросу экономии, и в ре­зультате отсутствие достаточного опыта потом говорят о недостаточной стойкости порошковых красок в це­лом.