Инновационные технологии для совершенствования порошковых покрытий

Порошковые покрытия обладают превосходными потребительскими свойствами. Правильный выбор типа покрытия позволяет решить практически любую задачу по окраске металла. Инновации в технологии производства связующих позволили значительно улучшить внешний вид покрытий, в том числе гладких глянцевых, хотя в прошлом считалось, что здесь порошковые краски уступают жидким.

Порошковые краски применяются с начала 1960-х гг., и с тех пор эта революционная для тех лет технология стала доминирующим способом окраски металлических деталей. Ее применение ограничивает лишь нестойкость субстрата к нагреву или отсутствие печи, соответствующей его размерам.

Эффективность процесса порошковой окраски обусловлена его простотой. Вертикально подвешенные на конвейер металлические детали подвергаются предварительной обработке с целью подготовки поверхности, затем поступают в камеру напыления порошка и проходят через печь, где происходит отверждение покрытия. Смена цвета занимает несколько минут и производится продувкой камеры напыления сжатым воздухом. При этом не нужно использовать для очистки растворители.

Порошковая окраска — наиболее экономичный метод окраски. Хотя начальные инвестиции в окрасочную линию, а также стоимость энергии, необходимой для нагрева субстрата достаточно высоки, суммарные затраты на окраску одной детали, как минимум, на 50% ниже, чем для жидкой краски за счет того, что покрытие наносится в один слой и отсутствует растворитель. Можно с уверенностью констатировать, что с точки зрения затрат на окраску одной детали другим окрасочным системам трудно конкурировать с порошковой.

Как при окрашивании, так и при производстве ЛКМ отсутствуют загрязнения окружающей среды выбросами ЛОС, включая пары растворителей и другие вредные компоненты — растворы изоцианатов, жидких УФ-отверждаемых красок и т.д., поэтому все составляющие производственной цепочки соответствуют строгим экологическим нормативам.

Влияние технологии окрашивания на экологию было изучено в недавнем исследовании DSM. Было вычислено и количественно подтверждено, что жизненный цикл порошкового ЛКМ включает значительно меньший выброс парниковых газов по сравнению с традиционными жидкими органоразбавляемыми системами. Высокий спрос на порошковые ЛКМ ведет к их постоянному совершенствованию. Новые разработки позволяют увеличить производительность окрасочных линий, улучшить внешний вид лакокрасочного покрытия, усилить его атмосферостойкость, сократить время отверждения и понизить его температуру, снизить затраты и сделать покрытия более экологически чистыми за счет сокращения выбросов парниковых газов.

Низкотемпературное отверждение

Увеличение реакционной способности полиэфира можно использовать как для снижения температуры, необходимой порошковому покрытию для отверждения, так и для уменьшения времени пребывания в печи, что повышает производительность окрасочной линии.Такие системы более надежны и на окрасочных линиях, на которых затруднительна точная регулировка температуры печи. Кроме того, они с успехом применяются для окрашивания крупногабаритных деталей в соответствующих печах, в которых из-за размера трудно обеспечить равномерную температуру по всему объему.

Технология EasyCure™ объединяет низкотемпературные полиэфирные смолы DSM в атмосферостойком и гибридном вариантах. Последний включает системы 50/50 (Uralac^® P 3250, отверждение 20 мин при 140 °C), 60/40 (Uralac^® P 3170, 10 мин при 160 °C) и 70/30 (Uralac^® P 3170, 10 мин при 160 °C). К атмосферостойким системам с параметрами «15 мин при 160 °C» относятся отверждаемые НАА (β-гидроксиалкиламидами) смолы Uralac^® EasyCure P 3210, P 3220, P3230, а также Uralac^® EasyCure P 3291, смола, отверждаемая триглицидилизоциануратом (TGIC). Важно подчеркнуть, что все эти инновационные низкотемпературные продукты ни в чем не уступают традиционным системам, отверждаемым в стандартных условиях, в том числе обладают хорошим розливом и позволяют получать архитектурные покрытия, отвечающие требованиям Qualicoat и/или GSB. Смола Uralac^® EasyCure P 3230 с успехом используется для производства отверждаемых при низкой температуре сверхатмосферостойких (superdurable) покрытий.

Альтернатива гибридным системам

В качестве альтернативы традиционным гибридным покрытиям компания DSM разработала технологию Veranda™. Несмотря на то что отверждение полиэфира осуществляется НАА, покрытия (например, на основе Uralac^® Veranda P 541) не уступают ни по внешнему виду, ни по другим параметрам гибридным системам 70/30, а по некоторым, включая химстойкость и атмосферостойкость, значительно их превосходят.

Для производителя ЛКМ важно и то, что затраты на сырье для системы на основе Veranda™ не подвержены скачкообразным изменениям из-за цены на эпоксидную смолу, волатильность которой в последнее время заметно возросла. Да и возможность приобрести необходимое количество эпоксидной смолы в периоды ее дефицита на рынке вызывает сомнения.

Тонкослойные покрытия

Толщина пленки напрямую влияет на стоимость окрашивания 1 м². Однако для сохранения укрывистости уменьшение толщины покрытия требует увеличения содержания в нем пигмента, от чего страдают его потребительские свойства: традиционные высоконаполненные системы характеризуются ярко выраженным эффектом «апельсиновой корки». Инновационная разработка DSM, полиэфирные смолы технологии Uralac HiTone™, позволяют наполнять систему значительно выше, чем ее аналоги на традиционных полиэфирных смолах, причем это может осуществляться как TiO₂, так и наполнителем, при этом розлив ЛКМ только улучшается. Примером, использующимся для тонкослойных покрытий, служит гибридная смола (Uralac^® HiTone P 760).

Упрощение подготовки поверхности

Перед нанесением ЛКМ стальную поверхность обычно подвергают многоступенчатой обработке, включающей фосфатирование для защиты от коррозии. Затраты на окраску можно сократить уменьшением числа стадий подготовки поверхности, а антикоррозионные свойства покрытия обеспечить химической структурой полиэфира. Таким решением DSM является полиэфирная смола технологии Uralac^® Corres™, например Uralac^® Corres P 7604, которая позволяет обойтись без традиционной подготовки поверхности, при этом антикоррозионные свойства покрытия находятся на уровне 100%-ных эпоксидных покрытий и выше. Значительная экономия может достигаться за счет уменьшения размеров окрасочной линии (включая инвестиции при установке новой линии), отсутствия антикоррозионных химических реагентов и их отходов.

Архитектурные покрытия с превосходным розливом

Традиционно считается, что поверхности, окрашенные порошковой краской, уступают по своему внешнему виду окрашенным жидкими красками. Описанная выше технология «Uralac HiTone» значительно повышает смачивание пигмента, что приводит к улучшению внешнего вида покрытия даже при повышенном наполнении. Этот эффект особенно заметен в случае полиэфиров, отверждаемых с помощью НАА. При этом никакие другие свойства покрытия не ухудшаются. Эта технология очень востребована для атмосферостойких покрытий (например Uralac^® HiTone P 780), подходящих как для индустриальных, так и для архитектурных систем, включая и сертифицированные Qualicoat и/или GSB.

Выводы

Благодаря инновациям порошковое окрашивание стало одним из наиболее эффективных, экономичных и экологичных методов. Индустрия продолжает совершенствование технологии, работая над улучшением потребительских свойств, снижением температуры отверждения, сокращением затрат и уменьшением выбросов парниковых газов.

По материалам журнала «ЛКМ Лакокрасочные материалы и их применение»