Порошковые краски: рецептуры и компоненты (по материалам сети интернет)

Как известно, общемировой объем выпуска порошковых красок характеризуется ежегодным ростом, как правило более значительным, чем прирост производства жидких ЛКМ. Одной из причин является то обстоятельство, что 1 кг порошковой краски заменяет около 3 кг обычной жидкой краски, обеспечивая при этом высокие эксплуатационные свойства покрытия.
Порошковая краска наносится методом электростатического распыления (в электрическом поле) либо трибостатическим методом (без приложения внешнего электрического поля) с помощью специальных пистолетов. Трибостатический метод позволяет более равномерно покрывать участки поверхности со значительной кривизной, особенно обратной: в отличие от электростатического метода, здесь нет условий для образования т.н. клеток Фарадея, препятствующих попаданию заряженных частиц в угловые части изделия.
Важно то, что неосажденная на изделии часть порошковой краски не улетает в атмосферу, а собирается в рекуператоре распылительной камеры и повторно подается на распыление, что обеспечивает значительную экономию материала.
Затем изделие с нанесенным на него порошком попадает в термокамеру, где происходит разогрев изделия до температуры обычно 160-180оС (в зависимости от типа краски и оборудования, могут быть использованы температуры от 140 до 200оС), расплавление порошка и полимеризация покрытия в течение 10-30 мин, после чего изделие полностью готово к последующему использованию. В зависимости от размеров окрашиваемого предмета и покрасочной камеры, часто удается обрабатывать в одном цикле большое количество изделий, что дополнительно увеличивает производительность.
Такие режимы обработки обуславливают применение порошковых красок в первую очередь для окраски металлоизделий, хотя в последние годы появился ряд продуктов, позволяющих использовать порошковую технологию (в несколько модифицированном виде) для окраски деревянных и пластмассовых поверхностей.
Порошковая технология успешно используется для решения разнообразных задач: как для обеспечения атмосферостойкой защиты деталей производственно-технического назначения (трубы магистральных трубопроводов, приборные панели, инструмент, алюминиевые профили и другие архитектурные элементы), так и для окраски предметов с повышенными декоративными требованиями (мебель и мебельная фурнитура, светильники, корпуса домашних холодильников и стиральных машин, прочих бытовых приборов, детали автомобилей, мотоциклов и велосипедов).
Технически производство порошковых красок является достаточно несложным: смешение и гомогенизация компонентов проводится в экструдере, как правило, двушнековом, при повышенной температуре, после чего расплав охлаждается и полученные частицы краски размалываются и просеиваются. Однако в силу ряда причин исторического характера, производство порошковых красок в России не получило на сегодняшний день должного развития по сравнению с США, Западной Европой и даже Китаем. В результате большая часть порошковой краски, применяемой российскими потребителями ЛКМ, завозится в Россию из-за рубежа.
В настоящее время в России наблюдается стабильный рост производства порошковых красок. Этому способствует и недавнее появление на рынке двушнековых экструдеров отечественного производства, чрезвычайно конкурентоспособных по качеству, цене и сервисному обслуживанию, предоставляемому их производителем.
В зависимости от типа связующего, порошковые краски могут быть разделены на следующие группы: эпоксидные, эпокси-полиэфирные (гибридные), полиэфирные, полиуретановые. Полиуретановые порошковые покрытия являются на сегодняшний день самыми современными, наиболее дорогостоящими и в России на данный момент не производятся.

Основные компоненты
ООО «Единая торговая система» обеспечивает поставку компонентов для производства всех основных типов порошковых красок - эпоксидных, эпокси-полиэфирных (гибридных), полиэфирных – в полном ассортименте. Многие компоненты имеются на складах в Санкт-Петербурге и в Москве постоянно.
Эпоксидные порошковые краски обеспечивают достижение высоких физико-механических характеристик (в первую очередь ударопрочность и коррозионная стойкость) и используются главным образом для покрытия труб магистральных газопроводов, а также для окраски металлической тары и ручного инструмента. Их основным компонентом являются такие твердые эпоксидные смолы, как EPIKOTE 3003, EPIKOTE 3004 и EPIKOTE 1055 производства Resolution Performance Products (ранее Shell Chemicals). Отвердителем эпоксидной смолы служит дициандиамид, который ООО «Единая торговая система» поставляет от фирмы Odda (Норвегия).
Могут применяться и фенольные отвердители типа Epicure 168 и Epicure 182 также производства Resolution Performance Products. Часто вместе с отвердителем используются ускорители отверждения – замещенные имидазолы марки Curesol производства Shikoku Chemicals (Япония).
В ряде случаев предпочтительным является применение высокореакционных отвердителей Epicure 108 FF и Epicure 143 FF фирмы Resolution Performance Products, представляющий собой фракционированный по размеру и дициандиамид с уже введенным ускорителем отверждения.
Эпокси-полиэфирные (гибридные) порошковые краски предполагают замену от 50 до 70% эпоксидной смолы твердыми полиэфирами, такими как полиэфиры Albester фирмы Eastman Chemicals (ранее McWhorter), Италия. Гибридные порошковые краски обеспечивают превосходный внешний вид изделий, устойчивость к действию традиционных моющих средств и бытовых загрязнителей. Одна из основных сфер применения таких красок – покрытие корпусов стиральных машин, холодильников и других бытовых приборов. В состав гибридных красок входит также 3-5% бензоина, который ООО «Единая торговая система» поставляет от фирмы Caffaro (Италия), это своего рода твердый растворитель, который способствует удалению воздуха из формирующейся пленки.
Для снижения температуры отверждения гибридных красок до 140оС могут использоваться как специальные отвердители типа Hardener HT 3082 ES и Hardener XB 3086 фирмы Vantico (Швейцария), так и специально подобранные полиэфиры. Например, при использовании полиэфира Albester 2220 для производства 60/40 гибридных красок, вместо стандартных условий отверждения 160оС/20 мин можно применять условия 145оС/25 мин, что тем не менее обеспечивает необходимую по техническим условиям ударопрочность получаемого покрытия. Именно таким образом, используя краску на основе Albester 2220, широко известному производителю бытовой техники - фирме Electrolux - удается экономить электроэнергию за счет работы при пониженной температуре отверждения, получая покрытие со вполне достаточной прочностью.
Полиэфирные порошковые краски являются наиболее распространенными в Западной Европе для получения атмосферостойких защитно-декоративных покрытий, - особенно архитектурных деталей, подверженных интенсивному воздействию солнечного света, например, оконных профилей, деталей рекламных вывесок, а также прозрачных лаков по металлу. Полиэфирные краски не содержат в своем составе эпоксидной смолы. Полиэфиры Albester (фирма Eastman Chemicals, Италия), являющиеся основным компонентом таких красок, отверждаются либо триглицидилизоциануратом TGIC, поставляемым под торговым наименованием Araldite PT 810 фирмой Vantico (Швейцария), либо гидроксиалкиламидом марки Primid XL 552 фирмы EMS Chemicals (Швейцария).
Из-за потенциально мутагенного действия TGIC, в ряде стран (в частности, в Германии, Швеции) применение TGIC ограничено лишь производством порошковых полиэфирных прозрачных лаков для покрытия колесных дисков автомобилей. В других странах (например, в Великобритании) таких строгих ограничений нет.
Фирма Eastman Chemicals разработала и выпустила на рынок уникальный полиэфир Albester 5180, который обеспечивает отверждение TGIC в режиме 120оС/30 мин, либо в режиме 130оС/25 мин. В настоящее время образцы этого полиэфира испытываются российскими производителями порошковых красок, сотрудничающими с ООО «Единая торговая система».
Особенностью ассортимента фирмы Eastman Chemicals является наличие полиэфиров Albester, предназначенных для отверждения TGIC, которые могут быть также успешно использованы и для отверждения PRIMIDом. В эти полиэфиры введено такое небольшое количество катализатора, которое обеспечивает их стабильную работу с TGIC и в то же время не ухудшает свойств материала при его альтернативном отверждении PRIMIDом. Для ряда производителей порошковых красок работа с подобными продуктами является более удобной, так как позволяет сократить ассортимент закупаемого ими сырья и более оперативно выполнять заказы потребителей готовой краски.
Например, полиэфир Albester 5130 может быть использован как с TGIC в пропорции 93/7 в режиме 180оС/20 мин, либо с PRIMID в пропорции 95/5 в режиме 160оС/20 мин.
Следует иметь ввиду, что одной из современных тенденций развития промышленности полиэфирных порошковых красок является стремление к уменьшению содержания отвердителя в рецептуре, и соображения экономии являются в данном случае далеко не последними. Четырехфункциональный PRIMID открывает для этого лучшие возможности по сравнению с трехфункциональным TGIC.
Так, полиэфир Albester 5130 может быть использован с TGIC в пропорции 93/7 (в режиме 180оС/20 мин), в то время как с PRIMID пропорция составляет 95/5 в режиме 160оС/20 мин. Данный полиэфир обладает хорошо сбалансированными параметрами реакционной способности и розлива.
Полиэфир Albester 5140 также может быть использован с PRIMID в пропорции 95/5 в режиме 200оС/10 мин, с великолепным розливом.
Более того, полиэфир Albester 5501 может успешно работать с PRIMID в пропорции 96/4 и даже 96,5/3,5.
Безусловно, использование PRIMID связано с необходимостью решения проблемы удаления из пленки воды, являющейся продуктом реакции отверждения, а также проблемы пожелтения покрытия. Эти проблемы решаются засчет введения в рецептуры специальных добавок, уменьшающих пожелтение и увеличивающих устойчивость пленки к возможному перегреву термокамеры при отверждении.
Полиэфиры Albester, предназначенные ТОЛЬКО для отверждения PRIMIDом, не содержат введенного катализатора отверждения вовсе, и поэтому не могут быть применены с TGIC, поскольку в этом случае пришлось бы использовать такие неприемлемые условия отверждения, как 200оС/25 мин.
Важной особенностью ассортимента фирмы Eastman Chemicals является наличие полиэфиров с заранее введенными в них трибостатическими добавками, которые отличаются наличием последней цифры «1» в их наименовании (например, Albester 2681 вместо Albester 2680).
Кроме того, имеются полиэфиры с добавками, повышающими устойчивость покрытия к возможному перегреву печи при отверждении (overbaking resistance), которые маркируются последней цифрой «2» (например, Albester 2662 вместо Albester 2660).
В ряде случаев в полиэфиры, предназначенные для производства красок для покрытия архитектурных деталей, вводятся светостабилизаторы, для некоторых применений вводятся другие специальные добавки, обеспечивающие достижение лучших потребительских свойств порошкового покрытия.

Наполнители и добавки
От 35 до 50% рецептуры составляют пигменты и наполнители, такие как высококачественный диоксид титана TR-92 фирмы Huntsman-Tioxide (Великобритания), микронизированный кальцит – карбонат кальция Nordkalk FC фирмы Partek Nordkalk (Финляндия) различных гранулометрических фракций, микронизированный сульфат бария HD-80 производства Solvay (Италия). Необходимо отметить, что указанные наполнители характеризуются высокими и стабильными параметрами белизны
Для повышения устойчивости покрытия к истиранию рекомендуется вводить в его состав оксид алюминия марки «С» фирмы Degussa-Huls (Германия) в количестве 0,15%. Частицы оксида алюминия, выступающие на поверхность покрытия, обеспечивают его механическую прочность, и в то же время, в силу своей прозрачности, не ухудшают внешнего вида и цвета покрытия.
В качестве агентов розлива (улучшающих растекаемость краски по поверхности изделия) применяют BYK 360 P, BYK 365 P, BYK 366 P производства фирмы BYK-Chemie (Германия), которые представляют собой полиакрилаты, адсорбированные на диоксиде кремния.
В отличие от полимерных восков, применяемых для получения матовых покрытий (см. ниже), антиагломерационные добавки (например, ПЭТФ-воск на силикагеле) рекомендуется вводить в состав краски в количестве 0,1-0,15% не перед экструдированием, а после него путем нанесения на чешуйки краски перед их размолом в мельнице.

Получение красок для тонкослойных порошковых покрытий, 20-25 мкм
В процессе производства ряда полиэфиров Albester фирма-производитель Eastman Chemicals применяет более тонкие фильтры 15 мкм вместо стандартных 100 мкм. Это позволяет получать краски, позволяющие получать порошковые покрытия толщиной 20-25 мкм вместо стандартных 100-150 мкм, что обеспечивает существенную экономию материала и удешевление готовых изделий. К таким полиэфирам относятся, в частности, Albester 2230 и Albester 2380, предназначенные для производства гибридных порошковых красок.
Однако не менее важным является использование наполнителя с заданным распределение частиц по размерам. Поставляемый ООО «Единая торговая система» микронизированный кальцит – карбонат кальция Nordkalk FC фирмы Partek Nordkalk (Финляндия) позволяет добиваться нужных результатов и в этой области.

Специальные эффекты
ООО «Единая торговая система» обеспечивает поставку не только основных компонентов, но и специальных добавок, с помощью которых удается получать разнообразные декоративные покрытия.
Так, для получения матовых покрытий в состав краски вводят полимерные воска производства BYK-Chemie, либо матирующие агенты, такие как Araldite 3329 (фирма Ciba, Швейцария), либо специальные матирующие отвердители Vestagon B 68 (фирма Degussa-Huls, Германия) или Casamid (фирма Thomas Swan, Великобритания).
Для получения различного вида рельефов («апельсиновая корка», «молотковые» покрытия и пр.) применяются добавки марки Ceraflour 967, 968, 969, 996 фирмы BYK-Cera (Нидерланды), а также дающий неизменно стабильные результаты ацетобутират целлюлозы CAB-551-0.2 фирмы Eastman Chemicals (США).
Ряд перечисленных эффектов можно получить не путем введения добавок, но за счет подбора свойств наполнителя, входящего в состав краски, а также путем технологии смешивания сухой краски с отдельно приготовленным порошкообразным суперконцентратом (мастербэтчем).
Краски типа «металлик» могут быть получены с помощью специальных пигментов производства фирмы Eckart-Werke (Германия), а также фирмы Silberline (Великобритания).

В заключение следует отметить, что технология производства порошковых красок постоянно совершенствуется, появляются новые продукты, позволяющие добиваться более эффективных и зачастую неожиданных результатов

www.utsrus.com