Свойства и отбор сырья для порошковых красок Akzo Nobel

Группа компаний Akzo Nobel производит порошковые покрытия как термопластические, так и на основе термического затвердевания, причем основным спросом на рынке пользуется продукция на основе термического затвердевания.

Термопластические покрытия не вступают в химические реакции при увеличении температуры; вместо этого они расплавляются и расплываются по нижнему слою. Такие покрытия применяются, обычно, в условиях промышленного рынка при нанесении покрытий на провод, трубы и вспомогательные материалы. Толщина слоя покрытия составляет, как правило, около или более 250 микрон.

Покрытия на основе термического затвердевания также плавятся при повышении температуры; однако, одновременно происходит химическая реакция полимеризации в устойчивую пленку посредством структурирования. После завершения этой химической реакции дальнейшее плавление полученного слоя порошкового покрытия невозможно. Такие покрытия применяются как в декоративных целях, так и на промышленных рынках.

В декоративных целях толщина слоя покрытия на основе термического затвердевания составляет от 20 до 80 микрон. Толщина слоя функциональных покрытий на основе термического затвердевания может варьировать от нескольких микрон до нескольких миллиметров (в зависимости от применения).

Ниже приводится описание того, каким образом свойства компонентов оказывают воздействие на качество конечного материала для порошкового покрытия.

Смола: Очень большое значение имеет правильный выбор сорта смолы или смеси смол, так как именно смола формирует основные свойства материалов для порошкового покрытия, а также регулирует такие характеристики, как температура плавления, расплывание и распределение по поверхности. Температура размягчения смолы с относительно низкой молекулярной массой, что характерно для твердых сортов, составляет от 60°С до 110°С.

В результате низких температур плавления на этапе хранения готовой продукции может возникнуть тенденция на "спекание" порошка. Кроме того, им свойственна крайняя степень расплывания на этапе затвердевания, когда вследствие расплывания покрытия в сторону, противоположную кромках, достигается низкая степень "охвата острых кромок".

К типичным смолам относятся эпоксидные смолы, полиуретан, сложный полиэфир и акриловые смолы.

Отвердитель: Отвердитель используется для структурирования смолы при данной температуре. Степень структурирования также используется для определения уровня глянцевитости, степени "апельсиновой корки" поверхности и других аспектов, включая влияние на структуру и текстуру.

Отвердитель не должен вступать в реакции при комнатной температуре, должен оставаться в латентном состоянии при температурах до 100°С, а полное реагирование должно наступать в пределах от 100°С до 180°С. Скорость протекания реакции должна быть достаточно низкой, чтобы не допустить полного вытекания расплавленной смолы, и достаточно высокой, чтобы не допустить возникновения коммерческих трудностей. Обычно, в качестве структурирующего агента используются амины, ангидриды и заблокированные изоцианты. В целях повышения скорости затвердевания используются катализаторы.

Пигменты и наполнители: В качестве пигментов используются инертные, светостойкие и теплоустойчивые материалы. Как и в большинстве случаев нанесения покрытий, они используются для создания декоративного эффекта.

• Диоксид титана создает белые, пастельные и светлые оттенки

• Технические углерод создает черные и серые оттенки

• Фталоцианин создает синие и зеленые оттенки

• Алюминий и бронза создают металлические эффекты

С органическими пигментами необходимо обращаться осторожно, так как некоторые из них могут вступать в реакцию в процессе обработки и затвердевания. Результатом может явиться потеря яркости и чистоты, и в этих случаях приходится применять альтернативные варианты пигментации.

В формулы могут быть включены некоторые неорганические наполнители, что не снижает качества слоя покрытия. Как правило, наполнители обладают высокой удельной плотностью, и, хотя они и уменьшают стоимость исходных материалов, наполнители могут оказать неблагоприятное воздействие на область, покрытую порошком.

Добавки: Даже после того, как были подобраны оптимальные смола, отвердитель и пигменты, может по-прежнему потребоваться доводка формулы. Это необходимо для изменения характеристик расплывания и слоя покрытия с тем, чтобы они соответствовали условиям нанесения и затвердевания (т.е. применение тиксотропных агентов для замедления скорости расплывания и UV-стабилизаторов).

Добавки выполняют и другие функции:

• Уменьшение/увеличение электростатического притяжения

• Уменьшение/увеличение степени распределения по поверхности

• Создание декоративных эффектов

• Снижение требований по температуре сушки в печи

• Изменение характеристик проводимости

• Увеличение возможности повторного нанесения покрытия

• Повышение твердости поверхности

Ниже приводятся описание 5 типов порошковых покрытий термического затвердевания и сравнение их основных характеристик.

Порошки из эпоксидной смолы: Используя в качестве компонента порошки из эпоксидной смолы, можно разработать такую формулу, которая обеспечит высокую степень глянцевитости гладкости покрытия, отличные характеристики по адгезии, гибкости и твердости, а также стойкость к химическому воздействию и к растворителям. Основными недостатками являются низкая тепло - и светоустойчивость, а также выраженная тенденция желтеть при повышении температуры и под воздействием рассеянного дневного света.

Акриловые порошки: широко используются при нанесении покрытий на поверхности; имеют хорошую степень сохранения таких характеристик, как глянец и цвет, под воздействием внешних раздражителей, а также обладают стойкостью по отношению к тепловому воздействию и щелочным средам.

Порошки из сложного полиэфира: Общие характеристики могут по отдельным позициям совпадать с характеристиками порошков из эпоксидной и акриловой смол. Такие порошки обладают высокой прочностью и высокой устойчивостью к пожелтению под воздействием ультрафиолетового света. Большая часть покрытий, имеющихся на зданиях в настоящее время, основана на линейных полиэфирах, структурированных с помощью TGIC. На сегодняшний день, современные полиэфирные порошки не содержат TGIC.

Гибридные порошки с содержанием эпоксидной и полиэфирной смол: По происхождению это порошки и эпоксидной смолы, которые содержат в качестве компонента большую часть (иногда более 50%) специальной полиэфирной смолы. Свойства таких гибридов напоминают свойства порошков и эпоксидной смолы; однако, их дополнительным преимуществом является повышенная стойкость к пожелтению в результате пересушки и улучшенная способность переносить погодные условия. В настоящее время гибридные порошки считаются основой отрасли порошковых покрытий.

Полиуретановые порошки: обладают ровным набором хороших физических и химических характеристик, а также обеспечивают хорошую прочность внешней стороны. Влияние распределения размера частиц на характеристики декоративного порошка термического затвердевания в процессе нанесения покрытия - Основа, на которую наносится покрытие, а также в большой степени размер частиц порошка оказывают воздействие приблизительно на 12 операций процесса нанесения порошка. По своему исходному состоянию воздействие на порошок может оказать только компания, производящая порошок.

Наиболее чувствительными операциями процесса нанесения порошка являются следующие:

1) Транспортировка порошка

2) Электростатическая зарядка частиц порошка и проникновение в клетку Фарадея

3) Формирование в окружающем воздушном пространстве однородного порошкового облака

4) Осаждение и скорость нарастания слоя порошка на основе

5) Эффективность переноса

Нанесение порошков термического затвердевания осуществляется электростатически, поэтому частицы порошка должны обладать, способностью заряжаться в электростатическом поле или посредством статической (фрикционной) зарядки Трибо (Tribo). Такой заряд должен обладать достаточной силой для того, чтобы притягивать адекватные частицы к поверхности и кромкам основы. Однако, осаждение порошка не должно приводить к возникновению изоляции, препятствующей нарастанию необходимого слоя покрытия.

Подвижность порошка должна соответствовать всем требованиям по внутренней и внешней транспортировке. В значительной степени сыпучесть порошка определяется размером частиц. Такая подвижность зависит не только от порошкового материала, но и от формы и размера частиц.  Чтобы добиться формирования гладкой, непористой пленки, необходимо до расплавления и структурирования в печи обеспечить максимально возможное уплотнение на поверхности основы осажденного в процессе нанесения порошка. В результате степень усадки и формирования пустот, пузырей и "апельсиновой корки" будет минимальной.В результате уплотнения однородных сфер образуются пустые места, доля которых может достигать 48%. Однако, порошки термического затвердевания состоят из неправильных частиц разнообразной формы, размера и РРЧ. Когда эти частицы порошка осаждаются в слой, объем пустого пространства будет еще большим. Поэтому, толщина слоя порошка перед расплавлением и структурированием может превышать фактическую толщину окончательного слоя покрытия после затвердевания в 3-7 раз.

В настоящее время не существует технологии уменьшения доли пустого объема в осажденном слое, используя существующие методы. Однако, использование частиц меньшего размера и меньшего масштаба РРЧ, как правило, облегчает процесс получения более гладкого слоя покрытия. К сожалению, применение этих меньших по размеру частиц чрезвычайно затруднительно.

Очень важными критериями получения гладкого слоя покрытия при сохранении адекватного охвата кромок являются скорость затвердевания порошка по показателю "расплавление - расплывание" и размер частиц.

Большое значение в деле обеспечения качества материала для порошкового покрытия имеют отбор типа и сорта исходных материалов и их использование в процессе разработки формулы. Так же, как и форма и размер частиц порошка и РРЧ, эти факторы оказывают воздействие на качество, внешний вид и рабочие показатели слоя порошкового покрытия после нанесения на основу.

Компания "Akzo Nobel" имеет возможности для оказания помощи фирмам, специализирующимся на нанесении порошковых покрытий, и производителям оборудования в деле выбора наиболее оптимальных материалов для порошковых покрытий.