Порошковые краски (лакокрасочные материалы)

Порошковые краски – это дисперсные многокомпонентные системы. Роль пленкообразующей основы  в порошковых лакокрасочных материалах играют сами твердые частицы, разделяющиеся воздухом. Порошковые краски (ЛКМ) могут быть пигментированными или не содержать в своем составе пигментов (чаще встречаются  краски первого вида).

Немаловажное значение имеет соблюдение процесса нанесения порошковых красок. Технология порошковой покраски металла делится на три основных этапа:

1.    Обезжиривание и фосфатирование поверхности с целью повышения адгезии и защиты от коррозии.

2.    Покрытие поверхности порошковой краской в камере напыления.

3.    Применение печи полимеризации для оплавления и формирования плёнки с последующим её отвердением.

Основное требование, предъявляемое к порошковым лакокрасочным материалам: способность равномерно распределяться по обрабатываемой поверхности и при отверждении образовывать покрытие с необходимыми свойствами.

В порошковых красках дисперсной средой является воздух, а не растворитель или вода, поэтому данный вид лакокрасочных материалов экономически, технически и экологически более выгоден (по сравнению с традиционными ЛКМ). Если в красках на основе растворителей или воды содержание основного компонента составляет около 50%, то в порошковых материалах эта цифра достигает 100%. Но для их нанесения на поверхность необходимо использовать специальные методы окраски. Порошковые краски – относительно новый материал, поэтому на рынке лакокрасочной продукции представлен небольшой ассортимент.

Различают два основных вида порошковых красок:

- на основе термореактивных полимеров (олигомеров);

- на основе термопластичных полимеров.

Первый вид порошковых ЛКМ выпускается в большем количестве (около 65 – 70%).

В зависимости от того, какой полимер используется для изготовления порошковой краски, их также подразделяют на: эпоксидные, поливинилхлоридные, полиэфирные и т.п.

Выпускаются порошковые краски химически стойкие, атмосферостойкие, для формирования электроизоляционных покрытий и др.  По ГОСТу перед маркировкой порошкового лакокрасочного материала ставится буква «П».

Состав порошковых красок

В состав порошковых красок входят: олигомеры (полимеры), наполнители, пигменты, ускорители отверждения, отвердители, пластификаторы, модификаторы и различные вспомогательные вещества.

Олигомеры (полимеры) – это основа любой порошковой краски, которая и  определяет конечные свойства продукта. Чаще всего для производства порошковых красок используют полимеры (олигомеры) в виде сыпучего порошка, или вещества, которые при измельчении образуют дисперсный порошок. Иногда могут использоваться жидкие олигомеры (например, в качестве модификаторов) или пленкообразователи в твердом виде, которые могут в определенных условиях переходить в вязкотекучее состояние.

Для изготовления порошковых красок необходимо использовать пленкообразователи с определенными свойствами: достаточно низкая вязкость расплавов, оптимальное поверхностное натяжение;  молекулярная масса должна быть в пределах от 1500 до 3000; также необходима определенная температура текучести, плавления, стеклования, степень кристалличности; оптимальное число функциональных групп и т.п.

Наполнители и пигменты в порошковых красках играют такую же роль, как и в жидких составах, например, придают определенный цвет, оттенок, меняют механические, пластические и другие свойства краски или готового покрытия, улучшают защитные свойства и т.п.

Пигменты оказывают большое влияние на основные параметры красок: способность наноситься на поверхность, склонность к электризации, сыпучесть.

В готовой краске количество всех наполнителей и пигментов может колебаться от 5 до 60%. Число сильно зависит от назначения краски, ее цвета и природы используемого олигомера (полимера). Как правило, в порошковых красках используются те же наполнители и пигменты, что и в жидких. Эти вещества могут быть органического или неорганического происхождения. Чтоб укрывистость  покрытия была высокой часто применяют органические пигменты в сочетании с неорганическими.

Часто при изготовлении порошковых красок используют следующие наполнители: каолин, молотую слюду, бланфикс (барит), кварц, кремнезем, тальк и др.

Модификаторы по типу отличаются от основных пленкообразующих добавок. Используют модификаторы для того, чтоб улучшить свойства как самих красящих составов, так и покрытий на их основе. В качестве модификаторов в порошковых красках могут выступать олигомеры, мономеры или полимеры.

Пластификаторы играют в производстве порошковых красок очень важную роль, т.к. без этих веществ невозможно получить из порошкообразной массы качественное покрытие с высокими декоративными и защитными свойствами. Пластификаторы способствуют снижению продолжительности высыхания порошковых лакокрасочных материалов, уменьшают  температуру формирования покрытий, регулируют физико-механические свойства отвержденного слоя.

В качестве пластификаторов могут использоваться твердые или жидкие соединения. Из твердых можно отметить: дифенилфталат, салициловую кислоту, β-нафтол, трифенилфосфат и др. К жидким пластификаторам, которые используют в производстве порошковых красок, относятся: диоктилфталат, пентаэритритовый эфир (также гликолевый) жирных синтетических кислот, дибутилфталат и др.

Отвердители используются в производстве термопревращаемых порошковых лакокрасочных материалов на основе полиуретановых, эпоксидных, полиакрилатных, полиэфирных и некоторых других олигомеров.

Ускорители отверждения применяются вместе  с отвердителями. При этом необходимо учитывать вид используемого пленкообразователя. Ускорителями отверждения служат  комплексы аминов с металлами, соли некоторых металлов (например, Cd, Zn, Hg и др.). Если используется эпоксидная основа, часто используют  ароматические амины, цианамиды, многоосновные кислоты и их ангидриды и др.

Порошковые краски, применяемые в промышленности

П-ЭП-971 – порошковая эпоксидная краска. Выпускается данный лакокрасочный материал всего в двух цветах – красновато-коричневом и сером. Порошковая эпоксидная краска  П-ЭП-971 состоит из гидрированной смеси нескольких компонентов (эпоксидная смола, пигменты, наполнители, отвердители, специальные добавки).

Серая и красно-коричневая порошковые краски П-ЭП-971 обладают одинаковой плотностью – 450 – 600 кг на кубический метр, а угол их естественного откоса не превышает 30°. После высыхания плотность готового покрытия составляет 1200-1400 кг/м³.

По технологии изготовления эпоксидной порошковой краски П-ЭП-971 сначала  подготавливают смолу, далее – смешивают ее с другими составными компонентами. Заключительной стадией приготовления данного лакокрасочного материала является смешение в расплаве в реакторе-смесителе и измельчение (перетирание в тонкодисперсный порошок).

Используют порошковые краски П-ЭП-971 в противокоррозионной защите и в качестве электроизоляционного материала. Состав широко применяется для наружной изоляции трубопроводов (магистралей).

Выпускается порошковая эпоксидная краска П-ЭП-971 в двух вариантах  для каждого цвета (двух марок): А и В.  Марка А наносится на изделия с острыми краями, а марка В – на конструкции без острых кромок.

Срок годности состава  - год с даты производства.

На защищаемую поверхность наносится данная порошковая краска с использованием вибровихревого метода с электростатическим полем или электростатическим способом.

П-ЭП-45 – это тонкодисперсный порошок серого окраса. Данная порошковая краска представляет собой гомогенизированную смесь отвердителя, эпоксидной смолы, наполнителей и пигментов.

При температуре 180°С продолжительность высыхания (отверждения) порошковой краски П-ЭП-45 составляет  около получаса, а при повышении температуры до 200°С время высыхания сокращается до 20 минут.  Угол естественного откоса – до 25°, насыпная плотность без утряски – 520-530 кг/м³. При растяжении прочность пленки не меньше, чем 7 мм, адгезия – около 500 Н/м.

Чаще всего порошковая краска П-ЭП-45  используется для покрытия дисков колес и некоторых других деталей автомобиля. Кроме того, ее можно использовать для окрашивания и других металлических  изделий. На поверхность порошковая краска П-ЭП-45 наносится электростатическими способами (вибровихревым с наложением электростатического поля, в ионизированном облаке, краскораспылителем и т.п.).

Если нанести состав П-ЭП-45 на предварительно фосфатированную поверхность, то образовавшийся защитный слой будет обладать высокой стойкостью к воздействию влажной атмосферы  в гидростате  (около 200 часов), а также  3-% раствора NaCl в камере солевого тумана.