Имеются свои достоинства и недостатки высоко– и низко дисперсных порошковых красок. Высокодисперсные порошки быстрее сплавляются, из них легче получаются тонкие покрытия, но в отличие от низко дисперсных порошков они сильнее увлажняются, хуже псевдоожижаются и не всегда равномерно осаждаются на изделиях.
Важное значение имеет гетеродисперсность красок. Независимо от метода нанесения предпочтение следует отдавать порошкам с узким фракционным распределением.
2) Сыпучесть.
Хорошая сыпучесть – одно из необходимых требований к порошковым краскам. Сыпучесть, как известно, зависит от внутреннего трения между частицами и оценивается чаще всего по скорости истечения порошка из отверстий или по углу естественного откоса, который колеблется в пределах 36–45°.
При отсутствии требуемой сыпучести затрудняется нанесение красок; это вынуждает модернизировать аппаратуру, использовать вибрацию и другие средства и во многих случаях ограничивает применение отдельных способов нанесения. При длительном хранении, особенно при повышенных температуре и давлении, возможна агрегация частиц, приводящая к комкованию и слеживанию порошковых красок.
Критериями оценки сыпучести порошков могут служить угол внутреннего трения, скорость высыпания порошка из бункера через отверстие определенного сечения, угол ссыпания, угол обрушения, угол естественного откоса распыляемость и т.д. Угол внутреннего трения наиболее полно характеризует значение сил сцепления между частицами. Его определение основано, на свойстве порошков ограничивать передачу внешнего давления на дно и стенки сосуда, в котором порошок находится. Так, если порошок засыпать в вертикальную трубку, то его вес будет передаваться на основании трубки лишь до определенной высоты столба. Эта предельная высота тем больше, чем выше сыпучесть порошка, т.е. чем меньше силы сцепления между частицами. Отношение предельной высоты столба порошка Н к диаметру Д представляет собой тангенс угла внутреннего трения a: tg a=Н/Д.
3) Гигроскопичность.
Высокая удельная поверхность порошковых красок, составляющая 10–100 мл/г, предопределяет способность их к водопоглащению. Присутствие влаги снижает сыпучесть порошков, приводит к изменению электрических показателей красок, неблагоприятно сказывается на пленкообразовании (возможно поро – и кратерообразование). Поэтому установлены допустимые пределы содержания влаги в порошковых красках: для разных материалов эта цифра колеблется от 0,5 до 3%. Чтобы избежать переувлажнения, следует тщательно контролировать сырье и хранить краски в водонепроницаемой таре в сухих помещениях. Краски с повышенным содержанием влаги можно просушить нагреванием при невысокой температуре (не более 50°С).
4) Насыпная плотность.
Это одна из массовых и объемных характеристик порошковых материалов. Насыпная плотность ?нас – масса свободно насыпного порошка в единице объема, выражаемая в кг/м? (или г/см2):
Pнас=m/V
Где m– масса порошка; V– объем порошка.
Насыпная плотность промышленных порошковых красок находится в пределах от 200 до 800кг/м? (чаще от 380 до 560). Она зависит от состава красок, формы и шероховатости частиц, степени их полидесперсности. Непигментированные составы (лаки) характеризуются меньшей насыпной плотностью, чем пигментированные (краски). С увеличением содержания пигментов и наполнителей и их плотности насыпная плотность красок возрастает.
Этот показатель определяют весовым методом с помощью прибора волюмометра.
5) Способность к псевдоожижению.
Образование кипящего слоя, удовлетворяющего требованиям технологии покрытий, зависит от ряда факторов, из которых важное значение имеют структура и свойства порошкового материала. Сильно увлажненные, мелкодисперсные, рыхлые порошки с углом естественного откоса более 43°, как правило, не кипят при воздействии воздухом или псевдоожижаются с трудом.
Псевдоожижению способствуют укрупнение и выравнивание формы частиц (приближение к шарообразной), уменьшение шероховатости, снижение влажности краски.
Одно из основных преимуществ – отсутствие растворителей. В пленке нанесенной по жидкостной технологии при интенсивном удалении растворителей образуются поры, которые вызывают ухудшение адгезии и преждевременное возникновение подпленочной коррозии. В порошковом покрытии меньше усадка и пористость пленки.
В порошковых красках применяется расширенный ассортимент связующих за счет использования пленкообразующих, не растворимых в растворителях, например, полиэтилена, полиамидов, фторопластов. Это позволяет получить недорогие покрытия с высокой атмосферо и химстойкостью. В порошковой технологии исключены такие сложные операции, как контроль вязкости краски и доводка ее до нужной величины. Порошковые краски поставляются исключительно в сухом, готовом виде, что обеспечивает как экономию, так и большую стабильность качества получаемых покрытий. Достигается значительная экономия на стоимости растворителей, которые в жидких красках играют роль лишь носителей для пленкообразующих веществ. Количество растворителей в жидких лакокрасочных материалах достигает 50%. Дополнительная экономия – сокращение расхода энергии на испарение растворителей и удаление паров из печей достигается при использовании очень экономичных колпаковых и вертикально – конвейерных печей полимеризации.
Процесс нанесения порошковых покрытий имеет ряд эксплуатационных преимуществ. Одно из них – облегченная чистка распылительного оборудования. Удалять сухой порошок значительно проще, чем слои жидкой краски. Время перехода с одного цвета краски на другой в конвейерной линии порошковой окраски занимает от одного часа до одной смены, причем до 95% краски, собранной в процессе очистки оборудования, пригодны для вторичного использования. Порошковая краска, не осевшая на изделие в процессе нанесения, собирается в рекуператоре, при этом она не теряет своих свойств и после просеивания и просушки используется вторично. Порошковая технология вообще характеризуется малыми потерями порошковых красок (1–2%) в отличие от жидких лакокрасочных материалов (до 50%). Порошок при электростатическом нанесении стремится распределиться равномерно по плоским поверхностям изделия и несколько более толстым слоем, что улучшает качество покрытия, на острых углах и краях изделия. Допустимая неравномерность толщины слоя наносимого порошка, не ухудшающая декоративные и защитные свойства покрытия, лежит в очень широком диапазоне от 20 до 200 мкм. Подтеки краски и сморщивание пленки не образуются, что снижает требования к контролю за нанесением порошковых красок и позволяет полностью автоматизировать процесс окраски. При ручной окраске или подкрашивании имеется возможность легкого исправления дефектов покрытия перед полимеризацией. В случае обнаружения дефекта, например прилипшей ворсинки, порошок смахивается кистью или сдувается струей сжатого воздуха и наносится повторно.
2.2 Классификация порошковых лакокрасочных материалов (виды)
Порошковые краски состоят из твердых частиц, которые преобразуются в процессе покраски в пленкообразующую основу и воздуха — среды, которая эти частицы разделяет.
Порошковые лакокрасочные материалы подразделяются на:
Лаки используют там, где по условиям эксплуатации необходимо, чтобы покрытие не закрывало фактуру окрашиваемой поверхности — например, лакирование проводов, некоторых видов пластмасс и т. д.
Выделяют две группы порошковых красок — термопластичные и термореактивные.
Термопластичные краски образуют покрытия без химических превращений, в основном за счет сплавления частиц при нагревании и последующего затвердевания расплавов при охлаждении. Получаемые из них пленки термопластичны и нередко растворимы. Их состав соответствует составу исходного материала.
Термореактивные порошковые краски формируют покрытия в результате сплавления частиц и протекания в расплавленном материале химических реакций. Такие покрытия необратимы, неплавки и нерастворимы. Их химический состав обычно существенно отличается от состава исходных красок.
По объему производства термореактивные краски значительно превосходят термопластичные, они составляют до 80% общего выпуска порошковых ЛКМ.
Выпускаемые краски различаются по цвету (возможны все цвета по RAL).
Классификация по типу пленкообразователя:
По фактуре поверхности покрытия:
· глянцевые,
· матовые,
· «муар»,
· текстурированные,
· «под кожу»,
· «под мрамор»,
· «под гранит»,
· «под золото»,
· с эффектом «металлик»,
· «антик» и т. д.
По назначению:
Порошковые краски различают для наружных и внутренних работ, для защиты труб, для получения химически стойких, антифрикционных, электроизоляционных и других покрытий; общего и функционального назначения.
2.2.1 Порошковые краски на основе термопластичных пленкообразователей.
Термопласты раньше термореактивных пленкообразователей стали применять для получения порошковых красок. Первые упоминания об использовании для этих целей полиамидов относятся к 1939г. В послевоенный период внимание привлекли также другие полимеры - полиэтилен, поливинилхлорид, поливинилбутераль, битумы.