Порошковые лакокрасочные материалы
С середины 50-х годов XX века началось развитие технологий получения и применения порошковых красок (не содержащих растворителей), покрытия на основе которых, обладают высоким комплексом физико-механических и декоративных свойств. В качестве первых порошковых красок применялись материалы на основе термопластичных пленкообразующих, отверждение которых на металле протекало без взаимодействия реакционноспособных функциональных химических групп. К таким пленкообразующим относятся полиолефины, полифторолефины, поливинилхлорид, поливинилацетат, полиамиды и др. Однако, в настоящее время наибольшее применение нашла термореактивная порошковая краска, разработка которой активно велась на протяжении последних трех десятилетий. Полимеризация (отверждение) покрытий на основе термореактивных ЛКМ протекает за счет взаимодействия реакционноспособных функциональных групп полимеров. К термореактивным пленкообразующим относятся полиэфиры, эпоксиды, полиуретаны, гибридные эпокси-полиэфиры и др.
Свое развитие направление по разработке порошковой полимерной краски получило в связи с необходимостью повышения качества защиты изделий, в связи с ужесточением экологических требований, предъявляемых к окрасочным производствам, а именно, к количеству выбросов растворителей, количеству загрязнений в сточных водах и др., а также с целью снижения затрат на основное сырье и рабочую силу по сравнению с окрасочными производствами, использующими жидкие ЛКМ.
Краски порошковые и их основные преимущества:
Отсутствие растворителей в составе порошковой краски не вызывает загрязнение окружающей среды.
В отличие от жидких ЛКМ при применении порошковых красок, не происходит выбросов растворителей в атмосферу. Обычно, выбросы растворителей при использовании жидких ЛКМ составляют до 70% от общего количества использованной краски. Воздух с парами растворителей, улетучивающимися во время окрашивания и сушки, часто не проходит очистку на окрасочных предприятиях, вследствие чего законодательство, принятое во многих странах мира, запретило выброс растворителей в атмосферу. Для очистки воздуха от паров растворителей, при использовании жидких ЛКМ, необходимо устанавливать специальное оборудование (например, систему дожигания), что влечет за собой дополнительные расходы.
В отличие от жидких ЛКМ при применении порошковых красок, не происходит выбросов растворителей в атмосферу. Обычно, выбросы растворителей при использовании жидких ЛКМ составляют до 70% от общего количества использованной краски. Воздух с парами растворителей, улетучивающимися во время окрашивания и сушки, часто не проходит очистку на окрасочных предприятиях, вследствие чего законодательство, принятое во многих странах мира, запретило выброс растворителей в атмосферу. Для очистки воздуха от паров растворителей, при использовании жидких ЛКМ, необходимо устанавливать специальное оборудование (например, систему дожигания), что влечет за собой дополнительные расходы.
Принятию законодательных мер по борьбе с загрязнением атмосферы в Европе уделяется повышенное внимание. Было принято постановление, которое определяет содержание летучих веществ в выбросах. Эти вещества поделены на три класса. Для каждого класса определена максимальная массовая доля веществ в выбрасываемом воздухе, которую превышать категорически запрещено.
Пониженная пожаробезопасность порошковой краски.
Так как в составе порошковых красок отсутствуют растворители, то это существенно снижает риск возникновения пожара, что в свою очередь, дает возможность уменьшить расходы на приобретение дополнительного оборудования на предприятиях, выплату страховок и т. д. Так как порошковые краски не содержат растворителей, и не относятся к классу легковоспламеняемых жидких и горючих веществ (1972), то на них не распространяются правила и постановления, содержащие определенные требования в отношении жидких красок.
Отсутствие сточных вод.
Жидкие ЛКМ обычно наносят в окрасочных камерах с гидрофильтрами (в последнее время появились камеры с сухой системой фильтрации). Не осевшая на окрашиваемое изделие краска улавливается водяной гидрозавесой и переходит в водную эмульсию, которая затем отстаивается в специальной ванне декантации. Краска, всплывшая под действием коагулирующих веществ на поверхность воды, затем собирается и отправляется на участок переработки отходов, вода из ванны сливается и направляется на очистку (можно использовать воду в течение нескольких циклов). По технологии нанесения поршковая краска исключает вышеперечисленные операции.
Так как в составе порошковых красок отсутствуют растворители, то это существенно снижает риск возникновения пожара, что в свою очередь, дает возможность уменьшить расходы на приобретение дополнительного оборудования на предприятиях, выплату страховок и т. д. Так как порошковые краски не содержат растворителей, и не относятся к классу легковоспламеняемых жидких и горючих веществ (1972), то на них не распространяются правила и постановления, содержащие определенные требования в отношении жидких красок.
Отсутствие сточных вод.
Жидкие ЛКМ обычно наносят в окрасочных камерах с гидрофильтрами (в последнее время появились камеры с сухой системой фильтрации). Не осевшая на окрашиваемое изделие краска улавливается водяной гидрозавесой и переходит в водную эмульсию, которая затем отстаивается в специальной ванне декантации. Краска, всплывшая под действием коагулирующих веществ на поверхность воды, затем собирается и отправляется на участок переработки отходов, вода из ванны сливается и направляется на очистку (можно использовать воду в течение нескольких циклов). По технологии нанесения поршковая краска исключает вышеперечисленные операции.
При применении порошковые краски не приводят к загрязнению окружающей среды.
Порошковая краска, не осевшая на изделии, улавливается специальными фильтрами и направляется в цикл рециркуляции (используется повторно). Таким образом, попадание порошковой краски в атмосферу исключается.
Порошковая краска, не осевшая на изделии, улавливается специальными фильтрами и направляется в цикл рециркуляции (используется повторно). Таким образом, попадание порошковой краски в атмосферу исключается.
Порошковая краска практически безопасна для здоровья обслуживающего персонала.
С физиологической точки зрения контакт с порошковыми красками не опасен для здоровья операторов. Так как порошковые краски не содержат растворителей, то они не вызывают раздражения слизистых оболочек носа, рта и горла, что является характерным для жидких красок. Любую жидкую краску, попадающую на кожу оператора, необходимо удалить растворителем, а затем промыть горячей водой с мылом. В крайнем случае, могут понадобиться специальные чистящие средства. При использовании таких средств может возникнуть аллергенная реакция кожного покрова. Попадание порошковой краски на кожу обычно не сопровождается раздражающим действием. Раздражение может возникать только в случаях селективной чувствительности некоторых людей к определенным видам порошковой краски. При попадании порошковой краски на незащищенную кожу необходимо вымыть этот участок с мылом.
С физиологической точки зрения контакт с порошковыми красками не опасен для здоровья операторов. Так как порошковые краски не содержат растворителей, то они не вызывают раздражения слизистых оболочек носа, рта и горла, что является характерным для жидких красок. Любую жидкую краску, попадающую на кожу оператора, необходимо удалить растворителем, а затем промыть горячей водой с мылом. В крайнем случае, могут понадобиться специальные чистящие средства. При использовании таких средств может возникнуть аллергенная реакция кожного покрова. Попадание порошковой краски на кожу обычно не сопровождается раздражающим действием. Раздражение может возникать только в случаях селективной чувствительности некоторых людей к определенным видам порошковой краски. При попадании порошковой краски на незащищенную кожу необходимо вымыть этот участок с мылом.
В последние годы, после того, как были разработаны рецептуры полиэфирных порошковых ЛКМ (краски порошковые полиэфирные), не содержащих в качестве отвердителя триглицидилизоцианурат (TGIC), постоянная дискуссия по проблеме возникновения мутации на генетическом уровне, вызываемая этим соединением, больше не возникает.
Удалось значительно сократить уровень содержания тяжелых металлов в порошковых ЛКМ, в частности, свинца. В настоящее время имеется большой выбор порошковых красок различных оттенков, не содержащих соединения тяжелых металлов.
Более короткий технологический цикл получения покрытий.
Процесс нанесения порошковых красок занимает гораздо меньше времени по сравнению с нанесением жидких ЛКМ. Жидкие ЛКМ перед нанесением необходимо довести до рабочей вязкости путем добавления растворителей. Рабочая вязкость жидких ЛКМ должна соответствовать значению, которое необходимо для нанесения краски тем или иным методом нанесения (пневматическим, электростатическим, HVLP, комбинированным). Для того, чтобы получить покрытие определенной толщины на базе жидких ЛКМ, нужно нанести нескольких слоев краски. Получение покрытий заданной толщины на базе порошковых красок ограничивается однослойным нанесением и отверждением в камере полимеризации. Это позволяет существенно снизить потребность в производственных площадях и сэкономить время технологического цикла окраски.
Процесс нанесения порошковых красок занимает гораздо меньше времени по сравнению с нанесением жидких ЛКМ. Жидкие ЛКМ перед нанесением необходимо довести до рабочей вязкости путем добавления растворителей. Рабочая вязкость жидких ЛКМ должна соответствовать значению, которое необходимо для нанесения краски тем или иным методом нанесения (пневматическим, электростатическим, HVLP, комбинированным). Для того, чтобы получить покрытие определенной толщины на базе жидких ЛКМ, нужно нанести нескольких слоев краски. Получение покрытий заданной толщины на базе порошковых красок ограничивается однослойным нанесением и отверждением в камере полимеризации. Это позволяет существенно снизить потребность в производственных площадях и сэкономить время технологического цикла окраски.
Сокращение энергозатрат.
При получении покрытия заданной толщины на базе жидких ЛКМ требуются промежуточные стадии сушки после нанесения каждого слоя. Когда применяются порошковые краски, покрытие требуемой толщины наносится за один слой, и, таким образом, промежуточные стадии сушки каждого слоя покрытия исключаются из техпроцесса. Также сокращение энергозатрат будет связано с отсутствием необходимости очистки воздуха от паров растворителей (дожигание).
Отсутствие дефектов покрытий, связанных с особенностями нанесения жидких ЛКМ.
При применении жидких ЛКМ нужно точно определить количество растворителя, которое необходимо добавить в краску (в зависимости от метода нанесения), и условия отверждения. Чаще всего, именно неправильная дозировка растворителя и, как следствие, неверно выбранные условия отверждения приводят к появлению дефектов покрытий. В случае применения порошковой краски таких проблем не возникает. И, в связи с этим, покрытия, полученные на основе порошковых красок, отличаются более высокой адгезией и антикоррозионной стойкостью по сравнению с покрытиями, полученными на базе жидких ЛКМ.
При получении покрытия заданной толщины на базе жидких ЛКМ требуются промежуточные стадии сушки после нанесения каждого слоя. Когда применяются порошковые краски, покрытие требуемой толщины наносится за один слой, и, таким образом, промежуточные стадии сушки каждого слоя покрытия исключаются из техпроцесса. Также сокращение энергозатрат будет связано с отсутствием необходимости очистки воздуха от паров растворителей (дожигание).
Отсутствие дефектов покрытий, связанных с особенностями нанесения жидких ЛКМ.
При применении жидких ЛКМ нужно точно определить количество растворителя, которое необходимо добавить в краску (в зависимости от метода нанесения), и условия отверждения. Чаще всего, именно неправильная дозировка растворителя и, как следствие, неверно выбранные условия отверждения приводят к появлению дефектов покрытий. В случае применения порошковой краски таких проблем не возникает. И, в связи с этим, покрытия, полученные на основе порошковых красок, отличаются более высокой адгезией и антикоррозионной стойкостью по сравнению с покрытиями, полученными на базе жидких ЛКМ.
Возможность быстрого нанесения краски на непрокрашенные участки и участки с нарушенным порошковым слоем.
Поврежденные или плохо окрашенные места легко закрашиваются перед операцией отверждения посредством сдувания порошковой краски воздухом с проблемных участков и повторного нанесения слоя.
Поврежденные или плохо окрашенные места легко закрашиваются перед операцией отверждения посредством сдувания порошковой краски воздухом с проблемных участков и повторного нанесения слоя.
Сокращение требований по воздуху: экономичность.
Объем вытяжного воздуха в камере порошкового окрашивения гораздо меньше, чем в окрасочной камере для жидких красок, причем выброс очищенного воздуха осуществляется непосредственно в цех окраски. Это позволяет снизить затраты на общую приточно-вытяжную вентиляцию цеха и, тем самым, уменьшить количество пыли в производственном помещении.
Почти полное использование порошковой краски
(до 95%). Потеря материала при нанесении составляет менее 5%. Собранная (рекуперированная) порошковая краска смешивается с новой заново направляется в цикл окраски. Таким образом, происходит практически полный возврат краски в производственный цикл.
Регулируемая толщина покрытия (пленки).
Впроцессе нанесения порошковых красок можно регулировать толщину слоя, получая более толстое монолитное покрытие при однослойном нанесении, по сравнению с жидкими краскоми. Появление новых рецептур порошковых красок и технологий нанесения
позволило добиться значительного развития в области регулирования толщины покрытий (от толстослойных до тонкослойных).
Широкая цветовая гамма покрытий.
Существует широкая гамма оттенков, цветов и структур покрытий: от матовых до высокоглянцевых, с варьирующейся структурой, включая металлики и специальные эффекты. В зависимости от пленкобразующего, покрытия на базе порошковых ЛКМ обладают не только высоким декоративными характеристиками, но и также высоким комплексом физико-механических свойств и антикоррозионной стойкостью.
Существует широкая гамма оттенков, цветов и структур покрытий: от матовых до высокоглянцевых, с варьирующейся структурой, включая металлики и специальные эффекты. В зависимости от пленкобразующего, покрытия на базе порошковых ЛКМ обладают не только высоким декоративными характеристиками, но и также высоким комплексом физико-механических свойств и антикоррозионной стойкостью.
Быстрый процесс обучения рабочего персонала.
Обучение рабочего персонала обслуживанию оборудования по нанесению и отверждению порошковых красок занимает гораздо меньше времени, чем обучение обслуживанию оборудования по нанесению жидких ЛКМ.
Чтобы гарантировать высокие эксплуатационные свойства порошковых покрытий, такие как антикоррозионная стойкость и атмосферостойкость, необходимо провести подготовку поверхности изделия перед окраской.
Чистка оборудования занимает гораздо меньше времени.
Процесс нанесения порошковых ЛКМ, исходя уже из их агрегатного состояния, гораздо более «чистый», чем процесс нанесения жидких ЛКМ. Камера нанесения порошковых красок после окончания работы или при смене цвета чистится довольно быстро с помощью резинового валика при включенной системе рекуперации. Покрасочные камеры нельзя чистить обычными щетками или сдувать краску с помощью сжатого воздуха. Просыпавшийся из камеры нанесения порошок должен собираться специальным промышленным пылесосом. Конструкция такого пылесоса должна быть взрывобезопасная.
Менее дорогостоящее оборудование для нанесения порошковых красок.
Оборудование для нанесения порошковых красок электростатическим способом (ручное и автоматическое) очень простое в обращении и менее дорогостоящее, чем электростатическое оборудование нанесения жидких ЛКМ. К тому же, для достижения оптимальной толщины покрытия необходимо наносить как минимум два слоя жидкой краски, в то время как при использовании порошковой краски достаточно нанести только один слой.
Порошковые краски поставляются потребителю в готовом к применению виде.
Порошковые краски являются однокомпонентными ЛКМ. При их использовании отпадает необходимость в добавлении растворителей, отвердителей или катализаторов процесса отверждения. Все это позволяет существенно сократить технологический процесс, а именно,процесс подготовки ЛКМ к нанесению - добавление различных реагентов, перемешивание, доведение до рабочей вязкости. Все вышеперечисленные операции необходимы при использовании жидких красок для получения качественного покрытия, что приводит к увеличению длительности технологического процесса.
Более низкая стоимость упаковки окрашенных изделий. При использовании термореактивных порошковых ЛКМ достигается более высокий уровень физическо-механической и химической стойкости покрытий по сравнению с жидкими ЛКМ. Таким образом, это позволяет сократить расходы на дополнительную упаковку при транспортировке окрашенных изделий от поставщика к потребителю для предотвращения механических повреждений покрытий.
Порошковыми красками можно окрашивать различные неметаллические изделия. Например, порошковые краски можно наносить на такие материалы, как стекло, дерево и некоторые термостойкие типы пластмасс, которые способны выдержать высокие температуры. Количество материалов, которые можно окрашивать порошковыми красками, постепенно увеличивается с развитием технологии "Отверждения при низких температурах".
Для хранения порошковых ЛКМ требуется меньше места. По сравнению с жидкими красками для хранения порошковых красок требуется гораздо меньше места, что позволяет экономить складские и производственные площади.
Тем не менее, у термореактивных порошковых ЛКМ имеется ряд недостатков.
Трудно получить тонкопленочные покрытия.
Посравнению с жидкими ЛКМ, при нанесении порошковых красок очень трудно получить тонкопленочные покрытия толщиной менее 25 микрон. Тем не менее, в некоторых случаях целесообразно отдать предпочтение более толстослойному покрытию.
Проблема смены цвета.
Быстрее и легче при окраске менять цвет жидких ЛКМ, чем порошковых, т.к. очистка камеры нанесения и системы фильтрации (частично) не производится. Тем не менее, за последние годы с усовершенствованием окрасочного, рекуперационного и очистительного оборудования удалось значительно сократить время, затрачиваемое на смену цвета при использовании порошковых ЛКМ.
Быстрее и легче при окраске менять цвет жидких ЛКМ, чем порошковых, т.к. очистка камеры нанесения и системы фильтрации (частично) не производится. Тем не менее, за последние годы с усовершенствованием окрасочного, рекуперационного и очистительного оборудования удалось значительно сократить время, затрачиваемое на смену цвета при использовании порошковых ЛКМ.
Порошковые краски не колеруются.
Нельзя получать различные цвета и оттенки при смешении порошковых красок. Тем не менее, это не является особо важным отрицательным фактором, так как большинство потребителей заранее выбирают желаемые цвета и оттенки.
