Данный вид покрытий является экологически чистой технологией получения декоративных и защитно-декоративных слоёв, обладающих высоким качеством. Для изготовления покрытий используют порошковые краски, которые наносят на поверхность изделия методом электростатического напыления. Полученные таким образом покрытия отличаются прочностью, долговечностью и эстетичностью. Структура покрытия порошковой краской показана на рис. 1.
Рис. 1. Структура покрытия порошковой краской
Порошковые краски - это твердые сложные композиции, в состав которых входят пленкообразующие смолы, отвердители, наполнители, пигменты и другие добавки. Химические компоненты порошковых составов похожи на состав жидких лакокрасочных средств, но на практике их эксплуатационные свойства и характеристики различаются.
Ключевым моментом является отсутствие жидкой фракции, чем обусловлены:
- снижение требований к хранению и перевозке порошковой краски;
- увеличение срока пригодности;
- отсутствие вредных испарений;
- отсутствие горючих веществ и опасности возгорания.
Основой лучших порошковых красок служат полимеры, обеспечивающие адгезию с поверхностью и плавление порошкового покрытия. Кроме основы, в состав смеси входят:
- наполнители в виде металлических оксидов, например, титановых и алюминиевых;
- пигменты, отвечающие за цветовые характеристики краски;
- пленкообразователи на смоляной основе;
- отвердители для эпоксидки;
- эфиры акриловых смол.
Все составляющие порошковых красок имеют сухую дробную консистенцию, которая отличается сыпучестью и длительным сроком пригодности. Пигмент и наполняющие вещества составляют около 50% от общего состава. В зависимости от типа и характеристик пигмента, краски могут различаться по цвету и текстуре покрытия, степени электризации и адгезионным показателям.
Пигменты, используемые для порошковых составов, идентичны тем, которые используют для традиционных акриловых красок. Их количество и соотношение в композиции определяется типом краски, ее предназначением и итоговым цветом. Цвет отличается не только гаммой, но и глубиной оттенка, наличием или отсутствием металлического блеска, а также текстурой покрытия.
Характеристики порошковой краски
- сыпучесть - краска порошок должна легко рассыпаться, не слеживаясь и не образовывая комков;
- однородность - частицы должны быть одной фракции, чтобы получать одинаковую степень электризации и ложиться тонким ровным слоем на окрашиваемую поверхность;
- стабильность - относительно как физических свойств, так и химического состояния смеси;
- фракция частиц - для нанесения тонкого и однородного слоя частицы краски не должны превышать размера 330 микрон, а оптимальным будет интервал от 50 до 100 микрон;
- впитываемость.
Качественная краска должна противостоять насыщению влагой, оставаясь сухой и сыпучей. Также отличительной особенностью, выделяющей порошковую краску среди разнообразных видов красителей, является технология окраски.
Использование кистей, валиков, а также погружение или обливание красящим составом, для порошковых смесей неприменимы. Порошковая краска наносится методом аэрозольного напыления, а также нанесения струей с помощью специального оборудования, сообщающего частицам красящей смеси электростатический заряд.
Нанесенная такими способами краска образует один тонкий и плотный слой, которого хватает для создания полноценного покрытия, не уступающего привычной жидкой окраске. При полимеризации расплавленные частицы формируют устойчивую пленку, выполняющую как эстетические, так и защитные функции. Та часть порошковой смеси, которая не адгезировала, а осыпалась с поверхности, пригодна для повторного использования.
Порошковые краски различаются свойствами, составом, применением. Но в базу их классификации положен тип пленкообразования, в зависимости от которого порошковые краски делятся на две большие группы: термопластичные и термореактивные.
Термопластичные порошковые краски образуют покрытия за счет расплавления и слияния частиц, без химических реакций. В результате образуется сплошная полимерная пленка, которая после остывания выполняет защитные функции. Пленка из термопластичной краски при повторном нагреве вновь плавится. К этой группе относятся порошковые краски на основе полиэтилена, поливинилхлорида и полиамидов.
Термореактивные порошковые краски формируют покрытия в результате сплавления частиц и последующих химических реакций. Они не плавятся при повторном нагреве и не растворимы. Как правило, покрытия из красок этой группы очень прочные и стойкие. К этой группе относятся порошковые краски на основе эпоксидных и полиэфирных смол, полиуретана, акрилатов.
Применение порошковой краски
Техника применения порошковых смесей кардинально отличается от использования привычных красящих составов. В целом, процесс нанесения краски проще, экономичнее и занимает меньше времени, а достигаемый результат качественнее. Для порошковой покраски существует несколько способов, каждый из которых подбирают в зависимости от типа окрашиваемого изделия и материала.
Промышленное окрашивание предполагает использование покрасочных камер. Там частицы краски получают электростатический заряд и притягиваются к изделию, покрывая его даже в труднодоступных участках. Притяжение позволяет порошковой краске проникнуть в каждую щель и изгиб, формируя однородный слой. После нанесения краски изделия отправляются в термокамеру для полимеризации.
Металлические детали окрашивают с помощью трибостатики - метода, позволяющего наэлектризовать частицы краски без использования источника питания. Частицы получают заряд статического электричества в процессе трения, поэтому исключен электрический контакт металла и оборудования с последующим искрением и возгоранием. В обоих вариантах осыпавшиеся излишки порошковой смеси можно собрать и использовать повторно. Порошковые покрытия, получаемые электростатическими методами
нанесения, как правило, однослойные и ограничены по толщине. Прежде чем пытаться снять эти ограничения, попробуем разобраться, чем они обусловлены.
В классической схеме процесса получения покрытия из порошковых лакокрасочных материалов (ЛКМ) (рис. 2) предусмотрен только один слой покрытия.
Рис. 2. Классическая схема порошковой покраски
Процесс двухслойного нанесения (рис. 3) требует увеличения набора необходимого оборудования автоматических линий, что не всегда возможно и оправданно.
Рис. 3. Схема процесса получения двухслойного покрытия из порошковых ЛКМ
При использовании электростатических методов нанесения, получивших наибольшее
распространение в лакокрасочной промышленности, включается естественный механизм
ограничения толщины слоя порошка. Обусловлен он эффектом обратной ионизации. При нанесении порошковой краски на изделие слоем более 150 мкм суммарный электрический заряд частиц порошка и ионов воздуха на изделии становится слишком большим и вызывает обратный коронный разряд. В результате частицы краски начинают осыпаться с изделия, эффективность осаждения падает, начинает резко увеличиваться количество технологических отходов, появляются дефекты покрытия. Если этими обстоятельствами пренебречь, то покрытие будет с дефектами, некрасивым, а потери порошка и времени неприемлемыми. Предельная толщина порошкового слоя, которую удается сделать на вертикальных поверхностях методами электростатического нанесения, составляет не более 180 микрометров.
Конверсионный слой
При порошковой покраске особое внимание должно уделяться подготовке поверхности стального изделия перед покраской. В ходе процесса предусматривается обязательное формирование на поверхности изделия конверсионного слоя, который бы самостоятельно сопротивлялся возникновению подпленочной коррозии и улучшал адгезию, выполняя тем самым функции грунта. В зависимости от требуемой коррозионной стойкости готового покрытия конверсионный слой может быть получен в результате:
- аморфного фосфатирования;
- кристаллического цинкофосфатирования;
- термодиффузного цинкования;
- горячего цинкования или целого ряда других процессов.
В зависимости от выбранной технологии конверсионный слой будет представлять собой фосфат железа, или фосфат цинка, или металлический цинк, или слой еще какого-либо неорганического материала, образованный на поверхности стали и обладающий защитными, антикоррозионными свойствами.
Как правило, коррозионная стойкость готового покрытия из порошковых ЛКМ обуславливается надежностью именно конверсионного слоя. Довольно сложно реализовать процессы формирования конверсионного слоя в условиях автоматических покрасочных линий. Как правило они закладываются в технологический процесс на этапе проектирования линии после определения ассортимента окрашиваемых изделий и формулирования требований к коррозионной стойкости будущего покрытия.
Способы нанесения порошковой краски
Рис. 4. Нанесение методом коронного разряда
Рис. 5. Нанесение методом трибозаряжения
Рис. 6. Нанесение порошкового ЛКМ на разогретую поверхность трубы
Достоинства порошковой покраски
Простота использования. При окраске деталей порошковой краской нет необходимости следить скрупулезно за вязкостью покрытия и доводить его до определенной величины. Даже распылительное оборудование для порошкового вещества намного проще чистить, чем после жидкой краски.
Скорость. Покрытие затвердевает быстро, поэтому затраты по времени на всю работу невелики. Однослойное порошковое покрытие сушится только один раз, а вот традиционное лакокрасочное - многократно.
Экономичность. Благодаря системе рекуперации красящий состав применяется практически на 98%, что невозможно при другом подходе, где потери лакокрасочного материала могут доходить до 40%. Стоимость порошковой окраски является достаточно низкой, потому что в этой технологии растворитель играет роль только носителя.
Прочность. Подобное покрытие обладает отличными физико-механическими показателями. Толщина самого покрытия составляет 30…250 мкм. Кроме того, покрытие - электроизоляционное, антикоррозийное, устойчивое к растворам щелочей, кислот и органических растворителей.
Экологичность. В краске не используются огнеопасные и токсичные растворители. Подобное окрашивание является полностью безотходным, так как в нем нет лишнего материала, который бы распылялся или оседал, как краска. Условия труда при работе по данной технологии лучше, чем при окраске ядовитой краской.
Долговечность. Даже в самых критических погодных условиях время службы покрытия составляет 50 лет, если вы строго соблюдали всю технологию порошковой покраски.
Декоративность. Порошковая краска имеет широкую цветовую гамму - более 5000 цветов. Порошковой покраской можно сделать машину цвета алюминиевого, золотистого и серебристого металлика, при такой покраске достаточно легко контролировать блеск покрытия.
Недостатки порошковой покраски
В процессе окрашивания деталей для каждого цвета требуется отдельный контейнер. Некоторые сложности при нанесении порошковой краски могут возникнуть при низкой температуре или при окраске объектов нестандартной формы или сборных конструкций.
Таким образом, порошковые краски не являются новинкой на рынке строительных материалов, однако пользоваться большой популярностью они стали именно сейчас, на пике всемирной борьбы экологов против вредных лакокрасочных материалов - их безопасность и экологичность признана во всем мире.
Надеюсь теперь вы разобрались с порошковыми покрытиями, какие типы и какой состав у этих покрытий, какой использовать грунт. Если у вас остались вопросы, можете их задать тут.