Порошковые краски и технология их применения

В основе популярности технологии порошкового окрашивания лежат не только такие достоинства, как универсальность, способность придать окрашиваемым изделиям привлекательный внешний вид и обеспечить их поверхностям надежную защиту. По сравнению с традиционными красками, порошковые позволяют уменьшить затраты на покраску и снизить вред, наносимый окружающей среде.

Порошковая окраска – это практически чистая с экологической точки зрения и безотходная технология получения высококачественных защитных и защитно-декоративных полимерных покрытий. Она позволяет получить долговечное покрытие с отличными эксплуатационными свойствами на металле, стекле, керамике, некоторых видах пластмасс и многих других материалах.
На сегодняшний день наиболее широко применяются порошковые краски на основе веществ, затвердевающих при воздействии высокой температуры и образующих на поверхности стойкую к внешним воздействиям пленку. Первоначально были созданы эпоксидные, полиэфирные и акриловые порошковые краски, позднее появились эпоксидно-полиэфирные (гибридные).
Чтобы правильно выбрать тип порошковой краски, прежде всего нужно знать, для чего предназначено покрытие, какими свойствами оно должно обладать и в каких условиях будет эксплуатироваться. По назначению различают краски для получения атмосферостойких, химически стойких и электроизоляционных покрытий (другие варианты встречаются гораздо реже).
Также выпускаемые краски различаются по цвету (возможны все оттенки по шкале RAL) и фактуре поверхности покрытия (глянцевые, матовые, «муар», текстурованные, «кожа», «мрамор», «гранит», «золото», «металлик», «антик» и т. д.).
Разнообразие свойств порошковых красок (покрытий) определило области их применения (табл. 1).

Тип порошковой краски	Преимущества	Недостатки	Область применения
Эпоксидная	Высокая адгезия, механическая прочность и химическая стойкость к воздействию влаги, щелочей, алифатических и ароматических углеводородов, смазочных масел, топлива, сырой нефти. Интервал рабочих температур от –60 до +120 °С. Диэлектрические свойства покрытий достаточно высоки	Низкая устойчивость к ультрафиолету и, соответственно, слабая стойкость вне помещений, невысокая термостойкость, склонность к пожелтению при отверждении	Антикоррозионная защита изделий, подвергающихся химическому воздействию, а также используемых внутри помещений: - металлической мебели; - бытового оборудования
Эпоксидно- полиэфирная	Относительно низкая цена и хорошее качество получаемых покрытий. Краски получают комбинированием эпоксидного и полиэфирного олигомера. Покрытия имеют красивый внешний вид, хороший глянец и равномерную окраску, устойчивы к воздействию воды, водных растворов солей, разбавленных щелочей и кислот	По сравнению с эпоксидным покрытием - пониженная стойкость к химреактивам, трудность получения матовых покрытий при низкотемпературном отверждении	Окраска изделий, эксплуатирующихся внутри помещений: - металлической мебели; - осветительного оборудования; - электронагревательных и бытовых приборов; - различной металлической фурнитуры
Полиэфирная	Достаточно высокая стойкость к воздействию атмосферных факторов, светостойкость, механическая и электрическая прочность, повышенная стойкость к истиранию. Улучшают внешний вид изделия благодаря высокой глянцевитости. Удовлетворительная адгезия к металлам	Щелочестойкость и диэлектрические показатели несколько ниже по сравнению с эпоксидными и эпоксидно-полиэфирными красками	Для окраски изделий, подвергающихся постоянному воздействию атмосферных факторов: - фасадных панелей - сельскохозяйственной техники, велосипедов - кондиционеров - других металлических изделий и конструкций, находящихся на открытом воздухе

Таблица 1 - Области применения порошковых красок в зависимости от их типа

ТЕХНОЛОГИЯ НАНЕСЕНИЯ ПОРОШКОВЫХ ПОКРЫТИЙ

Технологический процесс порошковой окраски включает следующие операции:

подготовку поверхности изделия (обезжиривание, удаление загрязнений и окислов, фосфатирование);
нанесение слоя порошковой краски (трибо- и электростатический способы);
формирование пленки покрытия (полимеризация).

Подготовка поверхности в значительной степени определяет коррозионную стойкость окрашенных изделий и, соответственно, долговечность покрытия. Различают механический, химический и химико-механический методы обработки изделия для преобразования поверхности и повышения адгезии. К ним относятся фосфатирование, хроматирование, пассивирование, травление и т.д. (химический метод) либо обработка металла песком в так называемой «пескоструйке» (механический метод). Выбор операций подготовки поверхности перед нанесением порошковой краски в каждом конкретном случае зависит от различных факторов: материала, из которого изготовлено изделие, степени его загрязнения и т. д.
Нанесение порошковой краски производят на заранее заземленную деталь в специальной камере ручными или автоматическими напылителями.
Различают трибостатические и электростатические методы напыления порошковой краски. При трибостатическом способе частицы порошка заряжаются в результате их трения о стенки турбины напылителя, а при электростатическом – от внешнего источника электроэнергии.
Краску наносят в специальной камере, которая улавливает не осевшие на изделие частицы порошковой краски и возвращает их в окрасочный процесс. Это позволяет использовать до 97–98% загруженной в питатель исходной порошковой краски.
После покрытия окрашиваемой детали краской, ее помещают в печь полимеризации. При температуре в печи 140–220°С в течение 5–30 минут происходит полимеризация краски, т. е. превращение ее в твердую пленку, которая равномерно и очень прочно покрывает окрашенную деталь.
Эффективность производства и качество покрытия при порошковом окрашивании зависят от правильности выбранного способа нанесения и полимеризации краски, тщательного соблюдения предписанных технологических режимов. При этом важно не забывать о качественной предварительной подготовке поверхности изделия (поскольку нельзя на все 100% гарантировать качество покрытия, не убедившись в безупречном качестве самого металла основы). Также огромное значение имеет и качество самой порошковой краски, наиболее важными свойствами которой являются дисперсионный состав, сыпучесть, слеживаемость, гигроскопичность, насыпная плотность. Среди технологических характеристик самые важные – способность к псевдоожижению, электризуемость, распыляемость и др.

СРАВНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОРОШКОВЫХ И ТРАДИЦИОННЫХ КРАСОК

Благодаря своим свойствам порошковые покрытия являются очень качественной заменой традиционным лакокрасочным материалам. Наиболее существенное ограничение вытекает из условий технологического режима порошковой окраски: она применяется лишь для изделий, способных выдержать кратковременный нагрев до температуры 140–220°С.
Зато полимерные порошковые покрытия имеют существенные преимущества по сравнению с полученными нанесением жидких красок:

повышенная прочность к механическим воздействиям: ударным – до 100 кг/м, на изгиб – 4–6 мм;
повышенная адгезия (сцепление частиц краски с окрашиваемой поверхностью) – 500 кг/нм;
широкой температурный диапазон работы: от –60°С до +150°С;
широкий диапазон толщины покрытий, наносимых в один слой: от 20 до 500 микрон;
большое разнообразие цветовой гаммы и декоративных свойств.

Кроме того, у технологии применения порошковых красок есть очень большие экономические и экологические преимущества перед жидкой окраской:

отсутствие органических растворителей на этапе окраски и выбросов их паров в атмосферу;
отсутствие необходимости в предварительном нанесении грунта на окрашиваемую поверхность;
снижение общих энергозатрат на производстве на 40–70%;
снижение времени и трудоемкости процесса окраски;
экологическая чистота процесса нанесения покрытий;
безотходный процесс окраски, практически полное использование красок при их нанесении за счет высокой степени рекуперации порошка (до 98%);
улучшение санитарных условий работы обслуживающего персонала;
возможность полной автоматизации процесса окраски.

Отметим, что большинство порошковых красок из-за отсутствия в них растворителя дороже однотипных жидких. Тем не менее, вследствие снижения числа наносимых слоев и сокращения других расходов, окрашивание порошковыми красками обходится дешевле, чем жидкими (табл. 2).

Степень использования, %	Удельный расход, г/м²	^{Площадь окрашивания 1 кг краски, м2}	Условная стоимость краски, у. е.	Стоимость затраченной краски на 1м², у. е.
98	95–110^**	9–10,5	5,0	0,51

Таблица 2 - Характеристики расходов порошковых красок при нанесении покрытий на современных промышленных линиях* (толщина образуемой поверхности 50-60мкм)

Примечания:
*Табличные значения получены опытным путем на линии порошковой окраски EUROIMPIANTI, серия EURO 90 (Италия), при нанесении порошковой краски Beckers (Англия);
**В зависимости от типа краски и метода подготовки поверхности.

К недостаткам порошковой окраски следует отнести:

необходимость капиталовложений в приобретение покрасочной линии;
высокую температуру полимеризации 140–220°С (процесс полимеризации красок, содержащих растворитель, проходит при 70–85°С);
невозможность получения однотонных цветов и оттенков путем смешивания разноцветных порошков.

СИТУАЦИЯ НА РЫНКЕ ПОРОШКОВЫХ КРАСОК

В настоящее время рынок порошковых красок в Украине перенасыщен с точки зрения предложения, и потребителю очень тяжело определиться с выбором поставщика – тем более что «уникальность», «фантастическое качество» и низкий расход обещают все, а в реальности все получается несколько иначе.
Зачастую за низкой ценой скрывается очень плохое качество: иногда предлагается мелкодисперсная фракция краски («отсев»), которая смертельно опасна для здоровья рабочих ввиду невозможности полноценной электризации и рекуперации порошка. Бывает, что краска разбавляется нейтральными добавками (тальк, мел), которые, являясь абразивными веществами, быстро выводят оборудование из строя и портят внешний вид изделия.
Все используемые в настоящее время на территории Украины порошковые краски поставляются из-за рубежа. Наиболее известной на отечественном рынке является продукция фирм INVER (Италия), Polifarb (Польша), Pulver (Турция), а также таких признанных во всем мире лидеров отрасли, как AKZO NOBILE (Австрия), BECKERS (Англия), Tiger (Австрия). Именно их краски мы можем рекомендовать для получения качественных покрытий.
В любом случае, следует всегда помнить, что преимущество порошковой окраски состоит не в дешевизне материала, а в низкой себестоимости одного квадратного метра окрашенной поверхности.