Свойства порошковых лакокрасочных материалов
Среди характеристик порошковых лаков и красок, обуславливающих условия формирования и свойства покрытий наиболее значимыми являются:
- дисперсионный состав;
- сыпучесть;
- насыпная плотность.
Размер частиц промышленных порошковых красок составляет 5-350 мкм, то есть эти краски полидисперсны. Дисперсность зачастую предопределяет выбор способа нанесения красок на поверхность, например порошки с диаметром частиц до 100 мкм наносят электростатическим напылением или «в облаке» заряженных частиц, а покрытия из грубодисперсных порошков, обладающих меньшей слеживаемостью и которые легче псевдоожижаются, формируют в аппаратах кипящего слоя. Следует отметить, что более грубодисперсные порошки образуют и более толстые покрытия.
Важную роль играет и полидисперсность красок. Так, полидисперсные порошки склонны к сепарации и пылению в процессе перевода их в аэрозольное состояние. Наличие же крупных частиц и агрегатов приводит к появлению дефектов покрытия: «шагрени» (волнистость), кратеров и т. д.
С дисперсностью связана удельная поверхность порошковых тел Sуд. (10-100 м2/г):
Sуд. = A/(r0×r), (4.8)
Где А - константа, зависящая от степени полидисперсности и формы частиц порошка;
r0 – средний радиус частиц;
r - плотность порошкового материала.
Являясь своеобразной мерой поверхностной энергии, удельная поверхность во многом определяет скорость слияния частиц и в целом продолжительность формирования покрытий.
Сыпучесть Зависит от степени взаимодействия между частицами и часто оценивается по коэффициенту внутреннего трения m - функции угла естественного откоса a свободно насыпанного порошка:
M = tga (4.9)
И для большинства порошковых красок m=0,7¸1,0 (a = 35¸45°).
Сыпучесть зависит от дисперсности порошков, степени изометричности их частиц, влажности, температуры. Ее можно улучшить путем введения в краску целевых компонентов: аэросила, пирогенного кремнезема и др. Для создания более качественных покрытий лучше использовать более сыпучие порошки с меньшими значениями m, поскольку они легче псевдоожижаются, равномернее осаждаются на поверхности при любых способах нанесения и образуют более качественные покрытия по декоративности и сплошности.
Насыпная плотность - это масса свободно насыпанного порошка в единице объема
Rнас. = m/V, (4.10)
Где m - масса порошка, кг;
V - объем порошка, м3.
Для промышленных порошковых красок насыпная плотность составляет 200-800 кг/м3 и зависит от состава красок (у пигментированных материалов rнас. имеет более высокие значения по сравнению с непигментированными), формы частиц, степени их полидисперсности.
Относительная плотность rотн. - отношение насыпной плотности к истинной плотности характеризует порозность материала. Для многих лаков и красок rотн. =20¸50%, то есть твердое вещество (дисперсная фаза) в них составляет менее 0,2-0,5 объема. Рыхлые порошки (с малыми значениями rнас. и rотн.) не технологичны, поэтому перед их нанесением часто проводят операции по повышению плотности. Так, фторопластовые составы нагревают при температуре, близкой к температуре потери прочности (температура начала деструкции материала). При этом частицы укрупняются, их форма выравнивается и rнас. возрастает в 1,5-2 раза.
Дисперсионный состав красок определяют с помощью ситового анализа, микроскопии, седиментационной турбодиметрии. Сыпучесть определяют на приборах, принцип действия которых основан на скорости истечения порошка через сопло, фиксации углов откоса, ссыпания, обрушения, насыпную плотность оценивают с помощью прибора - волюмометра и соответствующего набора тарированных стаканчиков.
Рассмотренные показатели не в полной мере исчерпывают все свойства порошковых и жидких красок, влияющих на технологический процесс получения покрытий. Так, при использовании жидких лаков и красок большое значение часто имеют цвет и сорность, однородность, содержание сухого вещества, стабильность при хранении, электрические и многие другие параметры.
Не в меньшей степени разнообразны требования и к порошковым материалам, но они достаточно специфичны для разных групп материалов и будут рассмотрены в других главах учебного пособия.
