Химия и технология лакокрасочных покрытий

СВОЙСТВА ПОРОШКОВЫХ ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Имеется комплекс физико-химических и технологических пока­зателей, по которым оценивают качество порошковых лаков и кра­сок. К первой группе относятся дисперсионный состав, сыпучесть, насыпная плотность, ко второй - способность к псевдоожижению и электризации, время гелеобразования, растекаемость, температура и продолжительность формирования покрытий.

Дисперсионный состав. Все промышленные краски полидис - персны; размер их частиц обычно находится в пределах 5-350 мкм. Дисперсность во многом определяет выбор способа нанесения красок на поверхность; порошки с диаметром частиц до 100 мкм наносят электростатическим распылением или в "облаке" заряженных частиц, из грубодисперсных порошков, которые меньше слеживаются и лег­че псевдоожижаются, покрытия получают в аппаратах кипящего слоя. Более грубодисперсные порошки образуют более толстые по­крытия, соответственно, больше их расход.

Важное значение имеет и характеристика полидисперсности кра­сок. Полидисперсные порошки склонны к сепарации и пылению при переводе их в аэрозольное состояние. Присутствие крупных частиц и агрегатов служит причиной дефектов покрытия: "шагрени" (волни­стость), кратеров и др.

С дисперсностью непосредственно связано одно из важных свойств порошковых тел - их Удельная поверхность 5УД (она обычно находится в пределах 10-100 м2/г):

5Уд = АЧг0р),

Где А - константа, зависящая от степени полидисперсности и формы частиц порошка; г0 - средний радиус частиц; р - плотность порошкового материала.

Будучи своеобразной мерой поверхностной энергии, удельная поверхность во многом определяет скорость слияния частиц и в це­лом продолжительность формирования покрытий.

Для определения дисперсионного (или гранулометрического) со­става порошковых красок служат лазерные микроанализаторы БК 7000Б, Микро-сайзер 201С и др. Возможно применение ситового ана­лиза, микроскопического и седиментационного методов. Результаты определений чаще всего представляют в виде дифференциальной или интегральной кривой распределения (рис. 1.6).

Сыпучесть. К Порошковым краскам предъявляются определен­ные требования в отношении сыпучести, которая зависит от степени взаимодействия между частицами и нередко оценивается по коэф­фициенту внутреннего трения ц - функции угла естественного отко­са а свободно насыпанного порошка:

Ц = Х% а.

Для большинства порошковых красок ц = 0,74-1,0 (а = 35-45°).

Сыпучесть зависит от температуры стеклования (Гс) пленкооб - разователя, дисперсности порошков, степени изометричности их час­тиц, влажности и температуры. Она может быть улучшена введением в краску целевых добавок: аэросила, пирогенного кремнезема и др.

Для получения покрытий всегда желательно иметь более сыпучие порошки с меньшими значениями |1. Они легче псевдоожижаются, равномернее осаждаются на поверхности при любых способах нане­сения и образуют более качественные покрытия в отношении деко­ративности и сплошности.

Насыпная плотность. Способность порошковых материалов на­носиться на поверхность в определенной степени зависит от насып­ной плотности рнас (масса свободно насыпанного порошка в единице объема):

Рнас =т/У,

Где Т - масса порошка, кг; V - объем порошка, м

Насыпная плотность промышленных порошковых красок нахо­дится в пределах 200-800 кг/м3. Она зависит от состава красок (пиг­ментированные материалы имеют более высокие значения рпас, чем непигментированные), формы частиц, степени их полидисперсно­сти. Отношение насыпной плотности к истинной плотности - Отно­сительная плотность ротп; она характеризует Порозность материала. Для многих лаков и красок ротп = 20-50 %; иначе говоря, твердое ве­щество (дисперсная фаза) в них составляет не более 0,2-0,5 объема.

Рыхлые порошки, имеющие малые значения ротн и рнас, нетехно­логичны, поэтому перед их нанесением иногда предусматриваются операции по повышению плотности. Например, в случае фторопла­стовых составов проводится нагревание при температуре, близкой к температуре потери прочности (температура, характеризующая на­чало деструкции материала). При этом частицы укрупняются, их форма выравнивается и р11ас увеличивается в 1,5-2 раза.

Время гелеобразования - один из показателей характеристики реакционной способности термореактивных красок. Оценивают вре­мя, за которое материал при заданной температуре (как правило, при
температуре формирования покрытия) переходит в состояние геля. Определение обычно проводят на полимеризационной плите (экс­пресс-метод). Более точным является определение реакционной спо­собности порошковых красок по изменению вязкости расплавов (приборы Канавца, пружинный маятник), а также по тепловым эф­фектам при нагревании (дифференциальный сканирующий калори­метр, дериватограф и др.).

Способность к псевдоожижению и электризации - технологиче­ские показатели порошковых красок, определяющие их пригодность для нанесения в состоянии аэрозоля. На псевдоожижение порошков влияют многие факторы: форма и размер частиц, влажность, давле­ние подаваемого воздуха, конструктивные особенности ванны.

Способность порошковых красок заряжаться в поле высокого напряжения и осаждаться на изделиях зависит в равной степени как от типа краски (определяющее влияние оказывают электрические свойства материала частиц - удельное объемное сопротивление и диэлектрическая постоянная), так и аппаратуры (тип краскораспы­лителя, способ зарядки частиц, качество заземления).

Способность красок к псевдоожижению оценивают визуально по характеру "кипения" порошка в ванне кипящего слоя, по коэффици­енту псевдоожижения или расширения слоя. Последний должен быть не менее 1,3.

Мерой электризации порошковых составов служит средний удельный массовый заряд частиц дш, представляющий собой отно­шение общего заряда частиц Q к массе порошка га:

Цт = ц! т.

Оптимальное значение Qm, при котором краска удовлетворитель­но осаждается на поверхности, лежит в пределах 0,3-3,5 мкКл/г.

При нанесении красок способом электростатического распыления косвенной характеристикой электризации порошка могут служить коэффициенты электроосаждения К<к и предельной степени осажде­ния КПр. Первый представляет собой отношение (в %) массы осевшего на изделие порошка га к массе распыленного М за время нанесения т:

Кос=(т/М- т) • 100.

Второй характеризует предельное количество порошка Т (в г/м2), которое может удержаться на единице поверхности изделия Р при од­нократном нанесении:

-КпР - т!¥.

Приемлемыми считаются показатели осаждения Кос > 60 % и /Спр > 150 г/м2. Существуют соответствующие приборы и методы оп­ределения указанных показателей.