Успех порошковых покрытий в последние десятилетия можно объяснить рядом преимуществ данной технологии по сравнению с традиционными органорастворимыми системами и другими новыми технологиями, такими как высоконаполненные покрытия и составы на водной основе, включая отсутствие выбросов ЛОС, минимальную потерю материала (возможно повторное использование излишне распыленного материала) и отсутствие жидких отходов.
Порошковые покрытия используются как в помещениях, так и на открытом воздухе и позволяют получить уровень блеска в очень широком диапазоне (от высокоблестящей поверхности до блеска на уровне шелка или яичной скорлупы, или полностью матовой поверхности). В целом, помимо прочего, уровень блеска зависит от толщины покрытия и содержания наполнителей.
Помимо содержания, уровень блеска напрямую зависит от формы и размера частиц, а также распределения частиц наполнителя по размеру.
Максимальный (D97) и средний размер частиц (D50) обычно используются для определения характеристики распределения частиц наполнителя по размеру.
При наружном применении в качестве химически инертных функциональных наполнителей используют осажденный сульфат бария, натуральный сульфат бария (барит) и гидроксид алюминия. Для получения высокого уровня блеска используют наполнители с частицами очень маленького размера. Чем больше размер частиц, тем ниже уровень блеска. Если требуется получить полностью матовую отделку, роль наполнителей становится меньше, но все еще важна.
Полностью матовую отделку можно получить сочетанием несмешивающихся связующих, но точная регулировка уровня блеска по-прежнему выполняется с помощью наполнителей (например, сульфата бария и гидроксида алюминия) и воска.
Однако у воска есть свои недостатки. Помимо высокой стоимости, могут возникать проблемы при обработке и нанесении воска, например, чрезмерное скольжение, плохая совместимость покрытий и слабая адгезия герметиков (если речь идет об оконных рамах). Необходимый уровень блеска и матовую отделку без каких-либо проблем можно получить с помощью более привлекательного с технической и экономической точки зрения способа, используя барит (в различных сочетаниях) и/или гидроксид алюминия (в различных сочетаниях) с определенным распределением частиц по размеру.
Компания Sibelco предлагает продукты Portaryte B и Portafill A, особо чистые, натуральные белые бариты и синтетический гидроксид алюминия с определенным распределением частиц по размеру в соответствии с требованиями клиентов. В таблице 1 представлены основные свойства каждого продукта.
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ
Главным преимуществом сульфата бария является его химическая инертность и очень низкая потребность в связующем, что позволяет получить высокопрочные покрытия с хорошей текучестью и выравнивающей способностью.
Если готовый продукт продают по весу, высокая плотность сульфата бария (4,4 г/см3) по сравнению с другими наполнителями также будет очевидным преимуществом. Однако иногда это является недостатком с точки зрения площади покрываемой поверхности на килограмм порошка. В таких случаях используется гидроксид алюминия с плотностью 2,4 г/см3. К тому же, по сравнению с сульфатом бария, гидроксид алюминия обеспечивает значительно более высокую устойчивость к образованию пятен от воды и выцветанию.
Плотность также является важным параметром при замене сульфата бария на гидроксид алюминия, и наоборот. Следует помнить, что от этого зависит не только плотность краски, но и относительный объем наполнителя в составе.
Из-за изменения объема наполнителя объемная концентрация пигмента в краске меняется, когда сульфат бария заменяют на гидроксид алюминия по весу. В зависимости от масштабов изменения, объемная концентрация пигмента может приблизиться к критической или даже превысить ее. В последнем случае неизбежно ухудшение характеристик покрытия при отверждении (например, коррозионной стойкости, уровня блеска). Поэтому заменять сульфат бария на гидроксид алюминия всегда нужно по объему, а не по весу.
ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ
Как уже отмечалось ранее, распределение частиц наполнителя по размеру может использоваться для регулировки уровня блеска покрытия. При сравнении наполнителей с одинаковым составом и произведенных одним и тем же способом справедливы следующие утверждения:
- чем более мелкозернистый продукт (чем меньше D97 и D50), тем выше уровень блеска, который можно получить;
- чем более крупнозернистый продукт (чем больше D97 и D50), тем ниже уровень блеска, который можно получить.
В таблице 2 представлены различные марки Portaryte B и Portafill A, имеющиеся в продаже.
Как Portaryte B40/10, так и недавно разработанный Portafill A25/10, производятся с помощью разных методов обработки, что обеспечивает оптимизированный гранулометрический состав.
Используя эти продукты, можно добиться значительно более низкого уровня блеска, чем можно было ожидать, исходя из данных о распределении частиц по размеру. По сравнению с другими нашими продуктами Portaryte B40/10 и Portafill A25/10 позволяют специалистам обеспечить более низкий уровень блеска или аналогичный уровень блеска при сниженном содержании наполнителя; а также уменьшить содержание воска и все равно добиваться столь же низкого уровня блеска, устраняя недостатки использования воска, включая чрезмерное скольжение, плохую совместимость покрытий, слабую адгезию герметиков (если речь идет об оконных рамах) и большие затраты.
Помимо упомянутых выше преимуществ, Portafill A25/10 позволяет увеличить производительность экструдера, поскольку A25/10 обладает повышенной текучестью, что ускоряет подачу из загрузочного бункера; а также оптимизировать время нахождения в экструдере, снижая риск преждевременной полимеризации и образования комков внутри экструдера.
ИСПЫТАНИЯ
Было проведено два исследования с полиэфирными порошковыми покрытиями, чтобы продемонстрировать универсальность концепции распределения частиц по размеру при регулировке уровня блеска.
Сравнение разных марок Portaryte B в полиэфирном верхнем слое.
Составы, представленные в таблице 3, оценивали по внешнему виду. После нанесения и отверждения измеряли уровень блеска под углом 60°. Результаты, представленные на рисунке 1, показывают, что Portaryte B3 обеспечивает самый высокий уровень блеска, сопоставимый с показателями осажденных составов (Blanc Fixe). Чем более крупнозернистый материал (чем больше D97), тем ниже уровень блеска.
Рисунок 1. Уровень блеска при использовании разных марок Portaryte B в полиэфирном верхнем покрытии
Portaryte B40/10 обеспечивает дополнительное снижение блеска. Это обусловлено оптимизированным распределением частиц по размеру.
Сравнение разных марок Portafill A в полиэфирном верхнем слое.
Аналогичный эксперимент провели с Portafill A, используя тот же объем Portafill A, что и Portaryte B в предыдущем эксперименте. В таблице 4 представлены составы, которые оценивали по внешнему виду.
После нанесения и отверждения измеряли уровень блеска под углом 60°. Результаты, представленные на рисунке 2, показывают, что Portafill A7 позволяет использовать гидроксид алюминия от компании Sibelco, когда требуется высокий уровень блеска. Его уровень блеска приближается к показателю, полученному при использовании самого мелкодисперсного барита, Portaryte B3.
Рисунок 2. Уровень блеска при использовании разных марок Portafill A в полиэфирном верхнем покрытии.
С другой стороны, Portafill A25/10 позволяет снизить уровень на 6 единиц блеска (-8%) по сравнению с Portafill A40, несмотря на несколько меньшее значение D97. Также в этом случае, как и с Portaryte B40/10, специально оптимизированное распределение частиц по размеру крайне важно для достижения улучшенных характеристик.
—
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Использование баритов — это проверенный метод точного контроля блеска в диапазоне от высокого до среднего уровня. Portaryte B40/10 обеспечивает наилучшее сочетание матовости и общих характеристик. Низкий уровень блеска достигается без использования матирующего воска со всеми его недостатками, такими как маслянистая и скользкая поверхность, неравномерный блеск, слабая адгезия и проблемы с совместимостью покрытий. Portaryte B3 – это самая эффективная марка на основе барита на сегодняшний день, если требуется высокий уровень блеска.
Гидроксид алюминия выбирают для регулировки блеска, если относительная высокая плотность барита нежелательна или, когда требуется повышенная стойкость покрытия к образованию пятен от капель воды. Portafill A7 — самый мелкодисперсный продукт в ассортименте продукции на основе гидроксида алюминия от компании Sibelco, а значит, он обеспечивает самый высокий уровень блеска. Portafill A25/10 подходит для достижения наибольшей матовости. Он позволяет специалистам:
- получить низкий уровень блеска;
- получить аналогичный уровень блеска при меньшем содержании наполнителя;
- сократить содержание воска и все равно обеспечить такой же низкий уровень блеска, избегая проблем с воском, включая чрезмерное скольжение, плохую совместимость покрытий, слабую адгезию герметиков (если речь идет об оконных рамах) и большие затраты;
- увеличить производительность экструдера, поскольку A25/10 обладает повышенной текучестью, что ускоряет подачу из загрузочного бункера;
- оптимизировать время нахождения в экструдере, снижая риск преждевременной полимеризации и образования комков внутри экструдера.
Уильям Мертенс, компания S.C.R. Sibelco NV, Антверпен, Бельгия
