مقدمة: الكيمياء الفريدة لتركيبة طلاء المسحوق “الجاف الخالي من المذيبات”
الفرق الأكبر بين الطلاء المسحوقي والطلاء السائل هو أن جميع المكونات (الراتنج/المصلب/الصبغة/المالئ/المواد المساعدة) عبارة عن مساحيق صلبة
—— بعد الخلط تتم الخلط الانصهاري عند >110°م بواسطة م extruder ذي لولبين مزدوجين
—— التبريد—— الطحن—— الفرز—— التعبئة—— وهذه عملية إنتاج بدون أي مذيبات
من نوع ”جاف”. التحدي الأكبر في تصميم التركيبة هو عدم حدوث تفاعل مسبق (Pre-reaction) بين الراتنج والمصلب عند درجة حرارة البثق (>110-130°م)
—— وإلا سينخفض زمن التجيل (Gel Time) للبودرة—— وعدم كفاية وقت التدفق أثناء الخبز لدى العميل—— مما يسبب قشر البرتقال في الطبقة—— أو حتى ”تكتل” البودرة أثناء التخزين (تفاعل مسبق أثناء التخزين). إن “الكامن” (Latency) للمصلب—— عدم التفاعل عند درجة حرارة البثق/التفاعل عند درجة حرارة الخبز (>160°م)—— هو ”الاعتبار الأول” في تصميم تركيبة الطلاء المسحوقي
.
أولاً: الكيمياء التصلبية ومعلمات العملية لأنظمة المساحيق الأربعة الرئيسية
| النظام | مصلب | درجة حرارة المعالجة × الزمن | زمن التجليد (ث/180°م) | التدفق الأفقي (مم) | مقاومة الطقس الخارجية (سنة) |
|---|---|---|---|---|---|
| إيبوكسي/ديسياندياميد | ديسياندياميد (DICY/نقطة انصهار 210°م/غير منصهر/متناثر) | 180°م×15دقيقة | 120-300 | 25-45 | 0 (داخلي/تفتت) |
| بوليستر/TGIC | TGIC (إيزوسيانورات ثلاثي الجليسيديل/درجة وظيفية إيبوكسية 3) | 180-200°م×12-15دقيقة | 90-200 | 20-40 | 5-10 |
| بوليستر/HAA (Primid) | HAA (أميد هيدروكسي ألكيل β/أربع مجموعات OH) | 160-180°م×10-15دقيقة | 60-150 | 20-35 | 5-10 |
| PU (IPDI محجوب) | IPDI محجوب (محجوب بكابرولاكتام/فك الحجب >160°م) | 180-200°م×15-20دقيقة | 150-300 | 25-40 | 5-10 |
الأسئلة الشائعة
س1: لماذا يثار “الجدل حول سمية” TGIC (إيزوسيانورات) وكيف يحل محله HAA/Primid؟
TGIC——(1) تحسس الجلد (التعرض المتكرر——حساسية)——(2)طفرية جينية (اختبار AMES إيجابي)——صنف الاتحاد الأوروبي TGIC كمواد طافرة من الفئة 2 (H341) “يُشتبه في أنه يسبب عيوباً وراثية”
——(3) “إزالة TGIC” في صناعة الطلاء المسحوق العالمية مدفوعة بالبيئة والصحة——HAA (Primid)——أميد هيدروكسي ألكيل بيتا——(أ) آمن——AMES سلبي——عدم طفرية جينية؛ (ب) مجموعات OH الأربع في HAA تتفاعل مع COOH في البوليستر——تصليب بالاسترة——ناتج التصلب الثانوي هو الماء (غير غازي/لا يشكل فقاعات)——لمعان الطلاء أفضل من TGIC (>90GU مقابل >80GU). لكن درجة حرارة تصلب HAA أقل من TGIC (>160°C مقابل >180°C)——مما يعني أن نظام HAA أدنى قليلاً من TGIC في استقرار التخزين
(الت esterة البطيئة لـ OH+COOH أثناء تخزين HAA عند >30°C——تقصير وقت جلاء المسحوق——تنخفض مدة التخزين من >12 شهر لـ TGIC إلى >6-9 أشهر لـ HAA)
.
س2: زمن التجيل (Gel Time) والانسياب الأفقي (Flow) — لماذا هما أهم معلمتين من معلمات العملية لطلاء المسحوق؟
زمن التجيل — الزمن الذي يستغرقه المسحوق من الانصهار (>110°م) حتى التجيل (فقدان السيولة) — (1) قصير جداً (<60ث) — بعد الانصهار لا يسع الوقت للتسوية
— حدود جزيئات المسحوق على سطح الطبقة لا تندمج بالكامل — سطح الطبقة خشن (قشر البرتقال/خشونة)؛ (2) طويل جداً (>300ث) — بعد الانصهار سيولة مفرطة — حدوث “تقطر” على الأسطح العمودية
— تراكم عند حواف الطبقة — النطاق الأمثل لزمن التجيل — 60-300ث (180°م)
— يتم التحكم به عبر تعديل كمية المصلب/المحفز/درجة حرارة البثق. الانسياب الأفقي — مسافة انسياب المسحوق على سطح مائل (ISO 8130-11/زاوية ميل 65°/180°م) (مم) — يعكس “سيولة” مصهور المسحوق
— >25مم=جيد — <20مم=رديء (تسوية غير كافية — قشر البرتقال).
س3: كيفية التمييز بين “الصلب الزائد” (Over-curing) و”الصلب الناقص” (Under-curing) في الطلاء المسحوق؟
الصلب الزائد——(1) تغير لون الطبقة إلى الأصفر (Δb>3)
——التحلل الحراري للراتنج/المصلب؛ (2) اختبار زمن التجلط
——طبقة مخبوزة——إعادة التسخين——لا تتجلط مجدداً——يشير إلى أن الصلب >95%——مظهر الصلب الزائد——يحدث عادة في “المنطقة الساخنة” للفرن (PMT> الهدف +15°م). الصلب الناقص——(1) اختبار مسح MEK (>50 مرة——ظهور القاعدة)——صلب غير مكتمل؛ (2) ذروة حرارة متبقية في DSC
——عند >180°م——ظهور ذروة حرارية في منحنى DSC (صلب لاحق للراتنج/المصلب غير المتفاعل)
——كمية الحرارة المتبقية >10% من إجمالي الحرارة المنطلقة——صلب ناقص.
س4: لماذا يُعد “استقرار التخزين” للطلاء المسحوق “الاختبار النهائي” للتركيبة؟
تخزين الطلاء المسحوق عند درجة حرارة >30°م — تفاعل صلب بطيء بين الراتنج والمصلب (صلب-صلب/تحكم بالانتشار)
— زمن التجليد يتناقص مع فترة التخزين — (1) تناقص خطي (>1-2 ثانية/يوم) —
رحلة المسحوق من “مسحوق جديد — تداول — تخزين — شحن — استخدام العميل” عادة >3-6 أشهر — زمن التجليد من >200 ثانية مبدئياً — ينخفض إلى >120-150 ثانية — لا يزال ضمن النطاق “القابل للاستخدام”. ولكن إذا كانت درجة حرارة التخزين >35°م — يتكتل المسحوق خلال >2-3 أشهر (زمن التجليد 30°م) ليس رفاهية — بل ضمان للجودة.
قراءات ذات صلة
ملخص
أنظمة المساحيق الأربعة الرئيسية للطلاءات المسحوقية — الإيبوكسي/ثنائي السياناميد (داخلي)، البوليستر/TGIC (مقاوم للطقس/جدل حول السمية)، البوليستر/HAA (Primid/بديل آمن) وPU-IPDI المغلق — تختلف اختلافاً كبيراً في اختيار عامل التصلب، وزمن التجليد، وخصائص التدفق. ويمثل الانتقال من TGIC إلى HAA الاتجاه الأساسي للارتقاء الصحي في الصناعة. توفر شركة كيكسين للمواد الجديدة للعملاء دعمًا تقنيًا شاملاً لتركيبات طلاءات المسحوق وتحسين العمليات.