Введение: уникальная химия «безрастворительных сухих» рецептур порошковых покрытий
Основное отличие порошковых красок от жидких все компоненты (смола/отвердитель/пигмент/наполнитель/вспомогательные вещества) являются твердыми порошками
—— после смешивания происходит расплавление и совмещение в двушнековом экструдере при >110°C
—— охлаждение —— измельчение —— классификация —— упаковка —— это процесс без участия какого-либо растворителя
«сухой» метод производства. Главная проблема при разработке рецептуры заключается в том, что при температуре экструзии (>110-130°C) — смола и отвердитель не должны вступать в предварительную реакцию (Pre-reaction)
—— иначе время желатинизации (Gel Time) порошка сокращается —— при запекании у клиента недостаточно времени для растекания —— апельсиновая корка на покрытии —— или даже порошок при хранении «слеживается» (предреакция при хранении). «латентность» (Latency) отвердителя — не реагирует при температуре экструзии / реагирует при температуре запекания (>160°C) — это «первостепенный фактор» при разработке рецептуры порошковых красок
.
I. Химия отверждения и технологические параметры четырёх основных порошковых систем
| Система | Отвердитель | Температура отверждения×время | Время гелеобразования (с/180°C) | Горизонтальное растекание (мм) | Атмосферостойкость на открытом воздухе (годы) |
|---|---|---|---|---|---|
| Эпоксидная/дициандиамид | Дициандиамид (DICY/тпл 210°C/не плавится/диспергируется) | 180°C×15мин | 120-300 | 25-45 | 0 (в помещении/меление) |
| Полиэфир/TGIC | TGIC (триглицидилизоцианурат/эпоксидная функциональность 3) | 180-200°C×12-15мин | 90-200 | 20-40 | 5-10 |
| Полиэфир/HAA (Primid) | HAA (β-гидроксиалкиламид/четыре группы OH) | 160-180°C×10-15мин | 60-150 | 20-35 | 5-10 |
| PU (блокированный IPDI) | Блокированный IPDI (блокирован ε-капролактамом/деблокирование >160°C) | 180-200°C×15-20мин | 150-300 | 25-40 | 5-10 |
Часто задаваемые вопросы
Q1: Почему вокруг TGIC (изоцианурат) возникли «споры о токсичности» и как HAA/Primid его заменяет?
TGIC — (1) сенсибилизация кожи (при повторном контакте — аллергия) — (2)мутагенность (положительный тест Эймса) — ЕС классифицирует TGIC как мутаген 2 класса (H341) «подозревается в вызывании генетических дефектов»
— (3) глобальная индустрия порошковых красок движется к «отказу от TGIC» по экологическим и оздоровительным причинам — HAA (Primid) — β-гидроксиалкиламид — (a) безопасен — тест Эймса отрицательный — нет мутагенности; (b) четыре OH-группы HAA реагируют с COOH полиэфира — сложноэфирная сшивка — побочный продукт отверждения — вода (не газ / без образования пузырьков) — блеск покрытия лучше, чем у TGIC (>90 GU против >80 GU). Но температура отверждения HAA ниже, чем у TGIC (>160°C против >180°C) — это означает, что система HAA несколько уступает TGIC по стабильности при хранении
(при хранении HAA выше >30°C медленная сложноэфирная реакция OH+COOH — время желатинизации порошка сокращается — срок хранения снижается с >12 мес у TGIC до >6-9 мес у HAA)
.
Q2: Время гелеобразования (Gel Time) и горизонтальное растекание (Flow) — почему это два важнейших технологических параметра порошковых красок?
Время гелеобразования — время от плавления порошка (>110°C) до гелеобразования (потери текучести) — (1) слишком короткое (<60с) — после плавления не успевает выровняться
— границы частиц порошка на поверхности покрытия не полностью сплавились — шероховатое покрытие (апельсиновая корка/шероховатость); (2) слишком длинное (>300с) — после плавления чрезмерное растекание — на вертикальных поверхностях образуется «подтёк»
— скопление по краям покрытия — оптимальный диапазон времени гелеобразования — 60–300с (180°C)
— регулируется изменением количества отвердителя/катализатора/температуры экструзии. Горизонтальное растекание — расстояние растекания порошка на наклонной поверхности (ISO 8130-11/угол 65°/180°C) в мм — отражает «текучесть» расплава порошка
— >25мм = хорошо — <20мм = плохо (недостаточное растекание — апельсиновая корка).
Q3: Как распознать «пережог» (Over-curing) и «недожог» (Under-curing) порошкового покрытия?
Пережог — (1) пожелтение покрытия (Δb>3)
— термическая деградация смолы/отвердителя; (2) тест на время желатинизации
— покрытие после запекания — повторный нагрев — желатинизации не происходит — это означает, что отверждение >95% — признак пережога — обычно происходит в «горячей зоне» печи (PMT>цель>+15°C). Недожог — (1) тест на протирку МЕК (>50 раз — проявляется основа) — неполное отверждение; (2) остаточный экзотермический пик DSC
— при >180°C на кривой DSC появляется экзотермический пик (доотверждение непрореагировавшей смолы/отвердителя)
— остаточное тепловыделение >10% от общего тепловыделения — недожог.
Q4: Почему «стабильность при хранении» порошковых красок — это «окончательное испытание» рецептуры?
Хранение порошковых красок при >30°C — медленная твердофазная реакция смолы+отвердителя (твердое-твердое/диффузионно-контролируемая)
— время гелеобразования со временем хранения — (1) линейно сокращается (>1-2 с/день) —
Путь порошка от «новый порошок — оборот — хранение — доставка — использование клиентом» обычно >3-6 месяцев — время гелеобразования с исходного >200 с снижается до >120-150 с — всё ещё в диапазоне «пригодно к использованию». Но если температура хранения >35°C — порошок в течение >2-3 месяцев «слеживается» (время гелеобразования 30°C) для порошковых красок — не роскошь, а гарантия качества.
См. также / Похожие материалы
Резюме
Четыре основные системы порошковых красок — эпоксидная/дициандиамид (для помещений), полиэфирная/TGIC (атмосферостойкая/дискуссии о токсичности), полиэфирная/HAA (Primid/безопасная альтернатива) и PU на основе блокированного IPDI — существенно различаются по выбору отвердителя, временем гелеобразования и свойствам растекания. Переход от TGIC к HAA является ключевым трендом оздоровления отрасли. Кэсинь Новые Материалы предоставляет клиентам полную техническую поддержку по рецептурам порошковых красок и оптимизации технологических процессов.