Полиэфирное покрытие¶

Полиэфирное покрытие — это защитно-декоративное лакокрасочное покрытие, сформированное на основе полиэфирных смол (насыщенных или ненасыщенных), наносимое на поверхность методом порошкового напыления или в жидком виде. Относится к классу термореактивных полимерных покрытий, которые после отверждения образуют прочную, химически стойкую и эластичную плёнку. Полиэфирные покрытия широко применяются в промышленности для окраски металлических изделий, строительных конструкций, бытовой техники, автомобильных деталей и мебели.

¶История

Разработка полиэфирных смол для лакокрасочных материалов началась в середине XX века. Первые промышленные порошковые краски на основе эпоксидных смол появились в 1950-х годах, однако они обладали низкой стойкостью к ультрафиолетовому излучению и желтели на свету. В 1960-х годах учёные компании Shell и других химических концернов синтезировали полиэфирные смолы, которые сочетали хорошую адгезию, эластичность и атмосферостойкость. В 1970-х годах полиэфирные порошковые краски начали активно вытеснять эпоксидные в сегменте окраски архитектурных алюминиевых профилей и фасадов зданий. В СССР и России промышленное освоение полиэфирных покрытий пришлось на 1980-е годы, когда на предприятиях Минавиапрома и Минстройматериалов были внедрены линии порошковой окраски. К 2000-м годам полиэфирные покрытия стали доминирующим типом порошковых красок в мире, занимая около 60-70% рынка порошковых лакокрасочных материалов.

¶Состав и химическая основа

Полиэфирное покрытие формируется из следующих основных компонентов:

Полиэфирная смола — основа, представляющая собой сложный полиэфир (например, полиэтилентерефталат, полибутилентерефталат или их модификации). В порошковых красках используются твёрдые насыщенные полиэфиры с концевыми гидроксильными или карбоксильными группами.
Отвердитель — сшивающий агент, который вступает в реакцию с полиэфиром при нагреве. Для полиэфирных систем применяют триглицидилизоцианурат (TGIC), β-гидроксиалкиламиды (HAA), изоцианаты (блокированные), аминосмолы (меламино-формальдегидные) и другие.
Пигменты — придают цвет и укрывистость. Используются неорганические (диоксид титана, оксиды железа) и органические пигменты.
Наполнители — улучшают механические свойства и снижают стоимость (мел, тальк, барит).
Добавки — модификаторы реологии, антиоксиданты, стабилизаторы УФ-излучения, матирующие агенты, дегазирующие вещества.

В жидких полиэфирных красках (например, эмалях) в качестве растворителей применяют ксилол, сольвент, бутилацетат, а также воду (для водно-дисперсионных систем).

¶Классификация

Полиэфирные покрытия классифицируют по нескольким признакам.

¶По способу нанесения

Порошковые полиэфирные покрытия — наносятся электростатическим напылением сухой смеси, затем отверждаются в печи при 160–200 °C в течение 10–20 минут. Наиболее распространённый тип.
Жидкие полиэфирные покрытия — наносятся распылением, кистью или валиком, отверждаются при комнатной температуре или при нагреве. Используются реже, в основном для ремонта и мелкосерийного производства.

¶По типу отвердителя

С TGIC — обеспечивают высокую атмосферостойкость и механическую прочность, но TGIC токсичен и классифицируется как мутаген. В Европе и России с 2000-х годов ограничен в применении.
С HAA (β-гидроксиалкиламиды) — экологически безопасная альтернатива TGIC, даёт покрытия с хорошей стойкостью к УФ и коррозии.
С изоцианатами — используются для получения глянцевых и эластичных покрытий, часто в автомобильной промышленности.
С аминосмолами — применяются в жидких красках для бытовой техники.

¶По внешнему виду и функциям

Глянцевые (блеск > 80 единиц по Бриллю) — для декоративных элементов.
Матированные (блеск 10–40 единиц) — для фасадов и интерьеров.
Структурные (с эффектом «шагрень», «муар») — скрывают дефекты поверхности.
Антикоррозионные — с повышенным содержанием цинкового порошка или ингибиторов коррозии.
Термостойкие — выдерживают до 200–250 °C.

¶Технология нанесения

Процесс получения полиэфирного покрытия включает несколько этапов:

Подготовка поверхности — очистка от загрязнений, обезжиривание, фосфатирование или хроматирование (для алюминия), пескоструйная обработка. Для порошковой окраски обязательна химическая подготовка.
Нанесение — для порошковых красок используется электростатическое распыление (трибостатическое или коронное), при котором частицы заряжаются и притягиваются к заземлённой детали. Для жидких красок — пневматическое распыление или окунание.
Отверждение — деталь помещается в печь, где при температуре 160–200 °C происходит плавление, растекание и сшивка полимера. Время отверждения зависит от толщины слоя (обычно 50–120 мкм) и состава.
Охлаждение и контроль — после выхода из печи покрытие остывает, проверяется на однородность, адгезию, твёрдость и цвет.

¶Свойства

Полиэфирные покрытия обладают рядом эксплуатационных характеристик:

Высокая адгезия к металлам (сталь, алюминий, оцинковка) — до 4–6 МПа по методу решётчатого надреза.
Стойкость к атмосферным воздействиям — не желтеют и не мелятся под УФ-излучением в течение 5–10 лет (в зависимости от пигментации).
Химическая стойкость — устойчивы к растворам солей, слабым кислотам и щелочам, органическим растворителям.
Механическая прочность — твёрдость по карандашу 2H–4H, эластичность при изгибе до 1–3 мм, ударная прочность до 50–80 кг·см.
Электроизоляционные свойства — удельное поверхностное сопротивление 10¹²–10¹⁴ Ом.
Термостойкость — длительная эксплуатация при -60 до +120 °C, кратковременно до +150 °C.
Экологичность — порошковые покрытия не содержат летучих органических растворителей, что снижает вредные выбросы.

¶Применение

Полиэфирные покрытия используются в различных отраслях промышленности:

Архитектура и строительство — окраска алюминиевых и стальных фасадных панелей, оконных профилей, дверных блоков, кровельных материалов, ограждений, металлоконструкций.
Автомобильная промышленность — покрытие колёсных дисков, деталей подвески, кузовных элементов, бамперов.
Бытовая техника — корпуса холодильников, стиральных машин, микроволновых печей, кондиционеров.
Мебель — окраска металлических каркасов, стульев, столов, стеллажей.
Сельскохозяйственная техника — защита от коррозии корпусов тракторов, комбайнов, сеялок.
Электротехника — изоляция и защита трансформаторов, распределительных щитов, корпусов приборов.
Трубопроводы и нефтегазовое оборудование — антикоррозионная защита труб, арматуры, резервуаров.

¶Преимущества и недостатки

¶Преимущества

Высокая атмосферостойкость и долговечность (до 15–20 лет при правильной подготовке).
Широкий выбор цветов и текстур (включая металлик, перламутр, «хамелеон»).
Экологичность порошкового метода — отсутствие растворителей, минимальные отходы (до 95% утилизации напыляемого материала).
Хорошая механическая прочность и устойчивость к царапинам.
Относительно низкая стоимость по сравнению с эпоксидными или полиуретановыми покрытиями.

¶Недостатки

Требуется высокая температура отверждения (160–200 °C), что ограничивает применение для термочувствительных материалов (пластик, дерево).
Сложность ремонта — повреждённое покрытие трудно восстановить локально, требуется перекраска всей детали.
Ограниченная стойкость к сильным кислотам и щелочам (хуже, чем у эпоксидных покрытий).
Возможность образования дефектов (шагрень, проколы, кратеры) при нарушении технологии.

¶Интересные факты

Полиэфирные покрытия на основе TGIC были запрещены в Европейском союзе с 2007 года для потребительских товаров из-за токсичности, но в промышленности и в России продолжают применяться с ограничениями.
В России крупнейшими производителями полиэфирных порошковых красок являются компании «Полимер-Краски», «ВМП», «Акзо Нобель» (Akzo Nobel), «Тиккурила» (Tikkurila).
Полиэфирные покрытия используются для окраски знаменитых небоскрёбов — например, фасады башен «Москва-Сити» покрыты полиэфирными красками с эффектом металлик.

¶Источники

Лакокрасочные материалы и покрытия. Принципы и применение / под ред. П. Швальбе. — М.: Химия, 1991.
Порошковые краски: технология и применение / В. А. Белый, В. В. Козлов. — М.: Машиностроение, 2005.
ГОСТ 9.410-88. Покрытия порошковые полимерные. Типовые технологические процессы.
Материалы компании Akzo Nobel Powder Coatings (Interpon).
Обзор рынка порошковых красок в России // Химический журнал, 2020, № 4.

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →