Порошково-полимерное покрытие

Порошково-полимерное покрытие — это защитно-декоративное покрытие, формируемое на поверхности изделия в результате нанесения сухой полимерной композиции (порошковой краски) с последующим её оплавлением, отверждением и образованием сплошной плёнки. Относится к классу лакокрасочных материалов, но отличается от традиционных жидких красок полным отсутствием растворителей в составе, что обеспечивает высокую экологичность и технологичность процесса.

История

Первые патенты на использование порошковых красок были получены в 1950-х годах в США и Германии. Первоначально технология применялась для изоляции электрических проводов и нанесения покрытий на металлические трубы. В 1960-х годах, с развитием электростатического напыления, метод стал внедряться в промышленности для окраски автомобильных деталей, бытовой техники и металлической мебели. В СССР промышленное освоение порошковой окраски началось в 1970-х годах на предприятиях автомобильной и электротехнической промышленности. К 1990-м годам технология получила массовое распространение в Европе и Северной Америке, а в 2000-х — в России и странах СНГ, где активно вытесняет жидкие краски в серийном производстве.

Классификация

Порошково-полимерные покрытия классифицируются по нескольким признакам.

По типу полимерной основы

• Термопластичные — после отверждения сохраняют способность к повторному плавлению. Основные виды: полиэтилен, поливинилхлорид (ПВХ), полиамид, полипропилен. Отличаются высокой эластичностью и стойкостью к ударам.
• Термореактивные — при отверждении образуют необратимые сшитые структуры. Основные виды: полиэфирные, эпоксидные, полиуретановые, акриловые, гибридные (эпоксидно-полиэфирные). Обеспечивают высокую твёрдость, химическую стойкость и адгезию.

По назначению

• Для внутренних работ — обычно на основе полиэфирных или эпоксидных смол, не содержат компонентов, устойчивых к ультрафиолету.
• Для наружных работ — содержат УФ-стабилизаторы, выдерживают длительное воздействие солнечного света и атмосферных осадков.
• Специальные — антикоррозионные, антистатики, электроизоляционные, термостойкие, текстурированные (шагрень, муар, антик), с эффектом металлик, хамелеон, флуоресцентные.

По способу отверждения

• Конвекционные — отверждаются в печах с горячим воздухом при температуре 160–220 °C.
• Инфракрасные — отверждаются под инфракрасными лампами (для тонкостенных деталей).
• Ультрафиолетовые — отверждаются под действием УФ-излучения (для термочувствительных подложек).

Технологический процесс

Процесс нанесения порошково-полимерного покрытия состоит из нескольких этапов.

1. Подготовка поверхности — обезжиривание, удаление ржавчины и окалины (химическое или механическое), фосфатирование или хроматирование для улучшения адгезии. Для алюминиевых сплавов применяется анодирование.
2. Нанесение порошка — осуществляется в специальной камере напыления с помощью электростатического пистолета (коронарного или трибостатического). Частицы порошка заряжаются и притягиваются к заземлённому изделию. Осаждение происходит за счёт электростатических сил.
3. Полимеризация (отверждение) — изделие помещается в печь, где при температуре 160–220 °C (в зависимости от состава) порошок плавится, растекается и образует сплошную плёнку. Для термореактивных красок одновременно протекает химическая реакция сшивки полимерных цепей.
4. Охлаждение — изделие остывает на воздухе, покрытие затвердевает и приобретает окончательные свойства.

Характеристики и свойства

Порошково-полимерные покрытия обладают рядом преимуществ по сравнению с жидкими красками:

• Экологичность — отсутствие летучих органических растворителей, минимальные выбросы в атмосферу, возможность повторного использования осевшего порошка (коэффициент использования материала до 95–98%).
• Высокая механическая прочность — устойчивость к царапинам, ударам, истиранию. Твёрдость по карандашной шкале достигает 2H–4H.
• Химическая стойкость — устойчивость к действию воды, масел, слабых кислот и щелочей, бытовых моющих средств.
• Атмосферостойкость — срок службы на открытом воздухе для качественных составов составляет 10–15 лет без потери декоративных свойств.
• Толщина покрытия — от 60 до 250 мкм за один слой (против 20–40 мкм у жидких красок), что обеспечивает надёжную защиту от коррозии.
• Декоративные возможности — широкая цветовая палитра (более 5000 оттенков по каталогам RAL, NCS, RR), различные текстуры и эффекты.

Недостатки:

• Высокая температура отверждения (160–220 °C) ограничивает применение для термочувствительных материалов (пластики, дерево, композиты).
• Сложность получения тонких слоёв (менее 50 мкм) и глянцевых покрытий с высоким блеском.
• Трудности при локальном ремонте — требуется перекраска всей детали.
• Высокие первоначальные затраты на оборудование (камера напыления, печь, система рекуперации).

Применение

Порошково-полимерные покрытия широко используются в различных отраслях промышленности:

• Автомобильная промышленность — окраска кузовных деталей, колёсных дисков, подвески, двигателей (внешние элементы).
• Металлообработка — защита и декорирование металлической мебели, профилей, труб, ограждений, ворот, заборов.
• Бытовая техника — корпуса холодильников, стиральных машин, микроволновых печей, пылесосов.
• Электротехника — изоляция проводов, кабельных лотков, распределительных щитов, трансформаторов.
• Строительство — алюминиевые и стальные оконные и дверные профили, фасадные панели, кровельные материалы, элементы ливневой канализации.
• Спорт и отдых — велосипедные рамы, тренажёры, спортивные снаряды, уличная мебель.
• Нефтегазовая отрасль — антикоррозионная защита трубопроводов, арматуры, резервуаров.

Интересные факты

• Первое промышленное применение порошковых красок в СССР было налажено на заводе «АвтоВАЗ» в 1970-х годах для окраски колёсных дисков.
• Современные линии порошковой окраски способны обрабатывать до 1000 деталей в час.
• Коэффициент использования материала в замкнутом цикле (с рекуперацией) достигает 98%, что делает процесс почти безотходным.
• Некоторые термореактивные покрытия выдерживают кратковременный нагрев до 300 °C (например, для выхлопных систем).
• В России производство порошковых красок сосредоточено на предприятиях в Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде, Екатеринбурге и других промышленных центрах.

Источники

• Лакокрасочные материалы и покрытия. Технология и оборудование. Под ред. М. Л. Фридмана. — М.: Химия, 2005.
• Порошковые краски: состав, свойства, применение. — СПб.: Профессия, 2010.
• ГОСТ 30193-94 «Покрытия лакокрасочные. Классификация и обозначения».
• Каталоги производителей порошковых красок (Tiger, AkzoNobel, Pulver, «Полимер-Краска»).
• Технические регламенты Таможенного союза ТР ТС 005/2011 «О безопасности упаковки».