EN
Jak powierzchnie z powłoką proszkową odpierają zadrapania
Rozwój twardości i skrośnie utworzonych struktur termoutwardzalnych
Odporność na zadrapania powłok proszkowych wynika z unikalnego składu chemicznego tych powłok. Powłoki są utwardzane w temperaturze od 180 do 200 stopni Celsjusza przez około 10–20 minut. W wyniku tego procesu zachodzi trwała reakcja chemiczna z łańcuchami polimerowymi, tworząc odporno sieci trójwymiarowych. Dzięki temu powłoki osiągają twardość w zakresie od 3H do 9H według skali twardości ołówkowej ASTM D3363. Twardość ta jest wyższa niż u konwencjonalnych farb ciekłych. Gęste sieci hamują ruch łańcuchów polimerowych. Powłoki nie pozwalają na ślizganie się tych łańcuchów podczas tarcia lub zadrapania. Nawet uderzenia ostro zakończonych przedmiotów nie wywołują ruchu łańcuchów. Powłoki pozostają nietknięte i nie stają się kruche. Wykazano, że powłoki proszkowe wytrzymują siłę zadrapania około dwukrotnie większą niż alternatywne tworzywa termoplastyczne.
Wpływ grubości warstwy, faktury oraz procesu utwardzania na odporność na zadrapania
Odporność na zadrapania zależy od trzech wzajemnie powiązanych parametrów:
Grubość warstwy folii w zakresie 60–120 μm jest optymalna i zapewnia warstwę pośrednią, która zapobiega odsłonięciu podłoża w wyniku zadrapań.
Powierzchnie teksturowane pozwalają na rozproszenie energii uderzenia w obrębie tekstury, co zmniejsza widoczność uszkodzeń o 40–60%.
Kontrolowane utwardzanie prowadzi do pełnego przewiązania sieci. Powłoki niedoutwardzone wykazują w teście ścierania Tabera (ISO 1518) o 30% niższą odporność na zadrapania.
Te zmienne zostały przetestowane pod kątem zgodności z wytycznymi produkcyjnymi stosowanymi w przemyśle motocyklowym/przemysłowym (np. do wykończenia elementów wyposażenia i urządzeń) oraz z normami takimi jak ASTM D3363 i ISO 1518.
Kolor i wykończenie powłok: stabilność UV oraz odporność na blaknięcie powłok proszkowych
Poliestrowe – spełnia; fluoropolimerowe – nie spełnia – różnice w chemii absorpcji i zachowania barwy
Moczniki poliestrowe posiadają mechanizmy ochrony przed uszkodzeniami UV, ale powodują one w końcowej fazie efekt wytrącania się („chalking”). Zaletą moczników fluoropolimerowych jest to, że ich mechanizmy ochrony przed uszkodzeniami UV wynikają z emisji mikroskopijnych, „inteligentnych” kryształowych domen UV. Inną zaletą moczników fluoropolimerowych jest ich wyższa energia (rozpad) w porównaniu do niższej energii (rozpadu) poliestrów, co przekłada się na lepszą stabilność oraz – jako skutek uboczny – lepsze barwienie i świeżość koloru. Badania przeprowadzone na Florydzie wykazały, że te powłoki zachowały ponad 95 % swojego pierwotnego koloru nawet po całkowitej dekadzie ekspozycji na zewnątrz.
Praktyczna trwałość: dane dotyczące starzenia w aparacie QUV (ASTM G154) – ponad 5000 godzin
Celem przyspieszonych badań w aparacie QUV (ASTM G154) jest symulacja wielu dekad narażenia na działanie promieni słonecznych. Po 3000 godzinach ekspozycji wysokiej jakości moczniki poliestrowe zachowują 90 % pierwotnego połysku. W przypadku fluoropolimerów po 5000 godzinach ekspozycji połysk pozostaje na poziomie 98 %. Dane dotyczące farb przedstawiają powyższe średnie wartości zmiany koloru wyrażonej jako wartość Delta-E.
Stosowalne przez ponad 15 lat w zastosowaniach zewnętrznych do metali architektonicznych w klimacie umiarkowanym. W instalacjach przybrzeżnych materiały ulegają degradacji o 20% szybciej ze względu na działanie mgły solnej i promieniowania UV w połączeniu ze sobą.
Czynniki środowiskowe wpływające negatywnie na trwałość powłok proszkowych.
Wilgotność, mgiełka solna i narażenie na działanie chemikaliów oraz ich skumulowane skutki prowadzące do szybkiego wyblakania i zarysowania powłoki. Gdy warunki są optymalne dla wielu rodzajów ataku środowiskowego, powłoki ulegają uszkodzeniu w przyspieszonym tempie. W obecności wilgoci wiązania polimerowe w powłoce zaczynają się rozkładać w procesie zwanym hydrolizą. Następnie osłabione wiązania powłoki stają się punktem wejścia dla mgiełki solnej, która doprowadza ostatecznie do uszkodzenia powłoki wskutek wewnętrznej korozji elektrochemicznej. Szybki rozkład występuje w środowiskach umożliwiających atak o charakterze alkalicznym lub kwasowym, ponieważ skumulowane oddziaływania środowiskowe nie działają izolowanie. Szybki rozkład tych powłok powoduje dodatkowe koszty konserwacji oraz skracanie czasu ich użytkowania w zastosowaniach przemysłowych.
Obecność utlenionej podłoża może spowodować wcześniejszą zmianę barwy z powodu granulek pozbawionych pigmentu, które zmieniają rozpraszanie światła.
Wchłanianie wilgoci powoduje, że powłoka staje się o 40% mniej elastyczna i łatwiej ulega zadrapaniom oraz uszkodzeniom.
Głębokie uszkodzenia podpowierzchniowe przyspieszają pięciokrotnie w warunkach wilgotnych z powodu przenikania jonów chlorkowych, zgodnie ze standardem ASTM B117.
Dokumentowano przedwczesne uszkodzenie obudowy w zakresie ochrony przed wilgocią, korozją i szkodliwym działaniem promieni UV. Na przykład połączenie kilku lat ekspozycji na działanie promieni UV, powietrza morskiego zawierającego sól oraz wysokiej wilgotności może spowodować bezprecedensowe, łuszczące się i chaotyczne uszkodzenie powierzchni. Taka korozja stanowi zaskakująco wyskie, nieprzewidziane koszty. Międzynarodowa organizacja NACE stwierdziła, że roczne koszty związane z korozją narażonych powierzchni wynoszą średnio około 740 tysięcy dolarów amerykańskich na obiekt w wielu sektorach gospodarki. Tego typu uszkodzenia można ograniczyć jedynie poprzez zastosowanie specjalnie opracowanych powłok ochronnych. Hybrydy epoksydowe są powszechnie stosowane w przetwórstwie chemicznym, podczas gdy obszary o wysokiej wilgotności lepiej chronić za pomocą poliuretanów. Krawędzie stanowią główne obszary, przez które wilgoć przenika do wnętrza konstrukcji, dlatego należy je odpowiednio uszczelnić, aby zapobiec przedwczesnemu uszkodzeniu.
Aby maksymalnie zwiększyć odporność aplikacji z proszku malarskiego na zadrapania i blaknięcie, zaleca się stosowanie poniższych wytycznych.
W celu optymalnego przygotowania powierzchni zaleca się dokładne oczyszczenie oraz piaskowanie, aby maksymalizować przyczepność między podłożem a powłoką, co ma kluczowe znaczenie dla minimalizacji uszkodzeń spowodowanych utratą przyczepności.
Aby zapewnić zachowanie barwy, zaleca się stosowanie pochłaniaczy UV w połączeniu z wysokiej energii HALS oraz odpowiednią technologią.
Kontroluj grubość powłoki: Grubość powłoki powinna wynosić 60–120 μm, ponieważ zbyt cienkie warstwy powodują odsłonięcie podłoża, natomiast zbyt grube zmniejszają elastyczność i zwiększają skłonność do powstawania mikropęknięć.
Zadbaj o precyzyjny czas utwardzania: Optymalny czas utwardzania to 10–15 minut w temperaturze 180–200 °C, co umożliwia pełne utwardzenie oraz zwiększenie twardości powierzchni o 15–20% (zgodnie ze standardem ASTM D3363).
Delikatne czyszczenie: Używaj środków czyszczących o obojętnym pH oraz ściereczki z mikrofibry. Środki czyszczące o zbyt silnym działaniu mogą powodować mikropoory, które przyspieszają degradację fotochemiczną.
Naprawy powinny być wykonywane niezwłocznie: Uszkodzenia takie jak zadrapania i skorupki należy naprawiać jak najszybciej, aby zapobiec przedostawaniu się wilgoci i korozji.
Często zadawane pytania
Dlaczego proszkowe powłoki są bardziej odporne na zadrapania niż farby ciekłe? Odporność na zadrapania charakterystyczna dla proszkowych powłok wynika z ich struktury polimeru termoutwardzalnego. Sieć o trójwymiarowej strukturze zapewnia wyższy poziom odporności na zadrapania w porównaniu do farb ciekłych.
Co dzieje się z proszkowymi powłokami pod wpływem promieniowania UV? Producenci proszków stosują różne metody chroniące barwę powłoki oraz zapewniające pewien stopień ochrony przed promieniowaniem UV. Proszkowe powłoki poliestrowe zawierają struktury pierścieniowe aromatyczne, natomiast proszkowe powłoki fluoropolimerowe posiadają domeny krystaliczne – oba te elementy zapewniają pewną ochronę i utrzymanie barwy, przy czym powłoki fluoropolimerowe cechują się najlepszym utrzymaniem barwy.
Jakie warunki powodują szybsze zużycie powłoki proszkowej? Wszystkie wymienione czynniki — wilgotność, sól, powietrze oraz chemiczne środki degradujące powłoki proszkowe — przyczyniają się do ich zużywania.
Jakie metody konserwacji powierzchni z powłoką proszkową są zalecane?
Dobre techniki przygotowania powierzchni, skuteczne formuły materiałów, kontrola grubości warstwy powłoki, precyzyjne utwardzanie, delikatna konserwacja oraz terminowe nanoszenie dodatkowych warstw są kluczowe dla zapewnienia trwałości połączenia oraz poprawy trwałości i estetyki powierzchni z powłoką proszkową.