EN
Как порошковые покрытия защищают поверхности от царапин
Формирование твёрдости и сшитых термореактивных структур
Устойчивость порошковых покрытий к царапинам обусловлена их уникальным химическим составом. Покрытия отверждаются при температуре от 180 до 200 °C в течение примерно 10–20 минут. При этом происходит необратимая химическая реакция с полимерными цепями, в результате которой формируются прочные трёхмерные сети. Это обеспечивает твёрдость покрытий в диапазоне от 3H до 9H по шкале твёрдости карандашами (ASTM D3363). Твёрдость выше, чем у традиционных жидких красок. Плотные сети препятствуют перемещению полимерных цепей. При трении или царапании покрытия не допускают скольжения цепей. Даже удары острыми предметами не вызывают движения цепей. Покрытия сохраняют свою целостность и не становятся хрупкими. Испытания показали, что порошковые покрытия выдерживают примерно вдвое большую силу царапания по сравнению с альтернативными термопластами.
Влияние толщины плёнки, текстуры и режима отверждения на устойчивость к царапинам
Устойчивость к царапинам зависит от трёх взаимосвязанных параметров:
Толщина пленки 60–120 мкм является оптимальной и обеспечивает жертвенную защитную прослойку, предотвращающую обнажение подложки при царапинах.
Рельефные отделки позволяют распределять энергию удара по рельефу, что снижает видимость повреждений на 40–60 %.
Контролируемое отверждение обеспечивает полную сетчатую структуру (сшивание). Недостаточно отвержденные покрытия демонстрируют на 30 % меньшую стойкость к образованию потертостей в испытании абразивным износом по методу Табера (ISO 1518).
Эти параметры были проверены на соответствие производственным руководствам для автомобильных/промышленных элементов отделки и оборудования, а также таким стандартам, как ASTM D3363 и ISO 1518.
Цвета и отделки покрытий: устойчивость к УФ-излучению и стойкость к выцветанию порошковых покрытий
Полиэстер соответствует требованиям по УФ-устойчивости; фторполимеры не соответствуют — различия обусловлены разной химией поглощения УФ-излучения и сохранения цвета
Полиэфирные порошковые покрытия обладают механизмами защиты от ультрафиолетового излучения, однако эти механизмы со временем приводят к эффекту выцветания (появлению белого налёта). Преимущество фторполимерных порошков заключается в том, что их защита от УФ-излучения обеспечивается за счёт образования мелких «умных» кристаллических доменов. Другое преимущество фторполимерных порошков — более высокая энергия разрушения по сравнению с низкой энергией разрушения полиэфирных покрытий, что обеспечивает лучшую стабильность, а также более высокую стойкость пигментации и свежесть цвета. Испытания, проведённые во Флориде, показали, что такие покрытия сохраняют более 95 % первоначального цвета даже после десятилетнего пребывания под открытым небом.
Практическая долговечность: данные испытаний на старение в камере QUV (ASTM G154) — более 5000 часов
Цель ускоренных испытаний в камере QUV (ASTM G154) — смоделировать воздействие солнечного излучения в течение нескольких десятилетий. После 3000 часов экспозиции премиальные полиэфирные порошковые покрытия сохраняют 90 % блеска. Для фторполимерных покрытий после 5000 часов экспозиции сохраняется 98 % блеска. Данные по окраске приведены выше в виде средних значений параметра ΔE (изменение цвета).
Применимо при эксплуатации на открытом воздухе в течение 15 и более лет для архитектурных металлических изделий в умеренном климате. При установке в прибрежных зонах скорость деградации материалов возрастает на 20 % из-за воздействия солевого тумана и ультрафиолетового излучения, усиливающих друг друга.
Экологические факторы, снижающие долговечность порошковых покрытий.
Влажность, солевой туман и воздействие химических веществ, а также их совместное влияние приводят к быстрому выцветанию и появлению царапин. Когда условия идеальны для одновременного воздействия нескольких типов внешней среды, покрытия разрушаются ускоренными темпами. При повышенной влажности полимерные связи начинают разрушаться вследствие процесса, называемого гидролизом. Затем ослабленные связи в покрытии становятся входными точками для проникновения солевого тумана, что в конечном итоге вызывает разрушение покрытия из-за внутренней электрохимической коррозии. Быстрое разрушение наблюдается в средах, способных обеспечить щелочное или кислотное воздействие, поскольку совместные экологические эффекты не действуют изолированно. Быстрое разрушение таких покрытий приводит к дополнительным расходам на техническое обслуживание и сокращению срока службы в промышленных применениях.
Наличие окисленной подложки может вызвать преждевременное изменение цвета из-за гранул, не содержащих пигмент, которые изменяют рассеяние света.
Поглощение влаги приводит к снижению эластичности покрытия на 40 %, а также делает его более подверженным появлению царапин и потёртостей.
Глубокие повреждения подповерхностного слоя ускоряются в пять раз в условиях повышенной влажности из-за проникновения ионов хлорида, согласно стандарту ASTM B117.
Зафиксирован преждевременный выход из строя корпуса, не обеспечивающего защиту от влаги, коррозии и ультрафиолетового воздействия. Например, совместное воздействие ультрафиолетового излучения, солёного воздуха и высокой влажности в течение нескольких лет может вызвать беспрецедентное шелушение и хаотичное разрушение поверхности. Такая коррозия приводит к значительным непредвиденным затратам. Международная ассоциация NACE зафиксировала, что ежегодные потери от коррозии открытых поверхностей составляют около 740 тысяч долларов на каждое предприятие в различных отраслях. Подобный ущерб можно предотвратить только с помощью специальных составов покрытий. Эпоксидные гибриды обычно применяются в химической промышленности, тогда как для влажных зон более подходящими являются полиуретановые покрытия. Кромочные участки являются основными зонами проникновения влаги и должны быть загерметизированы для предотвращения преждевременного выхода из строя.
Для повышения стойкости порошковых покрытий к царапинам и выцветанию рекомендуется соблюдать следующие руководящие принципы.
Для оптимальной подготовки поверхности рекомендуется тщательная очистка и абразивная дробеструйная обработка, чтобы максимизировать адгезию между основой и покрытием — это критически важно для минимизации отказов, вызванных нарушением адгезии.
Для повышения стойкости цвета рекомендуется использовать ультрафиолетовые поглотители в сочетании с высокоэнергетическими HALS и передовыми технологиями.
Контролируйте толщину покрытия: толщина должна составлять 60–120 мкм, поскольку слишком тонкие пленки приводят к обнажению основы, а слишком толстые — снижают эластичность и повышают склонность к образованию микротрещин.
Обеспечьте точное время отверждения: оптимальное время отверждения составляет 10–15 минут при температуре 180–200 °C для достижения полного отверждения и повышения твёрдости поверхности на 15–20 % (в соответствии со стандартом ASTM D3363).
Аккуратная очистка: используйте очищающие средства с нейтральным значением pH и микрофибровую ткань. Слишком абразивные очистители могут вызвать микроскретчи, что ускорит фотохимическую деградацию.
Ремонт должен быть выполнен незамедлительно: повреждения, такие как царапины и сколы, следует устранять как можно скорее, чтобы предотвратить проникновение влаги и коррозию.
Часто задаваемые вопросы
Почему порошковое покрытие обладает большей стойкостью к царапинам по сравнению с жидкими красками? Повышенная стойкость к царапинам у порошковых покрытий обусловлена их термореактивной полимерной структурой. Трёхмерная сетчатая структура обеспечивает более высокий уровень стойкости к царапинам по сравнению с жидкими красками.
Что происходит при воздействии ультрафиолетовых лучей на порошковые покрытия? Производители порошковых покрытий применяют различные методы для сохранения цвета и обеспечения определённой степени защиты от ультрафиолетового излучения. В полиэфирных порошковых покрытиях присутствуют ароматические кольца, а в фторполимерных — кристаллические домены; оба типа структур обеспечивают определённую защиту и стабильность цвета, причём фторполимерные покрытия демонстрируют наилучшую стойкость цвета.
При каких условиях порошковое покрытие быстрее проявляет признаки износа? Все перечисленные факторы — влажность, соль, воздух и химические вещества, вызывающие деградацию порошковых покрытий, — способствуют ускоренному износу покрытия.
Какие методы рекомендуются для ухода за поверхностями с порошковым покрытием?
Правильные методы подготовки поверхности, эффективные составы покрытий, контроль толщины плёнки, точный режим отверждения, бережный уход и своевременное подновление покрытия играют важную роль в обеспечении прочного сцепления, а также повышают долговечность и эстетическую привлекательность поверхностей с порошковым покрытием.