EN
Як порошкові покриття забезпечують стійкість до подряпин
Формування твердості та схрещених термореактивних структур
Стійкість порошкових покриттів до подряпин зумовлена унікальним хімічним складом покриттів. Покриття полімеризуються при температурі від 180 до 200 °C протягом приблизно 10–20 хвилин. Відбувається постійна хімічна реакція з полімерними ланцюгами, у результаті якої утворюються міцні тривимірні мережі. Це забезпечує твердість покриттів у діапазоні від 3H до 9H за шкалою твердості олівцями (стандарт ASTM D3363). Твердість перевищує твердість звичайних рідких фарб. Щільні мережі перешкоджають рухові полімерних ланцюгів. Покриття не дозволяють ковзання ланцюгів під час тертя або подряпин. Навіть удар гострого предмета не спричиняє руху ланцюгів. Покриття залишаються непошкодженими й не стають крихкими. Доведено, що порошкові покриття витримують приблизно вдвічі більшу силу подряпин порівняно з альтернативними термопластами.
Вплив товщини плівки, текстури та полімеризації на стійкість до подряпин
Стійкість до подряпин залежить від трьох взаємопов’язаних параметрів:
Товщина плівки 60–120 мкм є ідеальною, забезпечуючи жертвенний шар, який запобігає оголенню підкладки через подряпини.
Текстуровані покриття дозволяють розподіляти енергію удару по текстурі, що зменшує видимі пошкодження на 40–60 %.
Контрольований процес затвердіння забезпечує повне перехресне зшивання. Покриття, що не пройшли достатнього затвердіння, демонструють на 30 % нижчу стійкість до подряпин у випробуванні абразивним диском Табера (ISO 1518).
Ці параметри були перевірені на відповідність виробничим рекомендаціям для автомобільних/промислових декоративних елементів та обладнання, а також таким стандартам, як ASTM D3363 та ISO 1518.
Кольори та покриття: стійкість до УФ-випромінювання та стійкість до випроблення кольору порошкових покриттів
Поліестер витримує УФ-випромінювання; флуорополімери не витримують — через різну хімію поглинання та збереження кольору
Поліестерні порошкові матеріали мають механізми захисту від ультрафіолетового випромінювання, але це призводить до поступового виникнення ефекту висолу. Перевагою флуорополімерних порошкових матеріалів є те, що їхні механізми захисту від УФ-пошкоджень зумовлені утворенням мікрокристалічних доменів, чутливих до ультрафіолету. Ще однією перевагою флуорополімерних порошкових матеріалів є їхня вища енергія розриву порівняно з нижчою енергією розриву поліестерів, що забезпечує кращу стабільність, а отже — краще пігментацію та свіжість кольору. Випробування, проведені у Флориді, показали, що ці покриття зберегли понад 95 % свого первинного кольору навіть після десятирічного перебування на відкритому повітрі.
Практична стійкість: дані випробувань на атмосферостійкість у камері QUV (ASTM G154) — понад 5000 годин
Мета прискорених випробувань у камері QUV (ASTM G154) полягає в імітації сонячного впливу протягом декількох десятиліть. Після 3000 годин впливу на високоякісні поліестерні порошкові матеріали збереження блиску становить 90 %. Для флуорополімерів після 5000 годин збереження блиску досягає 98 %. Дані про фарбування наводять наведені вище середні значення параметра ΔE (зміна кольору).
Застосовується для архітектурних металевих виробів, що експлуатуються на відкритому повітрі понад 15 років у помірному кліматі. У прибережних зонах матеріали деградують на 20 % швидше через вплив солоного туману та ультрафіолетового випромінювання.
Екологічні чинники, що впливають на тривалість служби порошкових покриттів.
Вологість, солоний туман і хімічне вплив, а також їх поєднаний ефект призводять до швидкого випробування на витіснення/подряпини. Коли умови є ідеальними для кількох типів навколишнього впливу, покриття руйнуються з прискореною швидкістю. При високій вологості полімерні зв’язки починають руйнуватися через процес, який називається гідролізом. Потім ослаблені зв’язки покриття стають точкою входу для солоного туману, що врешті-решт призводить до руйнування покриття через внутрішню електрохімічну корозію. Швидке руйнування відбувається в середовищах, де можливий лужний або кислотний вплив, оскільки поєднані екологічні ефекти не діють ізольовано. Швидке руйнування таких покриттів призводить до додаткових витрат на технічне обслуговування та скорочення терміну експлуатації в промислових застосуваннях.
Наявність оксидованої основи може спричинити ранню зміну кольору через гранули без пігменту, що змінюють розсіювання світла.
Поглинання вологи призводить до того, що покриття стає на 40 % менш еластичним і легше пошкоджується та подряплюється.
Глибокі пошкодження підповерхневого шару прискорюються в п’ять разів у вологих умовах через проникнення йонів хлориду, згідно зі стандартом ASTM B117.
Документально підтверджено передчасне пошкодження корпусу через недостатню захистність від вологи, корозії та ультрафіолетового впливу. Наприклад, у поєднанні кілька років впливу ультрафіолетового світла, солоного повітря та високої вологості можуть спричинити небачене шелушення та хаотичне руйнування поверхні. Така корозія стає дивовижною неочікуваною витратою. Міжнародна організація NACE документально зафіксувала, що щорічні витрати на усунення корозії відкритих поверхонь становлять близько 740 тисяч доларів США на одне підприємство в різних галузях. Цей тип пошкодження можна запобігти лише за допомогою спеціально розроблених покриттів. Епоксидні гібриди зазвичай застосовують у хімічній промисловості, тоді як для вологих зон краще підходять поліуретани. Крайові зони є основними місцями проникнення вологи й мають бути герметизовані, щоб запобігти передчасному виходу з ладу.
Щоб максимально підвищити стійкість порошкових покриттів до подряпин і випроблення, рекомендуються такі рекомендації.
Для оптимальної підготовки поверхні рекомендується ретельне очищення та абразивне дроблення, щоб максимально покращити зчеплення між основою та покриттям, що є критичним для мінімізації відмов через адгезію.
Для забезпечення стійкості кольору рекомендується використовувати ультрафіолетові поглиначі в поєднанні з високоенергетичними HALS та відповідною технологією.
Контролюйте товщину покриття: товщина покриття має становити 60–120 мкм, оскільки надто тонкі плівки призводять до оголення основи, а надто товсті — зменшують еластичність і підвищують схильність до мікротріщин.
Забезпечте точний час вулканізації: ідеальний час вулканізації — 10–15 хвилин при температурі 180–200 °C для досягнення повної вулканізації та підвищення твердості поверхні на 15–20 % (відповідно до стандарту ASTM D3363).
Обережне очищення: використовуйте засоби для очищення з нейтральним рівнем pH та мікрофіброву серветку. Засоби, що надто агресивно діють, можуть спричинити мікроподряпини, що прискорюють фотокемічну деградацію.
Ремонт слід здійснювати негайно: ремонт подряпин і сколів слід виконувати якомога швидше, щоб запобігти проникненню вологи та корозії.
Часті запитання
Чому порошкове фарбування має вищу стійкість до подряпин порівняно з рідкими фарбами? Висока стійкість до подряпин у порошкових покриттях зумовлена їхньою термореактивною полімерною структурою. Тривимірна сітчаста структура забезпечує кращу стійкість до подряпин порівняно з рідкими фарбами.
Що відбувається, коли порошкові покриття піддаються впливу ультрафіолетового випромінювання? Виробники порошкових матеріалів застосовують різні методи для збереження стабільності кольору покриття, а також для надання певного рівня захисту від ультрафіолетового випромінювання. Порошкові покриття на основі поліестерів містять ароматичні кільця, тоді як флуорополімерні порошкові покриття мають кристалічні домени — обидва типи структур забезпечують певний захист і збереження кольору, при цьому флуорополімерні покриття мають найкращі показники збереження кольору.
За яких умов порошкове покриття швидше проявляє ознаки зносу? Усі зазначені елементи — вологість, сіль, повітря та хімічні речовини, що призводять до деградації порошкових покриттів, спричиняють їх зношення.
Які методи рекомендуються для обслуговування поверхонь із порошковим покриттям?
Правильні методи підготовки поверхні, ефективні формулювання, контроль товщини плівки, точне затвердження, бережне обслуговування та своєчасне підфарбування є важливими для забезпечення міцного зчеплення, а також для підвищення довговічності й естетичного вигляду поверхонь із порошковим покриттям.