4.4. Свойства порошковых лакокрасочных материалов

Среди характеристик порошковых лаков и красок, обуславливающих условия формирования и свойства покрытий наиболее значимыми являются:

 дисперсионный состав;

 сыпучесть;

 насыпная плотность.

Размер частиц промышленных порошковых красок составляет 5350 мкм, то есть эти краски полидисперсны. Дисперсность зачастую предопределяет выбор способа нанесения красок на поверхность, например порошки с диаметром частиц до 100 мкм наносят электростатическим напылением или «в облаке» заряженных частиц, а покрытия из грубодисперсных порошков, обладающих меньшей слеживаемостью и которые легче псевдоожижаются, формируют в аппаратах кипящего слоя. Следует отметить, что более грубодисперсные порошки образуют и более толстые покрытия.

Важную роль играет и полидисперсность красок. Так, полидисперсные порошки склонны к сепарации и пылению в процессе перевода их в аэрозольное состояние. Наличие же крупных частиц и агрегатов приводит к появлению дефектов покрытия: «шагрени» (волнистость), кратеров и т. д.

С дисперсностью связана удельная поверхность порошковых тел S_уд. (10100 м²г):

S_уд. = A/(r₀), (4.8)

где А  константа, зависящая от степени полидисперсности и формы частиц порошка;

r₀ – средний радиус частиц;

  плотность порошкового материала.

Являясь своеобразной мерой поверхностной энергии, удельная поверхность во многом определяет скорость слияния частиц и в целом продолжительность формирования покрытий.

Сыпучесть зависит от степени взаимодействия между частицами и часто оценивается по коэффициенту внутреннего трения   функции угла естественного откоса  свободно насыпанного порошка:

  tg (4.9)

и для большинства порошковых красок =0,71,0 ( = 3545).

Сыпучесть зависит от дисперсности порошков, степени изометричности их частиц, влажности, температуры. Ее можно улучшить путем введения в краску целевых компонентов: аэросила, пирогенного кремнезема и др. Для создания более качественных покрытий лучше использовать более сыпучие порошки с меньшими значениями , поскольку они легче псевдоожижаются, равномернее осаждаются на поверхности при любых способах нанесения и образуют более качественные покрытия по декоративности и сплошности.

Насыпная плотность  это масса свободно насыпанного порошка в единице объема

_нас. = mV, (4.10)

где m  масса порошка, кг;

V  объем порошка, м³.

Для промышленных порошковых красок насыпная плотность составляет 200800 кгм³ и зависит от состава красок (у пигментированных материалов _нас. имеет более высокие значения по сравнению с непигментированными), формы частиц, степени их полидисперсности.

Относительная плотность _отн.  отношение насыпной плотности к истинной плотности характеризует порозность материала. Для многих лаков и красок _отн. =2050%, то есть твердое вещество (дисперсная фаза) в них составляет менее 0,20,5 объема. Рыхлые порошки (с малыми значениями _нас. и _отн.) не технологичны, поэтому перед их нанесением часто проводят операции по повышению плотности. Так, фторопластовые составы нагревают при температуре, близкой к температуре потери прочности (температура начала деструкции материала). При этом частицы укрупняются, их форма выравнивается и _нас. возрастает в 1,52 раза.

Дисперсионный состав красок определяют с помощью ситового анализа, микроскопии, седиментационной турбодиметрии. Сыпучесть определяют на приборах, принцип действия которых основан на скорости истечения порошка через сопло, фиксации углов откоса, ссыпания, обрушения, насыпную плотность оценивают с помощью прибора  волюмометра и соответствующего набора тарированных стаканчиков.

Рассмотренные показатели не в полной мере исчерпывают все свойства порошковых и жидких красок, влияющих на технологический процесс получения покрытий. Так, при использовании жидких лаков и красок большое значение часто имеют цвет и сорность, однородность, содержание сухого вещества, стабильность при хранении, электрические и многие другие параметры.

Не в меньшей степени разнообразны требования и к порошковым материалам, но они достаточно специфичны для разных групп материалов и будут рассмотрены в других главах учебного пособия.