Лако-красочные материалы — производство

В 2011 г. исполнилось 50 лет с начала производства порошковых ЛКМ в Рф. За эти годы пройден принципиальный шаг становления и развития производства новейшей экологически неопасной лакокрасочной продукции, получения покрытий высочайшего свойства.

Посреди ХХ в. потребители в первый раз смогли использовать не водянистые ядовитые и пахнущие растворителями краски, а экологически незапятнанные дисперсные составы в форме порошков, поставляемых в мягенькой таре.Сейчас на повестке денька стоят многие вопросы: расширение ассортимента порошковых ЛКМ, улучшение их свойства, улучшение технологии производства, получение более долговременных и различных покрытий.

История вопроса
1-ые публикации, посвященные покрытиям из порошковых пленкообразователей, появились в мире в конце 1950-х — начале 1960-х гг. Они касались в главном газопламенного напыления термопластичных полимеров и их нанесения в кипящем слое. Исследования в области порошковых ЛКМ и покрытий в нашей стране были начаты в 1960 г. Тогда в Ленинградском технологическом институте им. Ленсовета были разработаны 1-ые рецептуры красок на базе термопластов (поливинилбутираля, поливинилхлорида, полиолефинов), а в следующем – и на базе реактопластов (эпоксидных и других олигомеров).

Для нанесения этих материалов в 1961 г. на Ленинградском вагоностроительном заводе им. И.Е. Егорова была построена 1-ая конвейерная установка для получения покрытия в кипящем слое. В 1963 г. ее поменяли на автоматическую линию безынерционного типа с нагревателями светлого ИК-излучения. На этих линиях окрашивали более 20 наименований девайсов деталей пассажирских вагонов, которые ранее окрашивали водянистыми ЛКМ и отчасти подвергали хроматированию.

Промышленное создание порошковых красок было налажено несколько позже: в Европе – эпоксидных в 1965 г., в СССР – поливинилбутиральных и поливинилхлоридных – в Ленинграде в 1972 и 1974 гг. соответственно, эпоксидных – в Ярославле в 1974 г.  Для получения покрытий поначалу применяли в большей степени аппараты и установки псевдоожиженного слоя, а с возникновением электростатических краскораспылителей – установки и полосы электро- и трибоокраски.

В следующие десятилетия энтузиазм к порошковым ЛКМ и покрытиям очень возрос. До 2000 г. мировой объем их производства каждое десятилетие умножался, тогда как рост выпуска водянистых ЛКМ не превосходил 3-5 % в год. В относительно куцее время в Рф к работам по производству порошковых красок и покрытий было привлечено огромное число компаний и компаний. Проводились исследования в головных институтах лакокрасочной индустрии – ГИПИ ЛКП, НПО «Лакокраспокрытие», институтах АН СССР – ИФХ, Институте металлополимерных систем (Гомель), проектных и других организациях. В это время были изданы более 10-ка российских книжек и пособий, также труды зарубежных создателей. Некие из их представляют энтузиазм и до настоящего времени.

Объем производства и употребления
Невзирая на многие плюсы порошковых ЛКМ по сопоставлению с водянистыми (технические, экономические, экологические достоинства) их долю в общем объеме производства лакокрасочной продукции нельзя считать высочайшей: в текущее время она составляет в мире около 5 %, а в Рф – около 2 %. Толика порошковых ЛКМ в лакокрасочной продукции промышленного предназначения в ряде европейских государств добивается 15–18 %.

Но практика свидетельствует о постепенном насыщении рынка порошковых красок, сначала евро, что подтверждается понижением темпов роста их производства за последние 15 лет с 10–15 до 6–7 % в год и возросшей конкурентнстью на рынке. Это разъясняют разными причинами: ростом цен на сырьевые материалы и понижением прибыли, созданием действенных, более дешевеньких и экологически неопасных водянистых красок, в первую очередь водно-дисперсионных, не требующих жаркой сушки. По темпам роста производства такие материалы существенно опережают порошковые ЛКМ. Так, в Рф за последние 20 лет толика выпуска водно-дисперсионных ЛКМ возросла с 5 до 35 %.

Нельзя не отметить и неспешное расширение сфер внедрения порошковых красок, ограниченное в главном защитой железных поверхностей.
Российскее создание порошковых ЛКМ пока,

на мой взор, нельзя признать удачным. К слабеньким сторонам следует отнести последующие свойства русского рынка порошковых ЛКМ:

1. Маленькое число фирм:

• OОO «Акзо Нобель Лакокраска» (Орехово-Зуево);
• ООО «Ярославский завод порошковых красок»;
• ООО «Технос-Охтэк» (Санкт-Петербург);
• ХК «Пигмент» (Санкт-Петербург);
• ОАО «Гатчинский завод порошковых красок»;
• ООО «Предприятие «Уралинтех» (Уфа);
• ООО «Эколон» (Санкт-Петербург);
• OAO «Завод «3М Россия» (Волоколамск).

2. Относительно малый объем производства, хотя мощности по их выпуску приблизительно в 2 раза больше. Потребности нашей страны в порошковых красках удовлетворяются в главном за счет импорта.
3. Ограниченный ассортимент красок по типу пленкообразователей. Не выпускаются полимерные, полиакриловые материалы, также фотоотверждаемые краски и порошковые лаки. Отсутствует создание более дешевеньких термопластичных красок (полиэтиленовых, поливинилхлоридных, полиамидных и др.), которые ранее выпускала российская индустрия. Объем их выпуска в различных странах добивается 10–15 %.

До сего времени в Рф не налажено создание порошковых красок для тонкослойных покрытий, в том числе койл-коутинга, осветительной арматуры (типа «Волофен»), цинкнаполненных составов протекторного деяния, высокотермостойких, огнезащитных и др. Не освоен выпуск водно-суспензионных составов на базе термореактивных порошков, невзирая на имеющиеся разработки и эффективность их внедрения в качестве катафорезных грунтовок. Многие из обозначенных материалов уже издавна выполняются за рубежом.

Принципиальным является вопрос об организации собственного производства сырья и оборудования для получения порошковых красок. Потенциально это содействовало бы понижению себестоимости продукции и повышению ее покупательной возможности.

Области внедрения
В текущее время порошковые ЛКМ используются в главном в индустрии, при всем этом они далековато не стопроцентно заняли эту нишу. Если толика промышленных красок в ассортименте ЛКМ в Рф составляет около 30 %, то порошковые посреди их – менее 5 %. Главные области их внедрения: изделия из металла маленьких и средних размеров, к примеру электробытовые приборы, транспорт (байки, мопеды, велики), автодетали, железная мебель. Принципиальное место по потреблению принадлежит трубной индустрии и строительной промышленности (строительные краски, краски для оконных профилей и др.).

За полувековой период производства порошковых ЛКМ в мире делались различные прогнозы по развитию их производства и употребления. Не все из их оправдались. А именно, применение в автомобилестроении и для расцветки стеклотары оказалось меньше предполагавшегося.

Повышение употребления порошковых ЛКМ безизбежно связано с расширением областей их внедрения, к которым могут быть отнесены последующие:

• окрашивание крупногабаритных железных конструкций (транспорт, корпуса судов, мостовые и другие конструкции);
• защита изделий из нетермостойких материалов (древесная порода, древесные материалы, пластмассы);
• окрашивание неметаллических строй конструкций и изделий из кирпича, бетона, керамики, шифера;
• расширение производства красок мотивированного предназначения (теплоизоляционные, огнезащитные, шумопоглощающие и др.).

Окрашивание порошковыми красками крупногабаритных объектов не может рассматриваться как инноваторский процесс. Имеется большой, в том числе российский, опыт защиты многих видов тс водянистыми ЛКМ с применением ускоренной (жаркой) сушки. При всем этом источником нагрева обычно служит черное либо светлое ИК-излучение либо частотная индукция, т.е. источники, применимые для формирования покрытий из порошковых ЛКМ. Особенного внимания при всем этом заслуживают скоростные бескамерные газотермические методы нанесения: плазменный, газопламенный, теплолучевой, NIR-технология Показательны в этом отношении работы, выполненные в ИММС АН БССР (Гомель).

Для окрашивания нетермостойких материалов огромные способности сулит применение порошковых красок фотохимического отверждения. Отличительная особенность этих материалов – способность ускоренно (за 1–2 мин) при 100–120 0С сформировывать покрытия высочайшего свойства с наименьшими энергозатратами. Такие покрытия отыскали промышленное применение для окрашивания кухонной мебели, изделий из МДФ, пластмассы и др. К огорчению, из-за высочайшей цены сырья и оборудования для нанесения материалы, разработанные более 10 годов назад, до сего времени не пользуются огромным спросом. В Рф такая разработка фактически не применяется.

Строительная промышленность – потенциально большой потребитель порошковых красок. Пока они употребляются в главном для защиты железных изделий и конструкций. В последние годы в российскей практике стали использовать окрашивание силикатных материалов (шифера, кирпича, керамики, изделий из бетона). Ряд компаний выпускает порошковые материалы для этих целей. Разработана разработка получения покрытий и имеется положительный опыт их эксплуатации. Есть разработки в области окрашивания строй стеновых панелей из бетона порошковыми ЛКМ.

Улучшение свойства порошковых красок
При всем совершенстве рецептур, оборудования и технологий производства современные порошковые ЛКМ имеют определенные недочеты, в первую очередь полидисперсность и неоднородность формы частиц. И то, и другое обосновано методом производства порошковых красок, в особенности термореактивных.

Размер и степень полидисперсности – важные свойства порошковых частиц. От их зависит способность псевдоожижаться, заряжаться в поле высочайшего напряжения, сформировывать факел при распылении, переноситься на изделие. Присутствие маленькой фракции увеличивает «пыление» и содействует образованию отходов при получении покрытий. Неоднородность формы частиц усугубляет сыпучесть и подвижность порошков.  Все промышленные порошковые ЛКМ полидисперсны, их частички различаются по форме и размеру. Рассредотачивание частиц по размеру для материалов различных фирм очень различается. Российские предприятия в основном выпускают краски с частичками до 100 мкм. Для красок, образующих тонкослойные покрытия, дисперсность должна составлять 50-60 мкм и наименее.

Существующая экструзионная разработка производства порошковых ЛКМ с следующим механическим измельчением экструдата и его воздушной сепарацией предназначает получение полидисперсных порошков с частичками самой разной формы. Меж тем безупречными для получения покрытий являются порошки с схожей (шарообразной) формой и величиной частиц. На рынке есть такие однородные порошки с частичками от 10-ка до сотен микрон, сделанные из железных, глиняних, стеклянных, и, что в особенности любопытно, полимерных микросфер. Для кардинального совершенствования порошковых красок назрела острая необходимость в разработке принципно новейшей технологии их производства, лишенной недочетов имеющейся. Она должна строиться не на принципе механического диспергирования, а, быстрее, с применением хим, тепловых и других подходов.

Для улучшения свойства ЛКМ и покрытий, также контраста их параметров обширно употребляется модификация порошковых материалов. Многофункциональные добавки обычно вводят в рецептуры порошковых ЛКМ для регулирования определенных характеристик: сыпучести, растекания, кратерообразования, блеска покрытий, улучшения зарядки частиц и др. Хим модификацию порошковых красок в отличие от водянистых можно проводить не только лишь в массе (на молекулярном уровне), да и на уровне частиц, подобно поверхностному модифицированию пигментов, подложек и других материалов. Таковой вид модификации представляет особенный энтузиазм при использовании наноматериалов. В порошковой металлургии на этом уровне достигнуты в особенности значимые результаты по созданию сверхпрочных металлов и сплавов. Улучшению свойства порошковых ЛКМ и покрытий содействовало бы введение в техно документацию характеристик, используемых к водянистым ЛКМ, а именно степень диспергирования и укрывистость.

д.т.н., проф. А.Д. Яковлев, Санкт-Петербургский гос. технологический институт (технический институт)