2017-11-01
426
Формирование покрытий из порошковых красок может происходить не только за счет слияния расплавленных частиц, но и в результате их коалесценции в набухшем состоянии. В последнем случае снижение вязкости пленкообразователя достигается воздействием растворителей (пара или аэрозоля), на порошок, нанесенный на подложку.
По физико-химической сущности процессы, происходящие при воздействии растворителя на порошковый полимер, подобны процессам, протекающим при сплавлении частиц [45]. Первоначальной стадией является набухание полимера в растворителе, при этом его вязкость уменьшается.
В процессе набухания изменяются свойства порошков: увеличивается размер частиц, возрастает масса порошкового материала, однако его объем при этом уменьшается. На определенной стадии контакта полимера с растворителем, соответствующей переходу системы в вязкотекучее состояние, происходит слияние частиц с образованием гомогенной прозрачной пленки.
Как и в случае расплавов, аутогезия набухших частиц происходит при достаточно высокой вязкости (102…103 Па·с). При этом объемное поглощение растворителей пленкообразователями составляет 18…70%, что в несколько раз меньше, чем в случае формирования аналогичных пленок из растворов.
|
|
|
Поскольку время слияния набухших частиц лимитируется их вязкостью, все факторы, обеспечивающие ее снижение - использование пленкообразователей с пониженной молекулярной массой, повышение температуры и концентрации растворителей - позволяют увеличить скорость формирования покрытий.
Процесс испарения подчиняется общим закономерностям улетучивания растворителей из лакокрасочных материалов растворного типа. В случае кристаллических полимеров во избежание преждевременной кристаллизации из раствора (полимер выпадает в виде порошка) растворитель следует удалять при температурах выше температуры кристаллизации.
Стадия испарения растворителя отсутствует, если в качестве посредника пленкообразования используют летучие отвердители или мономеры. Необходимым ингредиентом порошковых красок в последнем случае является инициатор полимеризации. При контакте порошковой краски, нанесенной на подложку, с парами или аэрозолем мономера одновременно с процессом его сорбции происходит полимеризация. При этом сорбционное равновесие между мономером, находящимся внутри пленки и вне ее, не устанавливается: масса образца непрерывно увеличивается, достигая сотен и более процентов по отношению к исходному полимеру. В отличие от растворителей процесс сорбции мономеров прекращается только после исключения их контакта с пленкой или полного израсходования инициатора полимеризации. Конверсия мономеров сначала быстро растет, а после достижения 90…92% несколько уменьшается [46].
|
|
|
В зависимости от типа и характера распределения инициатора в порошковом материале образование новой фазы (полимера) может происходить или равномерно во всей массе пленки, или локально от поверхности подложки. Соответственно образуются биполимерные покрытия с равномерным или послойным распределением полимеров в пленке. Покрытия могут быть однородными и микронеоднородными, обратимыми и необратимыми.
Способ формирования покрытий с участием растворителей и мономеров относится к числу низкотемпературных. Он удобен для получения покрытий на изделиях из нетермостойких материалов, в том числе пластмасс. Отпадает необходимость в термостабилизации полимеров; из-за отсутствия деструкции повышается качество покрытий.
Недостатком способа является необходимость использования органических растворителей и мономеров, нередко токсичных и огнеопасных. Длительность цикла изготовления таких покрытий обычно больше, чем аналогичных покрытий из расплава.
3.3.3 Способы нагрева покрытий из порошковых лакокрасочных материалов
Для нагрева покрытий из порошковых лакокрасочных материалов применяются те же способы нагрева, как при искусственной сушке жидких лакокрасочных покрытий, а именно: конвективный и терморадиационный.
Рисунок 3.21 – Типовые зависимости отверждения покрытий, полученных из порошковых красок при разных способах нагрева
При формировании покрытий из порошковых красок можно выделить следующие области (рис. 3.21):
· недоотверждения;
· нормального отверждения;
· переотверждения;
· область возможного изменения цвета.
Следует учитывать, что при формировании покрытий из порошковых красок без участия растворителей и мономеров, отверждение покрытий в естественных условиях невозможно, как это имеет место в жидких ЛКМ. Кроме того, после окончания процесса отверждения, твёрдость покрытий из порошковых красок увеличиваться не будет.
Поэтому, режимы формирования покрытий из порошковых ЛКМ, должны обеспечивать полное отверждение.
