Im Hinblick auf den Umweltschutz müssen Unternehmen umweltfreundliche Beschichtungen entwickeln. Umweltfreundliche Beschichtungen sind jedoch nicht auf wasserbasierte Beschichtungen beschränkt. Wenn Unternehmen sich beeilen, wasserbasierte Beschichtungen zu entwickeln, wird zwangsläufig eine Produkthomogenität auftreten. Neben wasserbasierten Beschichtungen sind auch hochfeste, lösungsmittelfreie und Pulverbeschichtungen umweltfreundlich. Sie sollten der wichtigste Entwicklungsschwerpunkt der Beschichtungsindustrie sein. Einem Bericht zufolge wird die Region Asien-Pazifik von 2017 bis 2022 das höchste Wachstum bei Pulverbeschichtungen verzeichnen. Dies gilt sowohl für den Wert als auch für das Volumen. Pulver Beschichtung Die Technologie entwickelt sich schnell, um sich an den nachfrageorientierten Markt anzupassen. Der Markt erfordert die Untersuchung verschiedener Pulver in Beschichtungen.
Pulverbeschichtung Übersicht
Einführung in Pulverbeschichtungen
Pulverbeschichtungen wurden in den 1950er Jahren entwickelt. Sie sind umweltfreundlich. Sie haben einen Feststoffgehalt von 100% und keine flüchtigen organischen Verbindungen (VOC). Sie sparen Energie und reduzieren die Umweltverschmutzung. Der Prozess ist einfach, leicht zu automatisieren und bietet eine hervorragende Beschichtungsleistung.
Pulverbeschichtung ist eine Pulverbeschichtung, die aus Polymeren, Pigmenten, Füllstoffen und Additiven besteht. Pulverbeschichtung hat keine Verflüchtigung des flüssigen Mediums. Daher bietet sie einen guten ökologischen und Umweltschutz. Sie kann in einem einzigen Auftrag eine dickere Beschichtung mit sehr hoher Effizienz bilden. Sie hat auch hervorragende mechanische Eigenschaften und chemisch Widerstandsfähigkeit. Auch die Leistung ist ausgezeichnet. Durch die Verwendung von Pulverbeschichtung werden Energie und Ressourcen gespart. Die Auslastungsrate kann 99% erreichen. Es ist sicher und sehr kostengünstig. Es handelt sich um eine lösungsmittelfreie Beschichtung. Es erfüllt die „vier E“-Prinzipien: Wirtschaftlichkeit, Umweltschutz, Effizienz und Leistung.
Marktübersicht für Pulverbeschichtungen
Die steigende Nachfrage nach Haushaltsgeräten und leichten Fahrzeugen hat den Bedarf an Pulverbeschichtungen erhöht. Eine steigende Nachfrage aus Industrien in Industrie- und Schwellenländern hat den Markt für Pulverbeschichtungen angekurbelt. Laut einem Bericht von Markets and Markets wird der globale Markt für Pulverbeschichtungen bis 2022 ein Volumen von 134,9 Milliarden US-Dollar erreichen. Von 2017 bis 2022 wird er jährlich um 6,751 TP3B wachsen.
Der chinesische Markt für Pulverbeschichtungen verzeichnet die weltweit am schnellsten wachsende Nachfrage. Dies ist auf viele Faktoren zurückzuführen. Dazu gehören die rasche Urbanisierung und das Wachstum im Wohnungs-, Bau- und Automobilsektor. Im Jahr 2016 erreichte die Produktion der chinesischen Pulverbeschichtungsindustrie 2,07 Millionen Tonnen.
Pulverbeschichtungen machen 111 Millionen Tonnen der gesamten Beschichtungsproduktion meines Landes aus. Im 13. Fünfjahresplan heißt es: „Bis 2020 soll die Beschichtungsindustrie etwa 22 Millionen Tonnen produzieren.“ Davon sollen 571 Millionen Tonnen kostengünstige, umweltfreundliche Beschichtungen sein. Im Jahr 2020 werden die Pulverbeschichtungen auf 181 Millionen Tonnen ansteigen, die Produktion wird 4 Millionen Tonnen betragen. Der Anstieg der Pulverbeschichtungen wird die Nachfrage nach Pulverfüllstoffen steigern.
Analyse der Anwendung unterschiedlicher Pulvermaterialien in Pulverbeschichtungen
Füllstoffe in Beschichtungen können Kosten senken. Außerdem verbessern sie die Leistung der Beschichtung.
Sie können beispielsweise:
- Verbessern Sie die Verschleiß- und Kratzfestigkeit der Beschichtung.
- Reduzieren Sie das Durchhängen während der Schmelznivellierung.
- Verbessern Sie die Korrosions- und Feuchtigkeitsbeständigkeit.
Bei der Auswahl von Füllstoffen für Pulverbeschichtungen berücksichtigen Sie Dichte, Dispersion, Partikelgrößeund Reinheit. Im Allgemeinen gilt: Je höher die Dichte, desto geringer die Deckkraft der Pulverbeschichtung. Die Dispersion großer Partikel ist besser als die kleiner Partikel. Der Füllstoff ist chemisch inert. Er darf nicht mit einigen Bestandteilen der Pulverformel, wie Pigmenten, reagieren. Der Füllstoff sollte so weiß wie möglich sein. Pulverbeschichtungen verwenden hauptsächlich diese Materialien: Kalziumkarbonat, Bariumsulfat, Talk, Glimmer, Kaolin, Kieselsäure und Wollastonit.
Anwendung von Calciumcarbonat in Pulverbeschichtungen
Calciumcarbonat gibt es in zwei Arten: leicht und schwer. Leicht ist gefälltes Calciumcarbonat. Alle Calciumcarbonatarten und Herstellungsverfahren beeinflussen den Glanz der Beschichtung. Unterschiedliche Partikelgrößen wirken sich stark darauf aus. Calciumcarbonat wird im Allgemeinen nicht für den Einsatz im Außenbereich empfohlen.
Schweres Calciumcarbonat wird hauptsächlich verwendet, um einige andere Materialien zu ersetzen. Es ersetzt teilweise Titandioxid, Farbpigmente, helles Calcium und gefälltes Bariumsulfat. Es verhindert Korrosion und ersetzt teilweise Rostschutzpigmente. Es wird auch als Verstärker verwendet.
Wenn Sie schweres Calciumcarbonat in Innenfarben verwenden, kann es allein oder mit Talkumpuder verwendet werden. Calciumcarbonat ist im Vergleich zu Talkumpuder besser. Es kann die Pulverisierung reduzieren, die Farbbeständigkeit in hellen Farben verbessern und die Schimmelresistenz erhöhen. Seine schlechte Säurebeständigkeit verhindert jedoch seine Anwendung in Außenbeschichtungen.
Helles Calciumcarbonat hat eine kleinere, gleichmäßigere Partikelgröße als schweres Calciumcarbonat. Es hat außerdem eine höhere Ölabsorption und einen höheren Glanz. Helles Calciumcarbonat kann dort eingesetzt werden, wo ein maximaler Mattierungseffekt erforderlich ist.
Anwendung von Bariumsulfat in Pulverbeschichtungen
Es gibt zwei Arten von Bariumsulfat, die als Farbkörperpigmente verwendet werden: natürliches und synthetisches. Das natürliche Produkt ist Barytpulver. Das synthetische Produkt ist gefälltes Bariumsulfat.
In Pulverlacken kann gefälltes Bariumsulfat Verlauf und Glanz verbessern. Es ist mit allen Farbstoffen kompatibel. Pulverlacke können dadurch im Sprühverfahren eine optimale Schichtdicke und eine hohe Beschichtungsrate erreichen.
Füllstoffe aus Barytpulver werden in industriellen Grundierungen und Autolacken verwendet. Diese Lacke müssen eine hohe Festigkeit, Füllkraft und chemische Inertheit aufweisen. Sie werden auch in Hochglanz-Decklacken verwendet. In Latexfarben kann feines Barytpulver einen Teil des Titandioxids ersetzen. Sein hoher Brechungsindex (1,637) macht es zu einem durchscheinenden weißen Pigment.
Anwendung von Glimmerpulver in Pulverbeschichtungen
Glimmerpulver besteht aus komplexen Silikaten und seine Partikel sind flockig. Es ist hervorragend hitze-, säure- und alkalibeständig. Es beeinflusst auch die Schmelzfließfähigkeit von Pulverbeschichtungen. Es wird in hitzebeständigen und isolierenden Pulverbeschichtungen verwendet. Es kann auch als Füllstoff für Strukturpulver verwendet werden.
Serizit ist von den vielen Glimmerarten ähnlich aufgebaut wie Kaolin. Es hat Eigenschaften sowohl von Glimmer als auch von Tonmineralien. Seine Verwendung in Beschichtungen kann deren Wetterbeständigkeit und Wasserdurchlässigkeit erheblich verbessern. Es kann auch ihre Haftung, Festigkeit und ihr Aussehen verbessern. Gleichzeitig können Farbstoffpartikel in die Gitterzwischenschicht des Serizitpulvers eindringen. Dadurch wird verhindert, dass die Farbe lange verblasst. Darüber hinaus wirkt Serizitpulver auch gegen Algen und Schimmel. Daher ist Serizitpulver ein multifunktionaler Füllstoff mit hervorragendem Preis-Leistungs-Verhältnis für Beschichtungen.
Anwendung von Talk in Pulverbeschichtungen
Talk, auch als hydratisiertes Magnesiumsilikat bekannt, wird direkt aus Talkerz zerkleinert. Die Partikel sind nadelförmige Kristalle. Sie fühlen sich fettig an. Sie sind weich und nicht sehr abrasiv. Sie haben eine gute Suspensions- und Dispergierbarkeit und eine gewisse Thixotropie. Sie beeinflussen die Schmelzfließfähigkeit von Pulverbeschichtungen stark. Daher werden sie häufig für Strukturpulver verwendet. Derzeit werden sie in verschiedenen Grundierungen, Zwischenbeschichtungen, Straßenschilderfarben, Industriebeschichtungen sowie Innen- und Außenarchitekturbeschichtungen verwendet.
Talk ist billig, hat aber Nachteile, sodass seine Verwendung begrenzt ist. Erstens hat es eine große Ölabsorption. Für eine geringe Ölabsorption muss es mit Füllstoffen und Barytpulver mit geringer Ölabsorption gemischt werden. Außerdem hat es eine geringe Verschleißfestigkeit. In Situationen mit hohem Verschleiß müssen andere Füllstoffe hinzugefügt werden, um dies auszugleichen. Drittens Talk mit nichtmetallische Mineralien ist nicht für Außenbeschichtungen geeignet, die eine hohe Wetterbeständigkeit erfordern. Die Verunreinigungen können mit Säuren, wie saurem Regen, reagieren. Talk hat außerdem mattierende Eigenschaften, weshalb es nicht für Hochglanzbeschichtungen verwendet wird.
Anwendung von Kieselsäure in Pulverbeschichtungen
Poröser Quarzpulver gehört zu einer Art Kieselsäuresystem. Er ist sicher und wird häufig in vielen Beschichtungen verwendet, z. B.: Pulver, feuerhemmend, wasserdicht und korrosionsbeständig. Billiger, poröser Quarzpulver kann die Kosten für Pulverbeschichtungen senken. Er kann Bariumsulfat ersetzen, um lösliches Barium zu reduzieren. Dadurch werden Umweltstandards eingehalten.
Außerdem wird bei Pulverbeschichtungen häufig pyrogene Kieselsäure als Trennmittel verwendet. Pyrogene Kieselsäure ist ein Deckpigment und ein Mittel zur Kontrolle der Beschichtungsrheologie. Sie weist eine hervorragende Leistung auf. Bei flüssigen Beschichtungen kontrolliert sie die Rheologie durch: Verdickung, Thixotropie, Verhinderung von Absacken und Kantenabdeckung. Bei festen Pulverbeschichtungen verbessert sie den Pulverfluss und verhindert Agglomeration und Verflüssigung.
Anwendung von Kaolin in Pulverbeschichtungen
Kaolin kann die Thixotropie und die Antisedimentationseigenschaften verbessern. Gebrannter Ton beeinflusst die Rheologie nicht. Aber wie unbehandelter Ton kann er matt werden, die Deckkraft und die Weiße erhöhen. Diese Effekte sind denen von Talkumpuder ähnlich.
Kaolin hat eine hohe Wasseraufnahme. Es hilft nicht bei der Thixotropie oder der Herstellung hydrophober Beschichtungen. Die Partikelgröße von Kaolinprodukten liegt zwischen 0,2 und 1 μm. Kaolin mit großen Partikeln hat eine geringe Wasseraufnahme. Es hat eine gute Mattierungswirkung. Kaolin mit einer kleinen Partikelgröße (weniger als 1 μm) kann für halbglänzende und Innenbeschichtungen verwendet werden.
Kaolin kann in kalziniertes Kaolin und gewaschenes Kaolin unterteilt werden. Im Allgemeinen sind die Ölabsorption, Opazität, Porosität, Härte und Helligkeit von kalziniertem Kaolin höher als die von gewaschenem Kaolin.
Anwendung von hohlen Mikroglaskugeln in Pulverbeschichtungen
Hohlglasmikrokugeln sind winzige, hohle, kugelförmige Pulver. Sie sind leicht, haben ein großes Volumen und eine geringe Wärmeleitfähigkeit. Sie haben eine hohe Druckfestigkeit, sind isolierend und korrosionsbeständig. Sie sind ungiftig, gut dispergiert und stabil.
Beim Einsatz in Pulverbeschichtungen können hohle Mikroglaskugeln folgende Aufgaben übernehmen:
- (1) Wärmedämmung, Isolierung und geringe Wasseraufnahme. Hohle Mikroglaskugeln enthalten im Inneren ein Vakuum oder verdünntes Gas. Dadurch entsteht ein Unterschied in Dichte und Wärmeleitfähigkeit gegenüber Epoxidharz. Daher isolieren sie Wärme gut. Sie sind ein ausgezeichneter Füllstoff für hochtemperaturbeständige Pulverbeschichtungen.
- (2) Es kann die physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Pulverbeschichtungen verbessern. Füllstoffe aus hohlen Glasmikrokugeln können die Härte und Steifheit von Pulverbeschichtungen erhöhen. Die Schlagfestigkeit nimmt jedoch ab. Der Grad der Abnahme hängt von der Oberflächenbehandlung der hohlen Glasmikrokugeln ab. Die Verwendung des richtigen Kupplungsmittels zur Vorbehandlung kann die Schlagfestigkeit verringern.
- (3) Geringe Ölaufnahme. Die Ölaufnahmerate von hohlen Glasmikrokugeln variiert. Sie liegt zwischen 7 mg und 50 mg pro 100 g. Dieser Füllstoff mit geringer Ölaufnahme erhöht die Füllmenge während der Produktion. Dies reduziert die Gesamtkosten.
Anwendung von Wollastonit in Pulverbeschichtungen
Wollastonit besteht hauptsächlich aus Calciumsilikat. Es hat eine Dichte von 2,9 g/cm3, einen Brechungsindex von 1,63 und eine Ölabsorption von 30-50%. Es hat eine nadelartige Struktur und eine gute Helligkeit.
Pulverbeschichtungen verwenden im Allgemeinen natürliches Wollastonitpulver, das aus natürlichem Wollastonit hergestellt wird. Wollastonit kann ein Körperpigment sein. Es kann einige weiße Pigmente in der Beschichtung ersetzen. Es verbessert die Deckkraft und senkt die Lackkosten. Aufgrund seiner guten Leitfähigkeit wird es häufig für isolierende Epoxidpulverbeschichtungen verwendet. Wollastonit ist ein weißes, nadelartiges Material. Es kann die Biege- und Zugfestigkeit von Pulverbeschichtungen verbessern.
Entwicklungstrend von Pulverfüllstoffen für Pulverbeschichtungen
Oberflächenbehandlung von Pulverfüllstoffen
Pulverlackfüllstoffe sind polar. Pulverlackharze sind extrem polar. Dies führt zu einer schlechten Kompatibilität zwischen ihnen und beeinträchtigt die Leistung des Lacks. Daher ist es normalerweise notwendig, Pulverfüllstoffe zu behandeln. Verwenden Sie physikalische Methoden (Oberflächenbeschichtung und Adsorption) oder chemische Methoden (Substitution, Hydrolyse, Polymerisation und Pfropfen), um die Partikelgröße der Aggregate zu verringern oder die Fließfähigkeit des Systems zu verbessern. Dies verbessert die Verarbeitung des Lacks, die Oberflächenqualität (Glanz, Farbhelligkeit) und die mechanische Festigkeit.
Mikronisierung von Pulverfüllstoffen
Ein konstantes Harz-Füllstoff-Verhältnis bei der Pulverbeschichtung ist entscheidend. Theoretisch führen kleinere Füllstoffpartikel zu besseren Oberflächen- und mechanischen Eigenschaften. Wenn die Füllstoffpartikelgröße auf die von Titandioxid (0,2–0,5 μm) reduziert wird, kann das agglomerierte Titan in der Formel isoliert werden. Dadurch entstehen bessere Dispersionszentren. Dies verbessert die Deckkraft von Titandioxid. Dies ist das räumliche Trennungsprinzip mikronisierter Füllstoffe. In ähnlicher Weise können mikronisierte Füllstoffe auch die verwendete Pigmentmenge reduzieren.
Pulverfüller Nanotechnologie
Die am häufigsten verwendeten Nanomaterialien sind Nano-Siliziumdioxid, Nano-Titandioxid und Nano-Calciumcarbonat. Nano-Titandioxid ist angeblich transparent. Es kann die mechanischen Eigenschaften und die UV-Absorption von Beschichtungen verbessern. Es kann auch die Wetterbeständigkeit von Pulverbeschichtungen in Autodecklacken erheblich verbessern. Nanomaterialien sind sehr feine Partikel mit hoher Oberflächenaktivität. Sie agglomerieren und flocken leicht aus. Daher sind die Oberflächenbehandlung von Nanofüllstoffen, die Zugabemethode und die Auswahl der Dispergiergeräte, die Menge der zu Pulverbeschichtungen hinzugefügten Nanomaterialien und ihre Dispergierung im Basisharz der Schlüssel zur Anwendung von Nanomaterialien in Pulverbeschichtungen. Wählen Sie beim Entwurf von Pulverbeschichtungen Füllstoffe basierend auf den Leistungsanforderungen aus. Dadurch erzielen Sie die beste Wirkung.
Funktionalisierung von Pulverlackfüllstoffen
Das Ziel funktionaler Pulverbeschichtungen besteht darin, ihre Eigenschaften zu verbessern. Dies umfasst ihre physikalischen, chemischen und mechanischen Aspekte. Oder ihnen neue Funktionen hinzuzufügen. Kaolin- und Wollastonitpulver ergeben elektrisch isolierende Pulverbeschichtungen. Sie können Kosten senken und die Isolierung verbessern. Aluminium- und Magnesiumhydroxide können Flammen hemmen. Sie können flammhemmende Pulverbeschichtungen herstellen. Sie können auch die Rheologie steuern, die Haftung verbessern, den Glanz steuern und die Deckkraft verbessern. Daher sollte es bei Füllstoffen für Pulverbeschichtungen nicht nur um Kostensenkung gehen. Sie sollten sich auf die Forschung konzentrieren, um neue, leistungsstarke und kostengünstige Füllstoffe zu entwickeln. Damit soll den wachsenden Anforderungen an Pulverbeschichtungen Rechnung getragen werden.