Con el impulso de la protección del medio ambiente, las empresas deben desarrollar recubrimientos ecológicos. Pero estos no se limitan a los de base acuosa. Si las empresas se apresuran a desarrollar recubrimientos de base acuosa, inevitablemente se producirá una homogeneidad del producto. Además de los recubrimientos de base acuosa, los recubrimientos de alto contenido de sólidos, sin disolventes y en polvo también son ecológicos. Deben ser el foco de desarrollo clave de la industria de los recubrimientos. Un informe indica que la región de Asia y el Pacífico tendrá el mayor crecimiento en recubrimientos en polvo entre 2017 y 2022. Esto se aplica tanto al valor como al volumen. revestimiento La tecnología se está desarrollando rápidamente para adaptarse a la demanda del mercado, que impulsa la necesidad de estudiar diferentes polvos en los recubrimientos.
Descripción general del recubrimiento en polvo
Introducción a los recubrimientos en polvo
El recubrimiento en polvo se originó en la década de 1950. Es un recubrimiento ecológico. Tiene un contenido sólido de 100% y no contiene COV. Ahorra energía y reduce la contaminación. Tiene un proceso simple, es fácil de automatizar y tiene un excelente rendimiento de recubrimiento.
El recubrimiento en polvo es un recubrimiento en polvo compuesto de polímeros, pigmentos, rellenos y aditivos. El recubrimiento en polvo no tiene volatilización de su medio líquido, por lo que tiene una buena protección ecológica y ambiental. Puede formar un recubrimiento más grueso en una sola aplicación, con una eficiencia muy alta. También tiene excelentes propiedades mecánicas y químico Resistencia. Su rendimiento también es excelente. El uso de pintura en polvo ahorra energía y recursos. Su tasa de utilización puede alcanzar 99%. Es seguro y muy rentable. Es un recubrimiento sin disolventes. Cumple con los principios de las “cuatro E”: economía, protección del medio ambiente, eficiencia y rendimiento.
Descripción general del mercado de recubrimientos en polvo
El aumento de la demanda de electrodomésticos y vehículos ligeros ha impulsado la necesidad de recubrimientos en polvo. Un aumento de la demanda de las industrias en los países desarrollados y emergentes ha impulsado el mercado de recubrimientos en polvo. Un informe de Markets and Markets dice que el mercado mundial de recubrimientos en polvo alcanzará los 134,9 mil millones de dólares estadounidenses en 2022. Crecerá a un ritmo de 6,751 millones de dólares estadounidenses al año entre 2017 y 2022.
El mercado de recubrimientos en polvo de China tiene la demanda de más rápido crecimiento del mundo. Esto se debe a muchos factores, entre ellos, la rápida urbanización y el crecimiento de la vivienda, la construcción y los automóviles. En 2016, la producción de la industria de recubrimientos en polvo de China alcanzó los 2,07 millones de toneladas.
Los recubrimientos en polvo representan el 11,1% de la producción total de recubrimientos de mi país. El 13.º Plan Quinquenal dice que “para 2020, la industria de recubrimientos debería producir alrededor de 22 millones de toneladas”. De esta cantidad, 57,1% deberían ser recubrimientos rentables y ecológicos. En 2020, los recubrimientos en polvo aumentarán a 18,1%, con una producción de 4 millones de toneladas. El aumento de los recubrimientos en polvo impulsará la demanda de rellenos en polvo.
Análisis de la aplicación de diferentes materiales en polvo en recubrimientos en polvo
Los rellenos en los recubrimientos pueden reducir los costos y también mejoran el rendimiento del recubrimiento.
Por ejemplo, pueden:
- Mejora la resistencia del recubrimiento al desgaste y al rayado.
- Reduce la flacidez durante la nivelación de la masa fundida.
- Mejora su resistencia a la corrosión y a la humedad.
Al elegir rellenos para recubrimientos en polvo, tenga en cuenta la densidad, la dispersión, tamaño de partícula, y pureza. En general, cuanto mayor sea la densidad, menor será la cobertura del recubrimiento en polvo. La dispersión de partículas grandes es mejor que la de partículas pequeñas. El relleno es químicamente inerte. No debe reaccionar con algunos componentes de la fórmula del polvo, como los pigmentos. El relleno debe ser lo más blanco posible. Los recubrimientos en polvo utilizan principalmente estos materiales: carbonato de calcio, sulfato de bario, talco, mica, caolín, sílice y wollastonita.
Aplicación de carbonato de calcio en recubrimientos en polvo
El carbonato de calcio se divide en dos tipos: ligero y pesado. El ligero es el carbonato de calcio precipitado. Todos los tipos de carbonato de calcio y métodos de producción afectan al brillo del recubrimiento. Los diferentes tamaños de partículas tienen un fuerte efecto sobre él. El carbonato de calcio no suele recomendarse para uso en exteriores.
El carbonato de calcio pesado se utiliza principalmente para sustituir a otros materiales. Reemplaza parcialmente el dióxido de titanio, los pigmentos de color, el calcio ligero y el sulfato de bario precipitado. Previene la corrosión y sustituye parcialmente a los pigmentos antioxidantes. También se utiliza como potenciador.
Cuando se utiliza carbonato de calcio pesado en pinturas para interiores, se puede utilizar solo o con talco. El carbonato de calcio, en comparación con el talco, es mejor. Puede reducir la pulverización, mejorar la retención del color en pinturas claras y aumentar la resistencia al moho. Sin embargo, su baja resistencia a los ácidos dificulta su aplicación en revestimientos para exteriores.
El carbonato de calcio ligero tiene un tamaño de partícula más pequeño y uniforme que el carbonato de calcio pesado. También tiene una mayor absorción de aceite y brillo. El carbonato de calcio ligero se puede utilizar donde se requiere el máximo efecto mate.
Aplicación de sulfato de bario en recubrimientos en polvo
Existen dos tipos de sulfato de bario que se utilizan como pigmentos para la pintura: natural y sintético. El producto natural es el polvo de barita. El producto sintético es el sulfato de bario precipitado.
En los recubrimientos en polvo, el sulfato de bario precipitado puede mejorar la nivelación y el brillo. Es compatible con todos los colorantes. Puede hacer que los recubrimientos en polvo alcancen un espesor ideal y una alta tasa de recubrimiento en el proceso de pulverización.
Los rellenos de polvo de barita se utilizan en imprimaciones industriales y recubrimientos para automóviles. Estos recubrimientos necesitan alta resistencia, poder de relleno e inercia química. También se utilizan en capas de acabado de alto brillo. En pinturas de látex, el polvo fino de barita puede reemplazar parte del dióxido de titanio. Su alto índice de refracción (1,637) lo convierte en un pigmento blanco translúcido.
Aplicación de polvo de mica en recubrimientos en polvo
El polvo de mica está compuesto de silicatos complejos y sus partículas son escamosas. Tiene una excelente resistencia al calor, a los ácidos y a los álcalis. También afecta la fluidez de los recubrimientos en polvo. Se utiliza en recubrimientos en polvo resistentes al calor y aislantes. También puede ser un relleno para polvos texturizantes.
De los muchos tipos de mica, la estructura de la sericita es similar a la del caolín. Tiene propiedades tanto de la mica como de los minerales arcillosos. Su uso en revestimientos puede mejorar en gran medida su resistencia a la intemperie y permeabilidad al agua. También puede mejorar su adherencia, resistencia y apariencia. Al mismo tiempo, las partículas de tinte pueden ingresar a la capa intermedia reticular del polvo de sericita. Esto evita que el color se desvanezca durante mucho tiempo. Además, el polvo de sericita también tiene la función de antialgas y antimoho. Por lo tanto, el polvo de sericita es un relleno multifuncional con una excelente relación precio-rendimiento para revestimientos.
Aplicación de talco en recubrimientos en polvo
El talco, también conocido como silicato de magnesio hidratado, se tritura directamente del mineral de talco. Las partículas son cristales con forma de aguja. Tienen un tacto grasiento. Son suaves y no muy abrasivos. Tienen buena capacidad de suspensión y dispersión y cierta tixotropía. Afectan en gran medida a la fluidez de los recubrimientos en polvo. Por lo tanto, se utilizan a menudo para polvos texturizados. En la actualidad, se utilizan en diversas imprimaciones, recubrimientos intermedios, pinturas para señales de tráfico, recubrimientos industriales y recubrimientos arquitectónicos para interiores y exteriores.
El talco es barato, pero tiene desventajas, por lo que su uso es limitado. En primer lugar, tiene una gran absorción de aceite. Para una baja absorción de aceite, debe mezclarse con rellenos y polvo de barita de baja absorción de aceite. Además, tiene baja resistencia al desgaste. En situaciones de alto desgaste, se deben agregar otros rellenos para compensar. En tercer lugar, el talco con minerales no metálicos No es apto para revestimientos exteriores que necesiten una alta resistencia a la intemperie. Las impurezas pueden reaccionar con ácidos, como la lluvia ácida. Además, el talco tiene propiedades mateantes, por lo que no se utiliza en revestimientos de alto brillo.
Aplicación de sílice en recubrimientos en polvo
El cuarzo en polvo poroso pertenece a un tipo de sistema de sílice. Es seguro y se usa ampliamente en muchos revestimientos, como: en polvo, retardante de fuego, impermeable y anticorrosión. El cuarzo en polvo poroso y económico puede reducir el costo de los revestimientos en polvo. Puede reemplazar al sulfato de bario para reducir el bario soluble. Esto cumplirá con los estándares ambientales.
Además, los recubrimientos en polvo suelen utilizar sílice pirogénica como agente antiaglomerante. La sílice pirogénica es un pigmento de alto volumen y un agente de control de la reología del recubrimiento. Tiene un rendimiento excelente. En recubrimientos líquidos, controla la reología mediante: espesamiento, tixotropía, antidescuelgue y cobertura de bordes. En recubrimientos en polvo sólidos, mejora el flujo del polvo y evita la aglomeración y la fluidización.
Aplicación de caolín en recubrimientos en polvo
El caolín puede mejorar la tixotropía y las propiedades antisedimentación. La arcilla calcinada no afecta la reología, pero, al igual que la arcilla sin tratar, puede apelmazarse, aumentar el poder cubriente y la blancura. Estos efectos son similares a los del talco.
El caolín tiene una alta absorción de agua. No ayuda a la tixotropía ni a la fabricación de revestimientos hidrófobos. El tamaño de partícula de los productos de caolín es de entre 0,2 y 1 μm. El caolín con partículas grandes tiene una baja absorción de agua. Tiene un buen efecto mate. El caolín con un tamaño de partícula pequeño (menos de 1 μm) se puede utilizar para revestimientos semibrillantes y para interiores.
El caolín se puede dividir en caolín calcinado y caolín lavado. En general, la absorción de aceite, la opacidad, la porosidad, la dureza y el brillo del caolín calcinado son mayores que los del caolín lavado.
Aplicación de microesferas huecas de vidrio en recubrimientos en polvo
Las microesferas de vidrio huecas son polvos esféricos diminutos y huecos. Son livianos, tienen un gran volumen y una baja conductividad térmica. Tienen una alta resistencia a la compresión, están aislados y resisten la corrosión. No son tóxicos, están bien dispersos y son estables.
Cuando se utilizan en recubrimientos en polvo, las microesferas de vidrio huecas pueden desempeñar las siguientes funciones:
- (1) Aislamiento térmico, aislamiento térmico y baja absorción de agua. Las microesferas de vidrio huecas tienen un vacío o un gas enrarecido en su interior. Esto crea una diferencia de densidad y conductividad térmica con la resina epoxi. Por lo tanto, aíslan bien el calor. Son un excelente relleno para recubrimientos en polvo resistentes a altas temperaturas.
- (2) Puede mejorar las propiedades físicas y mecánicas de los recubrimientos en polvo. Los rellenos de microesferas de vidrio huecas pueden aumentar la dureza y la rigidez de los recubrimientos en polvo. Sin embargo, la resistencia al impacto disminuye. El grado de disminución depende del tratamiento de la superficie de las microesferas de vidrio huecas. El uso del agente de acoplamiento adecuado para el pretratamiento puede reducir su resistencia al impacto.
- (3) Baja absorción de aceite. La tasa de absorción de aceite de las microesferas de vidrio huecas varía. Se encuentra entre 7 mg y 50 mg por cada 100 g. Este relleno de baja absorción de aceite aumenta la cantidad de relleno de forma disimulada durante la producción, lo que reduce el costo general.
Aplicación de wollastonita en recubrimientos en polvo
La wollastonita es principalmente silicato de calcio. Tiene una densidad de 2,9 g/cm3, un índice de refracción de 1,63 y una absorción de aceite de 30-50%. Tiene una estructura en forma de aguja y un buen brillo.
Los recubrimientos en polvo generalmente utilizan polvo de wollastonita natural, que se procesa a partir de wollastonita natural. La wollastonita puede ser un pigmento corporal. Puede reemplazar algunos pigmentos blancos en el recubrimiento. Mejorará la cobertura y reducirá los costos de pintura. Su buena conductividad la convierte en una opción común para los recubrimientos en polvo aislantes de epoxi. La wollastonita es un material blanco con forma de aguja. Puede mejorar las propiedades de flexión y tracción de los recubrimientos en polvo.
Tendencia de desarrollo de rellenos en polvo para recubrimientos en polvo
Tratamiento superficial de cargas en polvo
Los rellenos de pintura en polvo son polares. Las resinas de pintura en polvo son extremadamente polares. Esto provocará una mala compatibilidad entre ellas y perjudicará el rendimiento del recubrimiento. Por lo tanto, generalmente es necesario tratar los rellenos en polvo. Utilice métodos físicos (recubrimiento de superficie y adsorción) o métodos químicos (sustitución, hidrólisis, polimerización e injerto) para reducir el tamaño de partícula de los agregados o mejorar la fluidez del sistema. Esto mejora el procesamiento del recubrimiento, la calidad de la superficie (brillo, luminosidad del color) y la resistencia mecánica.
Micronización de cargas en polvo
Una proporción constante de resina y relleno en el recubrimiento en polvo es fundamental. En teoría, las partículas de relleno más pequeñas producen mejores propiedades mecánicas y superficiales. Si el tamaño de las partículas de relleno se reduce al del dióxido de titanio (0,2-0,5 μm), se puede aislar el titanio aglomerado en la fórmula. Esto creará mejores centros de dispersión y mejorará el poder cubriente del dióxido de titanio. Este es el principio de separación espacial de los rellenos micronizados. De manera similar, los rellenos micronizados también pueden reducir la cantidad de pigmento utilizado.
Nanotecnología de relleno de polvo
Los nanomateriales más utilizados son el dióxido de silicio nano, el dióxido de titanio nano y el carbonato de calcio nano. Se informa que el dióxido de titanio nano es transparente. Puede mejorar las propiedades mecánicas y la absorción de rayos UV de los recubrimientos. También puede mejorar en gran medida la resistencia a la intemperie de los recubrimientos en polvo en el barniz de acabado de automóviles. Los nanomateriales son partículas muy finas con alta actividad superficial. Se aglomeran y floculan fácilmente. Por lo tanto, el tratamiento de la superficie de los nanorellenos, el método de adición y la selección del equipo de dispersión, la cantidad de nanomateriales agregados a los recubrimientos en polvo y cómo dispersarlos en la resina base son la clave para la aplicación de nanomateriales en recubrimientos en polvo. Al diseñar recubrimientos en polvo, elija los rellenos en función de los requisitos de rendimiento. Esto logrará el mejor efecto.
Funcionalización de cargas para recubrimientos en polvo
El objetivo de los recubrimientos en polvo funcionales es mejorar sus propiedades, lo que incluye sus aspectos físicos, químicos y mecánicos, o bien añadirles nuevas funciones. Los polvos de caolín y wollastonita forman recubrimientos en polvo aislantes eléctricos. Pueden reducir los costes y mejorar el aislamiento. Los hidróxidos de aluminio y magnesio pueden retardar las llamas. Pueden formar recubrimientos en polvo retardantes de llama. También pueden controlar la reología, mejorar la adhesión, controlar el brillo y mejorar el poder cubriente. Por tanto, los rellenos para recubrimientos en polvo deberían dejar de limitarse a reducir los costes y centrarse en la investigación para desarrollar nuevos rellenos de alto rendimiento y bajo coste. Esto es para satisfacer las crecientes demandas de recubrimientos en polvo.