With the push for environmental protection, firms must develop eco-friendly coatings. But, eco-friendly coatings aren’t limited to water-based ones. If enterprises rush to develop water-based coatings, product homogeneity will inevitably occur. Besides water-based coatings, high-solid, solvent-free, and powder coatings are also eco-friendly. They should be the key development focus of the coatings industry. A report said the Asia-Pacific region will have the highest growth in powder coatings from 2017 to 2022. This applies to both value and volume. Powder coating technology is developing rapidly to adapt to the demand-driven market. The market drives the need to study different powders in coatings.
Panoramica sulla verniciatura a polvere
Introduzione ai rivestimenti in polvere
Il rivestimento in polvere ha avuto origine negli anni '50. È un rivestimento ecologico. Ha un contenuto solido di 100% e non contiene COV. Risparmia energia e riduce l'inquinamento. Ha un processo semplice, è facile da automatizzare e ha eccellenti prestazioni di rivestimento.
Powder coating is a powder coating composed of polymers, pigments, fillers and additives. Powder coating has no volatilization of its liquid medium. So, it has good ecological and environmental protection. It can form a thicker coating in one application, with very high efficiency. It also has great mechanical properties and chemical resistance. Its performance is excellent, too. Using powder coating saves energy and resources. Its utilization rate can reach 99%. It is safe and very cost-effective. It is a solvent-free coating. It meets the “four E” principles: economy, environmental protection, efficiency, and performance.
Panoramica del mercato dei rivestimenti in polvere
L'aumento della domanda di elettrodomestici e veicoli leggeri ha aumentato la necessità di rivestimenti in polvere. Un aumento della domanda da parte delle industrie nei paesi sviluppati ed emergenti ha dato impulso al mercato dei rivestimenti in polvere. Un rapporto di Markets and Markets afferma che il mercato globale dei rivestimenti in polvere raggiungerà i 134,9 miliardi di dollari entro il 2022. Crescerà a 6,751 tp3t all'anno dal 2017 al 2022.
Il mercato cinese dei rivestimenti in polvere ha la domanda in più rapida crescita al mondo. Ciò è dovuto a molti fattori. Tra cui la rapida urbanizzazione e la crescita di alloggi, costruzioni e automobili. Nel 2016, la produzione del settore dei rivestimenti in polvere in Cina ha raggiunto 2,07 milioni di tonnellate.
Le vernici in polvere rappresentano 11% della produzione totale di vernici del mio Paese. Il 13° piano quinquennale afferma che "entro il 2020, l'industria delle vernici dovrebbe produrne circa 22 milioni di tonnellate". Di queste, 57% dovrebbero essere vernici ecologiche ed economiche. Nel 2020, le vernici in polvere saliranno a 18%, con una produzione di 4 milioni di tonnellate. L'aumento delle vernici in polvere aumenterà la domanda di riempitivi in polvere.
Analisi dell'applicazione di diversi materiali in polvere nei rivestimenti in polvere
I filler nei rivestimenti possono ridurre i costi. Migliorano anche le prestazioni del rivestimento.
Ad esempio, possono:
- Migliora la resistenza all'usura e ai graffi del rivestimento.
- Ridurre il cedimento durante il livellamento della fusione.
- Migliora la resistenza alla corrosione e all'umidità.
When choosing fillers for powder coatings, consider density, dispersion, particle size, and purity. In general, the higher the density, the lower the powder coating’s coverage. The dispersion of large particles is better than that of small ones. The filler is chemically inert. It must not react with some powder formula components, like pigments. The filler should be as white as possible. Powder coatings mainly use these materials: calcium carbonate, barium sulfate, talc, mica, kaolin, silica, and wollastonite.
Applicazione del carbonato di calcio nei rivestimenti in polvere
Il carbonato di calcio ha due tipi: leggero e pesante. Il leggero è carbonato di calcio precipitato. Tutti i tipi di carbonato di calcio e i metodi di produzione influenzano la lucentezza del rivestimento. Diverse dimensioni delle particelle hanno un forte effetto su di esso. Il carbonato di calcio in genere non è raccomandato per l'uso all'aperto.
Il carbonato di calcio pesante è usato principalmente per sostituire altri materiali. Sostituisce parzialmente il biossido di titanio, i pigmenti colorati, il calcio leggero e il solfato di bario precipitato. Previene la corrosione e sostituisce parzialmente i pigmenti antiruggine. È anche usato come un incrementatore.
Quando si usa carbonato di calcio pesante nelle vernici per interni, può essere usato da solo o con polvere di talco. Il carbonato di calcio, rispetto alla polvere di talco, è migliore. Può ridurre la polverizzazione, migliorare la ritenzione del colore nelle vernici chiare e aumentare la resistenza alla muffa. Tuttavia, la sua scarsa resistenza agli acidi ne ostacola l'applicazione nei rivestimenti per esterni.
Il carbonato di calcio leggero ha una granulometria più piccola e uniforme rispetto al carbonato di calcio pesante. Ha anche un assorbimento di olio e una luminosità maggiori. Il carbonato di calcio leggero può essere utilizzato quando è richiesto il massimo effetto opacizzante.
Applicazione del solfato di bario nei rivestimenti in polvere
Esistono due tipi di solfato di bario usati come pigmenti per il corpo della vernice: naturale e sintetico. Il prodotto naturale è la polvere di barite. Il prodotto sintetico è il solfato di bario precipitato.
Nei rivestimenti in polvere, il solfato di bario precipitato può migliorare il livellamento e la lucentezza. È compatibile con tutti i coloranti. Può far sì che i rivestimenti in polvere raggiungano uno spessore ideale e un'elevata velocità di rivestimento nel processo di spruzzatura.
I riempitivi in polvere di barite sono utilizzati nei primer industriali e nei rivestimenti per auto. Questi rivestimenti necessitano di elevata resistenza, potere riempitivo e inerzia chimica. Sono utilizzati anche in finiture ad alta lucentezza. Nelle vernici al lattice, la polvere fine di barite può sostituire un po' di biossido di titanio. Il suo elevato indice di rifrazione (1,637) lo rende un pigmento bianco traslucido.
Applicazione della polvere di mica nei rivestimenti in polvere
La polvere di mica è composta da silicati complessi e le sue particelle sono scagliose. Ha un'eccellente resistenza al calore, agli acidi e agli alcali. Influisce anche sulla fluidità di fusione dei rivestimenti in polvere. È utilizzata nei rivestimenti in polvere isolanti e resistenti al calore. Può anche essere un riempitivo per la polvere strutturata.
Tra i molti tipi di mica, la struttura della sericite è simile a quella del caolino. Ha proprietà sia della mica che dei minerali argillosi. Il suo utilizzo nei rivestimenti può migliorare notevolmente la loro resistenza alle intemperie e permeabilità all'acqua. Può anche migliorare la loro adesione, resistenza e aspetto. Allo stesso tempo, le particelle di colorante possono entrare nell'interstrato reticolare della polvere di sericite. Ciò impedisce al colore di sbiadire per lungo tempo. Inoltre, la polvere di sericite ha anche la funzione di anti-alghe e anti-muffa. Pertanto, la polvere di sericite è un riempitivo multifunzionale con un eccellente rapporto prezzo-prestazioni per i rivestimenti.
Applicazione del talco nei rivestimenti in polvere
Il talco, noto anche come silicato di magnesio idrato, viene direttamente frantumato dal minerale di talco. Le particelle sono cristalli aghiformi. Sono untuose al tatto. Sono morbide e non molto abrasive. Hanno una buona sospensione e disperdibilità e una certa tissotropia. Influiscono notevolmente sulla fluidità di fusione delle vernici in polvere. Quindi, vengono spesso utilizzate per le polveri testurizzate. Attualmente, vengono utilizzate in vari primer, rivestimenti intermedi, vernici per segnaletica stradale, rivestimenti industriali e rivestimenti architettonici per interni ed esterni.
Talc is cheap, but it has disadvantages, so its usage is limited. First, it has a large oil absorption. For low oil absorption, it must be mixed with fillers and low-oil-absorption barite powder. Also, it has low wear resistance. In high-wear situations, other fillers must be added to compensate. Thirdly, talc with non-metallic minerals is not fit for exterior coatings that need high weather resistance. The impurities can react with acids, like acid rain. Also, talc has matting properties, so it is not used in high-gloss coatings.
Applicazione della silice nei rivestimenti in polvere
Il quarzo in polvere poroso appartiene a un tipo di sistema di silice. È sicuro e ampiamente utilizzato in molti rivestimenti, come: polvere, ignifugo, impermeabile e anticorrosione. Il quarzo in polvere poroso ed economico può ridurre il costo dei rivestimenti in polvere. Può sostituire il solfato di bario per ridurre il bario solubile. Ciò soddisferà gli standard ambientali.
Inoltre, i rivestimenti in polvere spesso utilizzano la silice pirogenica come coadiuvante antiagglomerante. La silice pirogenica è un pigmento di superficie e un agente di controllo della reologia del rivestimento. Ha prestazioni eccellenti. Nei rivestimenti liquidi, controlla la reologia mediante: ispessimento, tissotropia, anti-cedimento e copertura dei bordi. Nei rivestimenti in polvere solidi, migliora il flusso della polvere e previene l'agglomerazione e la fluidizzazione.
Applicazione del caolino nei rivestimenti in polvere
Il caolino può migliorare la tissotropia e le proprietà anti-sedimentazione. L'argilla calcinata non influisce sulla reologia. Ma, come l'argilla non trattata, può opacizzare, aumentare il potere coprente e la bianchezza. Questi effetti sono simili al talco in polvere.
Il caolino ha un elevato assorbimento d'acqua. Non aiuta con la tissotropia o la realizzazione di rivestimenti idrofobici. La dimensione delle particelle dei prodotti al caolino è compresa tra 0,2 e 1 μm. Il caolino con particelle grandi ha un basso assorbimento d'acqua. Ha un buon effetto opacizzante. Il caolino con particelle piccole (meno di 1 μm) può essere utilizzato per rivestimenti semi-lucidi e per interni.
Il caolino può essere diviso in caolino calcinato e caolino lavato. In generale, l'assorbimento di olio, l'opacità, la porosità, la durezza e la brillantezza del caolino calcinato sono maggiori di quelli del caolino lavato.
Applicazione di microsfere di vetro cave nei rivestimenti in polvere
Le microsfere di vetro cave sono minuscole polveri sferiche cave. Sono leggere, hanno un volume elevato e una bassa conduttività termica. Hanno un'elevata resistenza alla compressione, sono isolate e resistono alla corrosione. Sono atossiche, ben disperse e stabili.
Quando utilizzate nei rivestimenti in polvere, le microsfere di vetro cave possono svolgere le seguenti funzioni:
- (1) Isolamento termico, isolamento e basso assorbimento d'acqua. Le microsfere di vetro cave hanno un vuoto o un gas rarefatto all'interno. Ciò crea una differenza di densità e conduttività termica con la resina epossidica. Quindi, isolano bene il calore. Sono un riempitivo eccellente per rivestimenti in polvere resistenti alle alte temperature.
- (2) Può migliorare le proprietà fisiche e meccaniche dei rivestimenti in polvere. I riempitivi di microsfere di vetro cave possono aumentare la durezza e la rigidità dei rivestimenti in polvere. Tuttavia, la resistenza all'impatto diminuisce. Il grado di diminuzione dipende dal trattamento superficiale delle microsfere di vetro cave. L'utilizzo del giusto agente di accoppiamento per il pretrattamento può ridurre la sua resistenza all'impatto.
- (3) Basso assorbimento di olio. Il tasso di assorbimento di olio delle microsfere di vetro cave varia. È compreso tra 7 mg e 50 mg per 100 g. Questo riempitivo a basso assorbimento di olio aumenta la quantità di riempimento sotto mentite spoglie durante la produzione. Riduce il costo complessivo.
Applicazione della wollastonite nei rivestimenti in polvere
La wollastonite è principalmente silicato di calcio. Ha una densità di 2,9 g/cm3, un indice di rifrazione di 1,63 e un assorbimento di olio di 30-50%. Ha una struttura aghiforme e una buona luminosità.
I rivestimenti in polvere generalmente utilizzano polvere di wollastonite naturale, che viene lavorata dalla wollastonite naturale. La wollastonite può essere un pigmento corporeo. Può sostituire parte del pigmento bianco nel rivestimento. Migliorerà la copertura e ridurrà i costi della vernice. La sua buona conduttività la rende una scelta comune per i rivestimenti in polvere isolanti epossidici. La wollastonite è un materiale bianco, aghiforme. Può migliorare le proprietà di flessione e trazione dei rivestimenti in polvere.
Tendenza di sviluppo dei riempitivi in polvere per rivestimenti in polvere
Trattamento superficiale dei riempitivi in polvere
I riempitivi per rivestimenti in polvere sono polari. Le resine per rivestimenti in polvere sono estremamente polari. Ciò causerà una scarsa compatibilità tra loro e danneggerà le prestazioni del rivestimento. Quindi, di solito è necessario trattare i riempitivi in polvere. Utilizzare metodi fisici (rivestimento superficiale e adsorbimento) o metodi chimici (sostituzione, idrolisi, polimerizzazione e innesto) per ridurre la dimensione delle particelle degli aggregati o migliorare la fluidità del sistema. Ciò migliora la lavorazione del rivestimento, la qualità della superficie (lucentezza, luminosità del colore) e la resistenza meccanica.
Micronizzazione di riempitivi in polvere
Un rapporto resina-riempitivo costante nel rivestimento in polvere è fondamentale. Teoricamente, particelle di riempitivo più piccole producono migliori proprietà superficiali e meccaniche. Se la dimensione delle particelle di riempitivo viene ridotta a quella del biossido di titanio (0,2-0,5 μm), il titanio agglomerato nella formula può essere isolato. Ciò creerà migliori centri di dispersione. Migliorerà il potere coprente del biossido di titanio. Questo è il principio di separazione spaziale dei riempitivi micronizzati. Allo stesso modo, i riempitivi micronizzati possono anche ridurre la quantità di pigmento utilizzata.
Nanotecnologia di riempimento in polvere
I nanomateriali più comunemente usati sono il nano-biossido di silicio, il nano-biossido di titanio e il nano-carbonato di calcio. Si dice che il nano-biossido di titanio sia trasparente. Può migliorare le proprietà meccaniche e l'assorbimento UV dei rivestimenti. Può anche migliorare notevolmente la resistenza alle intemperie dei rivestimenti in polvere nella vernice di finitura per auto. I nanomateriali sono particelle molto fini con elevata attività superficiale. Si agglomerano e flocculano facilmente. Pertanto, il trattamento superficiale dei nanofiller, il metodo di aggiunta e la selezione dell'attrezzatura di dispersione, la quantità di nanomateriali aggiunti ai rivestimenti in polvere e come disperderli nella resina di base sono la chiave per l'applicazione dei nanomateriali nei rivestimenti in polvere. Nella progettazione dei rivestimenti in polvere, scegliere i filler in base ai requisiti prestazionali. Ciò otterrà l'effetto migliore.
Funzionalizzazione dei riempitivi per vernici in polvere
L'obiettivo dei rivestimenti in polvere funzionali è di migliorarne le proprietà. Ciò include i loro aspetti fisici, chimici e meccanici. Oppure, di aggiungervi nuove funzioni. Le polveri di caolino e wollastonite creano rivestimenti in polvere isolanti elettrici. Possono ridurre i costi e migliorare l'isolamento. Gli idrossidi di alluminio e magnesio possono ritardare le fiamme. Possono creare rivestimenti in polvere ignifughi. Possono anche controllare la reologia, migliorare l'adesione, controllare la lucentezza e migliorare il potere coprente. Pertanto, i riempitivi per rivestimenti in polvere dovrebbero passare dal semplice taglio dei costi. Dovrebbero concentrarsi sulla ricerca per sviluppare nuovi riempitivi ad alte prestazioni e a basso costo. Questo per soddisfare le crescenti esigenze dei rivestimenti in polvere.