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.
Gambaran Keseluruhan Salutan Serbuk
Pengenalan kepada Salutan Serbuk
Salutan serbuk berasal pada tahun 1950-an. Ia adalah salutan mesra alam. Ia mempunyai kandungan pepejal 100% dan tiada VOC. Ia menjimatkan tenaga dan mengurangkan pencemaran. Ia mempunyai proses yang mudah, mudah untuk mengautomasikan, dan mempunyai prestasi salutan yang sangat baik.
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.
Tinjauan Pasaran Salutan Serbuk
Peningkatan permintaan untuk peralatan dan kenderaan ringan telah meningkatkan keperluan untuk salutan serbuk. Peningkatan dalam permintaan daripada industri di negara maju dan sedang pesat membangun telah meningkatkan pasaran salutan serbuk. Laporan Markets and Markets mengatakan pasaran salutan serbuk global akan mencecah US$134.9 bilion menjelang 2022. Ia akan berkembang pada 6.75% setiap tahun dari 2017 hingga 2022.
Pasaran salutan serbuk China mempunyai permintaan yang paling pesat berkembang di dunia. Ini disebabkan oleh banyak faktor. Ia termasuk pembandaran pesat dan pertumbuhan perumahan, pembinaan, dan kereta. Pada 2016, keluaran industri salutan serbuk China mencapai 2.07 juta tan.
Salutan serbuk adalah 11% daripada jumlah keluaran salutan negara saya. Rancangan Lima Tahun Ke-13 berkata, "menjelang 2020, industri pelapis akan menghasilkan kira-kira 22 juta tan." Daripada jumlah ini, 57% mestilah salutan mesra alam yang kos efektif. Pada 2020, salutan serbuk akan meningkat kepada 18%, dengan pengeluaran 4 juta tan. Peningkatan salutan serbuk akan meningkatkan permintaan untuk pengisi serbuk.
Analisis penggunaan bahan serbuk yang berbeza dalam salutan serbuk
Pengisi dalam salutan boleh mengurangkan kos. Mereka juga meningkatkan prestasi salutan.
Sebagai contoh, mereka boleh:
- Tingkatkan haus salutan dan rintangan calar.
- Kurangkan kendur semasa meratakan cair.
- Meningkatkan ketahanan kakisan dan kelembapannya.
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.
Penggunaan kalsium karbonat dalam salutan serbuk
Kalsium karbonat mempunyai dua jenis: ringan dan berat. Cahaya ialah termendak kalsium karbonat. Semua jenis kalsium karbonat dan kaedah pengeluaran menjejaskan kilauan salutan. Saiz zarah yang berbeza mempunyai kesan yang kuat ke atasnya. Kalsium karbonat biasanya tidak disyorkan untuk kegunaan luar.
Kalsium karbonat berat digunakan terutamanya untuk menggantikan beberapa bahan lain. Ia menggantikan sebahagian titanium dioksida, pigmen warna, kalsium ringan, dan barium sulfat termendak. Ia menghalang kakisan dan menggantikan sebahagian pigmen anti-karat. Ia juga digunakan sebagai penambah.
Apabila menggunakan kalsium karbonat berat dalam cat dalaman, ia boleh digunakan secara bersendirian atau dengan serbuk talkum. Kalsium karbonat, berbanding serbuk talkum, adalah lebih baik. Ia boleh mengurangkan penumbuk, meningkatkan pengekalan warna dalam cat cahaya, dan meningkatkan rintangan cendawan. Walau bagaimanapun, rintangan asidnya yang lemah menghalang penggunaannya dalam salutan luar.
Kalsium karbonat ringan mempunyai saiz zarah yang lebih kecil dan lebih seragam daripada kalsium karbonat berat. Ia juga mempunyai penyerapan minyak dan kecerahan yang lebih tinggi. Kalsium karbonat ringan boleh digunakan di mana kesan tikar maksimum diperlukan.
Penggunaan Barium Sulfate dalam Salutan Serbuk
Terdapat dua jenis barium sulfat yang digunakan sebagai pigmen badan cat: semula jadi dan sintetik. Produk semulajadi adalah serbuk barit. Produk sintetik adalah mendakan barium sulfat.
Dalam salutan serbuk, barium sulfat yang dimendakkan boleh meningkatkan perataan dan kilauan. Ia serasi dengan semua pewarna. Ia boleh membuat salutan serbuk mencapai ketebalan yang ideal dan kadar salutan yang tinggi dalam proses semburan.
Pengisi serbuk barit digunakan dalam primer industri dan salutan automotif. Salutan ini memerlukan kekuatan tinggi, kuasa pengisian dan lengai kimia. Ia juga digunakan dalam topcoat berkilat tinggi. Dalam cat lateks, serbuk barit halus boleh menggantikan beberapa titanium dioksida. Indeks biasannya yang tinggi (1.637) menjadikannya pigmen putih lut sinar.
Penggunaan Serbuk Mika dalam Salutan Serbuk
Serbuk mika terdiri daripada silikat kompleks, dan zarah-zarahnya mengelupas. Ia mempunyai rintangan haba, asid dan alkali yang sangat baik. Ia juga menjejaskan kecairan cair salutan serbuk. Ia digunakan dalam salutan serbuk tahan haba dan penebat. Ia juga boleh menjadi pengisi untuk serbuk tekstur.
Daripada banyak jenis mika, struktur serisit adalah seperti kaolin. Ia mempunyai sifat mineral mika dan tanah liat. Penggunaannya dalam salutan boleh meningkatkan rintangan cuaca dan kebolehtelapan air. Ia juga boleh meningkatkan lekatan, kekuatan, dan penampilan mereka. Pada masa yang sama, zarah pewarna boleh memasuki interlayer kekisi serbuk serisit. Ini mengekalkan warna daripada pudar untuk masa yang lama. Selain itu, serbuk serisit juga mempunyai fungsi anti alga dan anti cendawan. Oleh itu, serbuk serisit ialah pengisi pelbagai fungsi dengan nisbah prestasi harga yang sangat baik untuk salutan.
Penggunaan talc dalam salutan serbuk
Talc, juga dikenali sebagai magnesium silikat terhidrat, dihancurkan terus daripada bijih talc. Zarah-zarah tersebut adalah kristal berbentuk jarum. Mereka berasa berminyak. Mereka lembut dan tidak terlalu kasar. Mereka mempunyai penggantungan dan keterserakan yang baik dan thixotropy tertentu. Mereka sangat mempengaruhi kecairan cair salutan serbuk. Jadi, ia sering digunakan untuk serbuk tekstur. Pada masa ini, ia digunakan dalam pelbagai primer, salutan perantaraan, cat tanda jalan, salutan industri, dan salutan seni bina dalaman dan luaran.
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.
Penggunaan Silika dalam Salutan Serbuk
Kuarza serbuk berliang tergolong dalam sejenis sistem silika. Ia selamat dan digunakan secara meluas dalam banyak lapisan, seperti: serbuk, kalis api, kalis air, dan anti-karat. Kuarza serbuk yang murah dan berliang boleh mengurangkan kos salutan serbuk. Ia boleh menggantikan barium sulfat untuk mengurangkan barium larut. Ini akan memenuhi piawaian alam sekitar.
Juga, salutan serbuk sering menggunakan silika berwasap sebagai bantuan anti-caking. Silika wasap ialah pigmen badan atas dan agen kawalan reologi salutan. Ia mempunyai prestasi yang sangat baik. Dalam salutan cecair, ia mengawal reologi dengan: penebalan, thixotropy, anti-kendur dan liputan tepi. Dalam salutan serbuk pepejal, ia meningkatkan aliran serbuk dan menghalang penggumpalan dan pencairan.
Penggunaan Kaolin dalam Salutan Serbuk
Kaolin boleh meningkatkan sifat thixotropy dan anti-sedimentasi. Tanah liat terkalsin tidak menjejaskan reologi. Tetapi, seperti tanah liat yang tidak dirawat, ia boleh meratakan, meningkatkan kuasa penyembunyian, dan keputihan. Kesan ini serupa dengan bedak talkum.
Kaolin mempunyai penyerapan air yang tinggi. Ia tidak membantu dengan thixotropy atau membuat salutan hidrofobik. Saiz zarah produk kaolin adalah antara 0.2-1μm. Kaolin dengan zarah besar mempunyai penyerapan air yang rendah. Ia mempunyai kesan tikar yang baik. Kaolin dengan saiz zarah kecil (kurang daripada 1μm) boleh digunakan untuk salutan separa berkilat dan dalaman.
Kaolin boleh dibahagikan kepada kaolin terkalsin dan kaolin yang dicuci. Secara amnya, penyerapan minyak, kelegapan, keliangan, kekerasan, dan kecerahan kaolin terkalsin adalah lebih tinggi daripada kaolin yang telah dibasuh.
Penggunaan mikrosfera kaca berongga dalam salutan serbuk
Mikrosfera kaca berongga ialah serbuk sfera berongga yang kecil. Ia ringan, mempunyai isipadu yang besar, dan rendah kekonduksian terma. Mereka mempunyai kekuatan mampatan yang tinggi, terlindung, dan menahan kakisan. Mereka tidak toksik, tersebar dengan baik, dan stabil.
Apabila digunakan dalam salutan serbuk, mikrosfera kaca berongga boleh memainkan peranan berikut:
- (1) Penebat haba, penebat, dan penyerapan air yang rendah. Mikrosfera kaca berongga mempunyai vakum atau gas jarang di dalamnya. Ini mewujudkan perbezaan ketumpatan dan kekonduksian haba dengan resin epoksi. Jadi, mereka melindungi haba dengan baik. Ia adalah pengisi yang sangat baik untuk salutan serbuk tahan suhu tinggi.
- (2) Ia boleh meningkatkan sifat fizikal dan mekanikal salutan serbuk. Pengisi mikrosfera kaca berongga boleh meningkatkan kekerasan dan kekakuan salutan serbuk. Walau bagaimanapun, rintangan hentaman berkurangan. Tahap penurunan bergantung pada rawatan permukaan mikrosfera kaca berongga. Menggunakan agen gandingan yang betul untuk prarawatan boleh mengurangkan rintangan hentamannya.
- (3) Penyerapan minyak yang rendah. Kadar penyerapan minyak mikrosfera kaca berongga berbeza-beza. Ia adalah antara 7mg dan 50mg setiap 100g. Pengisi penyerapan minyak yang rendah ini meningkatkan jumlah pengisian yang menyamar semasa pengeluaran. Ia mengurangkan kos keseluruhan.
Penggunaan wollastonit dalam salutan serbuk
Wollastonite terutamanya kalsium silikat. Ia mempunyai ketumpatan 2.9g/cm3, indeks biasan 1.63, dan penyerapan minyak 30-50%. Ia mempunyai struktur seperti jarum dan kecerahan yang baik.
Salutan serbuk biasanya menggunakan serbuk wollastonit semula jadi, yang diproses daripada wollastonit semula jadi. Wollastonite boleh menjadi pigmen badan. Ia boleh menggantikan beberapa pigmen putih dalam salutan. Ia akan meningkatkan liputan dan mengurangkan kos cat. Kekonduksian yang baik menjadikannya pilihan biasa untuk salutan serbuk penebat epoksi. Wollastonite ialah bahan berwarna putih seperti jarum. Ia boleh meningkatkan sifat lenturan dan tegangan salutan serbuk.
Trend pembangunan pengisi serbuk untuk salutan serbuk
Rawatan permukaan pengisi serbuk
Pengisi salutan serbuk adalah polar. Resin salutan serbuk sangat polar. Ini akan menyebabkan keserasian yang lemah antara mereka dan menjejaskan prestasi salutan. Jadi, ia biasanya perlu untuk merawat pengisi serbuk. Gunakan kaedah fizikal (salutan permukaan dan penjerapan) atau kaedah kimia (penggantian, hidrolisis, pempolimeran dan cantuman) untuk mengurangkan saiz zarah agregat atau meningkatkan kecairan sistem. Ini meningkatkan pemprosesan salutan, kualiti permukaan (kilat, kecerahan warna) dan kekuatan mekanikal.
Mikronisasi pengisi serbuk
Nisbah resin-kepada-pengisi yang berterusan dalam salutan serbuk adalah kunci. Secara teorinya, zarah pengisi yang lebih kecil menghasilkan sifat permukaan dan mekanikal yang lebih baik. Jika saiz zarah pengisi dikurangkan kepada saiz titanium dioksida (0.2-0.5μm), titanium terkumpul dalam formula boleh diasingkan. Ini akan mewujudkan pusat penyebaran yang lebih baik. Ia akan meningkatkan kuasa menyembunyikan titanium dioksida. Ini ialah prinsip pemisahan ruang bagi pengisi mikron. Begitu juga, pengisi mikronisasi juga boleh mengurangkan jumlah pigmen yang digunakan.
Nanoteknologi Pengisi Serbuk
Bahan nano yang paling biasa digunakan ialah nano-silikon dioksida, nano-titanium dioksida dan nano-kalsium karbonat. Nano-titanium dioksida dilaporkan telus. Ia boleh meningkatkan sifat mekanikal dan penyerapan UV salutan. Ia juga boleh meningkatkan rintangan cuaca salutan serbuk dalam varnis lapisan atas automotif. Bahan nano ialah zarah yang sangat halus dengan aktiviti permukaan yang tinggi. Mereka mudah menggumpal dan berflok. Oleh itu, rawatan permukaan pengisi nano, kaedah penambahan dan pemilihan peralatan penyebaran, jumlah bahan nano yang ditambahkan pada salutan serbuk, dan cara menyebarkannya ke dalam resin asas adalah kunci kepada penggunaan bahan nano dalam salutan serbuk. Dalam mereka bentuk salutan serbuk, pilih pengisi berdasarkan keperluan prestasi. Ini akan mencapai kesan terbaik.
Kefungsian pengisi salutan serbuk
Matlamat untuk salutan serbuk berfungsi adalah untuk memperbaiki sifatnya. Ini termasuk aspek fizikal, kimia dan mekanikalnya. Atau, untuk menambah fungsi baharu kepada mereka. Serbuk kaolin dan wollastonit membuat salutan serbuk penebat elektrik. Mereka boleh mengurangkan kos dan meningkatkan penebat. Aluminium dan magnesium hidroksida boleh melambatkan api. Mereka boleh membuat salutan serbuk kalis api. Mereka juga boleh mengawal reologi, meningkatkan lekatan, mengawal kilauan dan meningkatkan kuasa penyembunyian. Oleh itu, pengisi untuk salutan serbuk harus beralih daripada hanya memotong kos. Mereka harus memberi tumpuan kepada penyelidikan untuk membangunkan pengisi baharu yang berprestasi tinggi dan kos rendah. Ini adalah untuk memenuhi permintaan salutan serbuk yang semakin meningkat.