Нові параметри порошкових фарб

04.05.2021
Переглядів: 365

При роботі з порошковими фарбами допитливі технологи завжди звертають увагу на технічний паспорт, виданий на конкретну партію. Описані в техпаспорті властивості давно стандартизовані і відображають властивості плівки покриття, що отримується з даної фарби. До яких відносять твердість, міцність на прямий / непрямий удар, адгезія плівки, точність кольору. Містяться там відомості і про фарбу - питома щільність фарби, виражена в г / куб.см. Оскільки цей параметр безпосередньо впливає на витрату фарби, виражений в кг на кв.м. За окремими запитами виробники надають данні про гранулометричний аналіз порошкової фарби.

Фахівці одного з французьких автовиробників висловили незадоволення обмеженістю опису використовуваної на їх виробництві порошкової фарби. Оскільки його не вистачало для пояснення багатьох проблем, що виникали при її нанесенні. Якісь періодично виникали в зв'язку з використанням продукції від різних постачальників. При цьому, будучи за документами ідентичними, різні фарби вели себе в умовах реального крупного виробництва настільки по різному, що відчуття досади французьких технологів переросло в переконання в необхідності описати властивості порошкових фарб більш повно у відповідності не тільки з можливостями лабораторій при лакофарбових виробництвах, але поперше згідно вимог фарбувальних дільниць. Перш за все виробничників цікавила плинність порошкових фарб в повітряному потоці. Тому що однакові за документами фарби від різних виробників демонстрували різну плинність, схильність до агломерації, що супроводжуються нерівномірністю нанесення, закупоркою шлангів і трубок.

Було підписано угоду про проведення вишукувальних робіт з Технологічним універститетом в Комп'єні. В якому було проведене вивчення властивостей фарби, що впливають на виробничі процеси. У роботі використовувався порошковий реометр FT4 компанії Freeman Technology.


Даний прилад спочатку був створений саме для перевірки плинних властивостей порошкових фарб. Крім того, його оснастили додатковими пристроями, що дозволяють описувати практично всі властивості фарб, які впливають на їх нанесення. 
 
Плинність порошкових фарб завжди розглядають нерозривно з умовами робочого процесу нанесення фарби. Фарби демонструють гарну плинність, якщо частинки поводяться незалежно одна від одної і погану, якщо частинки злежалися. Деякі порошкові фарби мають гарну плинністю тільки при сильному потоці повітря. При повільному ж вони забивають шланги і трубки. 
 
FT4 призначений для моделювання різних зовнішніх умов, в яких знаходяться фарби при роботі з ними, і вивчення їх поведінки. До різних умов фахівці компанії відносять:

Ущільнення 
Псевдозрідження 
Різні швидкості потоку 
Вологість 
Електростатичний заряд 
Час зберігання


 


Динамічні випробовування

Передбачають вимір плинності в русі. Для цього відкалібрована крильчатка обертається і рухається вниз і вгору для імітації умов при потоці фарби. При цьому частинки фарби вступають у взаємодію одна з одною. Що обумовлює опір потоку. І виявляє об'ємні плинні властивості. Чим більш частки пручаються руху крильчатки і чим складніше змусити порошок текти, тим важче відбувається рух крильчатки. Що і фіксує прилад. 

В процесі руху крильчатки через колонку з зразком порошкової фарби прилад фіксує обертальний і вертикальний опір . Разом ці показники об'єднують в інтегрований показник Загальна Енергія Плинності, що відображає кількість енергії, яку треба затратити на рух крильчатки через зразок фарби зверху вниз. Для більшої точності його висловлюють в перерахунку на мм руху в мДж / мм. 

Важливим при цьому є уніфікація умов. Оскільки порошки відрізняються за насипними властивостями, проводять стадію Підготовки. Яка полягає в м'якому стисканні фарби і подальшому псевдозрідженні. Що дозволяє досягти однорідної структури зразка по всьому його об'єму. 
   
Псевдозрідження


Щоб оцінити взаємодію порошкової фарби з потоком повітря строго контрольований потік повітря пропускають через пористу мембрану в основі колонки зі зразком фарби. Крім імітації одного з робочих процесів нанесення порошкової фарби, цей спосіб дозволяє оцінювати зчеплення між частинками фарби. 
 
Самі по собі сили зчеплення складно безпосередньо виміряти. Але їх можна оцінити досить точно зі зміни властивостей плинності порошку при псевдозрідженні. Ці сили є комбінацією сил Ван дер Ваальса і електростатичними. І вони зв'язуюче впливають на частинки порошкової фарби. І якщо вони слабкі, то частинки починають вести себе незалежно під час псевдозрідження. Виміряна приладом плинність і так звана Енергія Аерації кількісно характеризують сили зчеплення між частинками фарби.

Для порошків зі слабкими силам зчеплення Енергія Аерації прагне до нуля. Це означає, що порошок повністю піддається псевдозрідженню. Фарби зі значенням сил зчеплення від середнього до високого демонструють зниження енергії потоку при псевдозрідженні, але набагато менше. У таких порошках сили зчеплення занадто сильні, щоб повітря могло подолати їх і розділити частки фарби між собою. В результаті в масі незріджуємого порошку утворюються канали, що пропускають повітря.

Результати вимірювання виражають у так званому Співвідношенні Аерації 

Співвідношення Аераціі = Базова Енергія Плинності / Енергія Аераціі 
 
Співвідношення аерації відображає здатність порошку до псевдозрідження. 

Ущільнення

Вплив ущільнення на плинні властивості фарби можна виразити в так званій Енергії Ущільнення. Зовні процедура її визначення схожа на тест для визначення Базової Енергії Плинності. Відмінність - в ущільненні досліджуваного зразка порошкової фарби. Потім крізь нього також пропускають крильчатку зверху вниз. 
 
Виміряна різниця між Енергією Ущільнення і Базовою Енергією Плинності відображає зміни властивостей плинності порошкової фарби і є функцією ущільнення. 
 
На графіку показано, що зміна насипної щільності може досягати 40%. При цьому плинність може збільшуватися в 10 разів, як наслідок стиснення фарби. Що відображає негативний вплив насипної щільності на плинність фарби.

Чутливість до швидкості потоку

Порошкові фарби демонструють зазвичай різну поведінку при різних швидкостях потоку повітря. При одних швидкостях вони вільно пересуваються. При інших течуть повільніше. Це явище чинить серйозний вплив на стабільність процесу нанесення фарби. На відміну від рідких фарб порошкові рідко ведуть себе, як ньютонівські тіла. Що призводить до закупорки шлангів і трубок при зниженні швидкості повітря нижче деякого критичного рівня. 
Крім того, порошки з високою чутливістю до швидкості потоку повітря вимагають оптимальної і специфічної конфігурації обладнання. Перевага порошків з низькою чутливістю до швидкості повітря в тому, що вони можуть працювати на низьких швидкостях з підтриманням необхідного рівня однорідності повітряно-порошкової суміші і дозволяють мінімізувати тертя частинок одна об одну. 

Проба на зрушення

Методика перевірки на зрушення заснована на стандарті ASTM International Committe D18 on Soil and Rock. Вона разюче відрізняється від динамічних випробувань і завжди характеризує порошкову фарбу в ущільненому вигляді. І дозволяє зрозуміти поведінку фарби в бункері, а також дає необхідні відомості про його конструкцію (на основі теорії Дженика). 
 
Суть тесту полягає у впливі на верхній шар зразка фарби горизонтальних сил в той час, як нижній шар залишається нерухомим. Вплив посилюється поки не відбувається поділ розшарування зразка та верхній шар починає ковзати відносно нижнього.


Чим більше сили необхідно докласти для розшарування фарби при цьому тесті, тим менше ймовірність нормальної плинності фарби при подібному ущільненні, якому піддається фарба в бункері. 
 
Тертя стінок

Цей тест дозволяє виміряти відносне тертя між шаром фарби, прилеглим до стінки, і матеріалом, з якого виконана стінка провідного шлангу, трубки, бункера. Дозволяє оцінити умови, при яких відбувається прилипання порошку до стінок. 
 
Принцип вимірювання дуже схожий на камеру зсуву. Відмінність полягає в тому, що втулка, виконана з матеріалу обладнання, що стикається з фарбою, рухається відносно зразка фарби. 
  

Конструкція бункера

Зовні бункери виглядають простою і нехитрою частиною лінії фарбування, хоча вони часто є причиною багатьох проблем, пов'язаних з перебоями подачі порошкової фарби. Якщо властивості порошку не відповідають конструкції і геометрії бункера, подача фарба стане непостійною і може зовсім припинитися. Перші роботи в цій області провів Ендрю Дженіке в середині 20-го століття. Після чого його результати стали використовувати при розрахунку розмірів бункера, що забезпечують рівномірну подачу фарби. 
 
FT4 забезпечений програмним забезпеченням, що дозволяє розрахувати оптимальну конструкцію бункера безпосередньо на основі отриманих результатів вимірювань властивостей фарби. 

Насипні властивості 

Це ряд параметрів порошкової фарби, не пов'язаних з вимірюванням динамічних властивостей, що також впливають на робочі властивості порошкової фарби. 
 
Насипна щільність. Визначає зв'язок між масою і обсягом. 
 
Стисливість. Вимірюють стискаючи зразок фарби поршнем, що дозволяє випустити повітря, що міститься в зразку.

Проникність. Відображає опір порошку потоку повітря. (Не плутати з тестом на аерацію). Повітря пропускають знизу колонки зі зразком порошку. І вимірюють тиск, який він чинить на поршень зверху. 


Проводять також окремо дослідження на злежування порошку, поглинання вологи і розшарування частинок фарби за розмірами часток, їх щільності та істиранню. Що відображає умови зберігання фарб. 
 
Всі описані дослідження ще не були прийняті в постійний побут більшості лабораторій, так чи інакше пов'язаних з виробництвом порошкових фарб. В першу чергу, треба думати в зв'язку з ще не доведеними на практиці перевагами, які дає дослідження всіх властивостей фарби, доступних приладів, подібних до вказаного вище FT4. І перш за все їх передбачувальній силі щодо поведінки фарби в умовах реального виробництва. 
 
Тим цікавіше інформація про проведене дослідження для французького автовиробника. Якщо її результати виявляться плідними, то в недалекому майбутньому варто очікувати розширення переліку мінімально необхідних параметрів для кожної партії порошкової фарби. І цілком можливо технологи фарбувальних дільниць завтрашнього дня будуть обговорювати Базову Енергію Плинності нової фарби з не меншим інтересом, ніж фактуру і блиск.

Схожі статті

Два рази фарбуємо, один раз гріємо. Ще раз про одну новинку.

Два рази фарбуємо, один раз гріємо. Ще раз про одну новинку.

Багато сфер застосування порошкових фарб передбачають необхідність нанесення двох шарів покриття. На докладніше

10 міжнародна конференція лакофарбових матеріалів

10 міжнародна конференція лакофарбових матеріалів

  .. докладніше

Дефекти і способи їх усунення

Дефекти і способи їх усунення

На прохання партнерів Фірма "ОДРІ" підготувала інструкцію щодо усунення найпоширеніших деф докладніше