Оксидні пігменти заліза у порошкових покриттях: що роблять екструдер і піч із ними

Коротше кажучи: Оксид заліза витримує лінію порошкового покриття краще, ніж більшість органічних пігментів, але саме лінія визначає остаточний колір. Три чинники важливіші за марку пігменту, яку ви купуєте: як добре пігмент диспергований у екструдері, чи перебуває ваш графік полімеризації вище температури, при якій жовтий пігмент починає змінювати відтінок, і чи залишає ваш цільовий показник блиску достатньо місця для завантаження пігменту. Усуньте ці три проблеми — і пігмент перестає бути змінною величиною. У цій статті розглянуто кожен етап процесу, а також наведено пункти, які варто включити до замовлення.

Порошкове фарбування — це сухий фарбувальний матеріал, який наносять у вигляді порошку й плавлять у плівку. Це звучить як незначна відмінність від рідкої фарби. Але на виробничій дільниці це змінює майже все щодо поведінки пігменту, оскільки тепер пігмент має витримувати процес плавлення, стискання, подрібнення та випікання замість простого перемішування в рідині й подальшого висихання.

Оксид заліза — поширений вибір тут з чудових причин. Він непрозорий, має низьку вартість на одиницю приховування й зберігає колір під впливом температур, які зруйнують багато органічних пігментів. Однак він не зможе виправити помилку в екструзії або перевищення температури в пічі.

Там, куди потрапляє пігмент

Лінія порошкового фарбування складається з п’яти етапів, і пігмент проходить усі з них.

Ринок попереднє змішування це суха суміш смоли, отверджувача, наповнювача, пігменту та добавок, яку змішують у високошвидкісному мішалці. На цьому етапі нічого ще не плавиться. Його мета — забезпечити рівномірне розподілення пігменту по порошку, і, що дивно, це досить легко зробити неправильно: пігмент, який змочується смолою, розсіється пізніше, тоді як сухий, згребений пігмент — ні.

Далі йде екструдер , нагрітий гвинт, що плавить суміш і перетворює її на в’язку пасту. Саме тут пігмент справді розбивається й змочується. Матеріал виходить у вигляді гарячої стрічки, охолоджується на конвеєрній стрічці або хладороліку, а потім надходить до млина, де його подрібнюють до порошку з заданим розміром частинок.

Нанесення — електростатичне. Порошок заряджають, розпилюють на заземлену деталь і утримують на ній за рахунок заряду, доки деталь не потрапляє в піч. Усередині печі порошок плавиться, розтікається, а смола утворює поперечні зв’язки, формуючи тверду плівку. Останній крок — це висушування .

Кожен із цих етапів може змінити кінцевий колір.

Екструдер — це те місце, де досягається або втрачається рівномірне розподілення.

Якщо клієнт скаржиться на вкраплення, смуги або зниження блиску, відповідь майже завжди знаходиться в екструдері, а не в мішку з пігментом.

Екструдер повинен одночасно виконувати дві задачі: рівномірно розподілити пігмент у розплаві й зробити це без деградації смоли або спровокування реакції затвердіння до того, як матеріал потрапить у деталь. Обидві задачі обмежені тими самими параметрами: температурою циліндра, швидкістю гвинта, швидкістю подачі та часом перебування. Якщо посилити обертання гвинта для покращення розподілу, час перебування скорочується; якщо ж знизити швидкість гвинта, щоб надати пігменту більше часу, існує ризик передчасного затвердіння смоли.

Оксид заліза є абразивним. Це твердий мінеральний порошок, і при високому навантаженні він спричиняє швидше зношення гвинтів та циліндрів, ніж органічний пігмент. На підприємстві, де переробляють велику кількість оксиду заліза, слід очікувати необхідності перевіряти гвинти частіше, ніж передбачено виробником обладнання. Зношення змінює профіль зсуву, а зміна профілю зсуву впливає на дисперсію, що проявляється через місяці у вигляді партії, яка більше не відповідає збереженому еталону.

Практична перевірка — це нанесення проби (тонкої плівки, нанесеної на панель для візуального порівняння) зі збереженим еталоном, отриманим із готового порошкового матеріалу, а не з преміксу. Якщо під мікроскопом з низьким збільшенням на пробі видно вкраплення, це означає, що екструдер не виконав свою роботу, і жодна кількість перевірок пігменту не пояснить цього явища.

Температура полімеризації обмежує ваш вибір кольорів

Більшість архітектурних порошкових систем полімеризуються приблизно за температури від 180 °C до 200 °C протягом десяти–двадцяти хвилин, залежно від хімічного складу. Цей діапазон є безпечним для червоного оксиду заліза (Fe2O3) та чорного оксиду заліза (Fe3O4). Обидва ці сполуки стабільні навіть при температурах, значно вищих за температуру полімеризації.

Жовтий оксид заліза (α-FeOOH, гідратований оксид заліза) — це інша справа. У його кристалічній структурі утримується вода, яку нагрівання видаляє. Поза межею приблизно 180 °C ця зміна стає помітною й незворотною. Пігмент набуває відтінку оранжево-червоного кольору, і ця зміна є постійною. Жовте порошкове покриття, яке виглядало правильним у лабораторії, після проходження через промислову піч може мати відчутно тепліший відтінок порівняно з затвердженою зразковою панеллю, і різницю буде приписувати партії пігменту, хоча насправді причиною є профіль температурного режиму печі.

Існує два чесних способи вийти з цієї ситуації. Перший — вказати стабільний до нагрівання жовтий колір, який коштує дорожче й має постачатися з чітко вказаною температурою та тривалістю впливу від постачальника замість розмитого твердження про стійкість до нагрівання. Другий — знизити температуру полімеризації й подовжити час, що працює лише за умови, що смолова система це дозволяє.

Саме це також є причиною того, що червоні та коричневі кольори домінують у архітектурних порошкових покриттях. Вони не є популярнішими тому, що архітектори надають їм перевагу. Вони популярніші тому, що піч не прощає помилок, а ці кольори до них байдужі.

Блиск і DOI: вартість додаткового забарвлювача

Непрозорість порошкового покриття залежить від концентрації забарвлювача. Якщо клієнт хоче суцільний колір на яскравій основі, концентрація забарвлювача має бути достатньо високою, щоб приховати те, що знаходиться під ним.

Висока концентрація забарвлювача має вартість, що перевищує вартість самого забарвлювача. Кожен додатковий відсоток забарвлювача витісняє смолу, а саме смола формує безперервну плівку, яка забезпечує блиск і DOI (чіткість зображення, тобто наскільки різким виглядає відбиття, а не наскільки яскравим воно є). Збільшення навантаження призводить до того, що плівка починає виглядати плоскою, навіть коли показники глянцеметра все ще становлять 30 одиниць.

Існує ще один ефект, який часто спричиняє помилки. Частинки оксиду заліза є твердими й порівняно грубої структури порівняно з органічним пігментом. При високому навантаженні та поганому розподілі вони виступають над поверхнею затверділої плівки й розсіюють світло, що знижує блиск без зміни виміряного кольору. Панель проходить перевірку кольору, але не проходить візуальну перевірку.

Якщо завдання вимагає одночасно високої приховувальної здатності й високого DOI, чесною відповіддю зазвичай є тонший шар фарби поверх грунту, а не товстий одинарний шар. Таке рішення має бути прийняте на етапі проектування покриття, а не під час визначення специфікації пігменту.

Що оксид заліза забезпечує на відкритому повітрі й чого він не забезпечує

Оксид заліза має відмінну стійкість до дії світла. Він не випалюється так, як багато органічних пігментів, і саме тому його використовують у зовнішніх архітектурних роботах, де гарантія триває роками.

Те, що він не робить, — це захищає зв’язувальний агент. Ультрафіолетове світло впливає на смолу, і по мірі її розкладання поверхня починає змінюватися пилуватість (порошкоподібний шар, що утворюється внаслідок деградації зв’язувального агента). Випадання білого порошку робить покриття світлішим і матовішим, хоча пігмент під ним залишається незмінним. У світлих кольорах цей ефект непомітний. У темно-коричневому чи бронзовому кольорі він сприймається як виполоскана, запилена поверхня, і його часто повідомляють як невдачу кольору.

Архітектурні алюмінієві покриття зазвичай сертифікують відповідно до опублікованих специфікацій експлуатаційних характеристик, а не відповідно до технічного опису виробника. AAMA 2604 та AAMA 2605 — це дві найважливіші специфікації на цьому ринку; обидві встановлюють вимоги до випробувань та експлуатаційних характеристик органічних покриттів на алюмінієвих профілях і панелях. Якщо ваш клієнт посилається на одну з цих специфікацій, вибір пігменту має ґрунтуватися на результатах випробувань стійкості до атмосферних впливів, передбачених у специфікації, а не на загальному твердженні про стійкість до УФ-випромінювання.

Що вказувати в замовленні на закупівлю

Більшість суперечок щодо пігментів у порошкових покриттях виникає через замовлення на закупівлю, в якому вказано лише колір і більше нічого. Це ті пункти, які варто записати.

Два з цих аспектів варто розділити. Співпадіння кольору поставлених сумок і стабільність кольору під час проходження через вашу піч — це різні вимоги. Постачальник може повністю відповідати допуску за першим параметром, але при цьому не задовольняти другий, оскільки піч виконує дії, які ніколи не передбачались у технічному описі пігменту.

Там, де підприємства помиляються

Постійно повторюються три помилки, і жодна з них не пов’язана з класом пігменту.

Перша — це затвердження кольору за зразком, нанесеним у лабораторії методом розпилення, а потім запуск виробництва на іншій лінії з іншою піччю. Термічний профіль лабораторної печі й виробничої печі відрізняється, і жовтий колір, що пройшов перевірку в лабораторії, може не пройти на виробничій лінії.

Друга — це спроба виправити проблему з кольором шляхом зміни постачальника пігменту. Якщо зразок-еталон ніколи не був офіційно затверджений і запечатаний, порівнювати нічого немає, тож нового постачальника оцінюють за пам’яттю, і суперечка починається заново.

Третє — прийняття сертифікату аналізу як підтвердження дисперсії. У цьому сертифікаті описується порошок, що вийшов із заводу пігментів. У ньому нічого не сказано про те, що ваш екструдер з ним зробив.

Жодна з цих дій не вимагає нового обладнання. Потрібен лише герметичний стандарт, письмове обмеження ΔE, випробування затвердіння у справжньому печі та перевірка нанесення шару для кожної партії. На підприємстві, де виконують ці чотири дії, спори щодо кольору тривають рідко більше одного дня.

ПРО ПОСТАЧАЛЬЦЯ

Hebei Tianhuibao Technology Co., Ltd. виробляє пігменти оксиду заліза протягом 26 років, має річну потужність 50 000 тонн і постачає клієнтів у понад 150 країнах і регіонах. Асортимент охоплює Червоний рядок оксиду заліза (включаючи марки 110, 130 та 190, а також нано-, ультрадрібні, легко-дисперсні та стійкі до кислот і лугів марки), Серія оксидів заліза жовтих (марки 313 та 920), чорний та коричневі серії з безпосереднім налаштуванням кольору на заводі, регулюванням розміру частинок та індивідуальним упакуванням через Індивідуальні послуги . Маємо сертифікати REACH, RoHS, CE та ISO. Готові товари відправляються протягом 3–5 робочих днів; індивідуальні — протягом 7–15 робочих днів. Мінімальне замовлення — 1 тонна (1000 кг). Дані про колір, у тому числі значення ΔE щодо збереженого стандарту, надаються за запитом; рекомендації щодо температури затвердіння надаються окремо для кожної марки, а не загальним твердженням.

Якщо ви підбираєте пігмент для лінії порошкового фарбування, надішліть графік термообробки, систему смоли, бажаний рівень блиску та колір, який потрібно досягти. Ми повідомимо вас, який ступінь підходить для цих параметрів, а який — ні, і надішлемо зразок для порівняння з вашим збереженим еталоном.

Контакт: [email protected] / +86-13400211655.