Die rasante Entwicklung der Pulverbeschichtungen hat die Nachfrage nach Pulverfüllstoffe. Mit den vorhandenen Markttreibern wird die Forschung zur Anwendung verschiedener Pulvermaterialien in Pulverbeschichtungen hat zunehmend an Bedeutung gewonnen. Die wichtigsten nichtmetallischen Pulver, die in Pulverbeschichtungen verwendet werden, sind Kalziumkarbonat, Bariumsulfat, Talkumpuder, Glimmerpulver, Kaolin, Kieselsäure und Wollastonit.
Füllstoffe in Beschichtungen reduzieren nicht nur die Kosten, sondern spielen auch eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Leistung der Beschichtungen, wie z. B. die Verbesserung der Verschleißfestigkeit, Kratzfestigkeit, Verringerung des Absackens während des Schmelzflusses der Beschichtung, Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und Verbesserung der Feuchtigkeitsbeständigkeit.
Bei der Auswahl von Füllstoffen für Pulverlacke spielen Faktoren wie Dichte, Dispersionsverhalten, Partikelgröße Verteilung und Reinheit müssen berücksichtigt werden. Generell gilt: Je höher die Dichte, desto geringer die Deckkraft der Pulverbeschichtung. Größere Partikel lassen sich besser dispergieren als kleinere. Füllstoffe sollten chemisch inert sein, um Reaktionen mit bestimmten Bestandteilen der Pulverformel, wie z. B. Pigmenten, zu vermeiden. Die Farbe des Füllstoffs sollte möglichst weiß sein.
Nichtmetallische Pulver-Kalziumkarbonat
Calciumcarbonat gibt es in zwei Varianten: leichtes Calciumcarbonat (gefälltes Calciumcarbonat) und schweres Calciumcarbonat. Unabhängig von der Art und dem Herstellungsverfahren beeinflusst die Partikelgröße stark den Glanz der Beschichtung. Calciumcarbonat wird generell nicht für den Außenbereich empfohlen.
Schweres Calciumcarbonat wird hauptsächlich als Ersatz für Titandioxid und Farbpigmente sowie teilweise als Ersatz für gefälltes Bariumsulfat verwendet, um Korrosionsbeständigkeit und Rostschutz zu gewährleisten. Für Innenanstriche kann schweres Calciumcarbonat allein oder in Kombination mit Talkumpuder verwendet werden. Im Vergleich zu Talkumpuder reduziert Calciumcarbonat die Kreidungsrate, verbessert die Farbbeständigkeit heller Farben und erhöht die Schimmelschutzeigenschaften. Seine geringe Säurebeständigkeit schränkt jedoch seine Verwendung in Außenanstrichen ein.
Im Gegensatz dazu weist helles Calciumcarbonat eine kleinere Partikelgröße, eine engere Partikelgrößenverteilung, eine höhere Ölabsorption und einen höheren Glanz auf. Es eignet sich ideal für Anwendungen, bei denen eine maximale Glanzunterdrückung erforderlich ist.
Nichtmetallische Pulver – Bariumsulfat
Bariumsulfat ist in zwei Formen erhältlich: natürlich und synthetisch. Die natürliche Form ist als Barytpulver bekannt, während die synthetische Form als gefälltes Bariumsulfat bekannt ist.
In Pulverlacken verbessert gefälltes Bariumsulfat den Verlauf und die Glanzbeständigkeit der Beschichtung und ist mit allen Arten von Farbstoffen hervorragend kompatibel. Es trägt dazu bei, beim Sprühvorgang eine ideale Schichtdicke zu erreichen, mit einem hohen Pulverauftrag Rate.
Barytpulver wird hauptsächlich in industriellen Grundierungen, Automobil-Zwischenbeschichtungen und Hochglanz-Decklacken verwendet, die eine hohe Filmfestigkeit, hohe Füllkapazität und hohe chemisch Inertheit. In Latexfarben wirkt feines Barytpulver aufgrund seines hohen Brechungsindex (1,637) als halbtransparentes weißes Pigment und ersetzt teilweise Titandioxid in der Beschichtung.
Glimmerpulver in Pulverbeschichtungen
Glimmerpulver ist ein komplexes Silikatmaterial mit flockigen Partikeln. Es weist eine ausgezeichnete Hitze- und Säure-Basen-Beständigkeit auf. Glimmerpulver beeinflusst die Fließeigenschaften von Pulverlacken und wird üblicherweise in Hochtemperatur- und Isolierpulverlacken verwendet. Es kann als Füllstoff für Strukturpulver verwendet werden.
Serizit ist eine der verschiedenen Glimmerarten und weist eine dem Kaolin ähnliche chemische Struktur auf. Es vereint Eigenschaften von Glimmer und Tonmineralien. Seine Verwendung in Beschichtungen verbessert die Wetterbeständigkeit, Wasserbeständigkeit, Haftfestigkeit und das Gesamterscheinungsbild des Films deutlich. Darüber hinaus können Farbstoffpartikel leicht in die Zwischenschicht des Serizits eindringen, wodurch die Farbe länger lebendig bleibt.
Serizitpulver weist außerdem eine Algen- und Schimmelresistenz auf und ist somit ein hervorragender multifunktionaler Füllstoff mit einem guten Preis-Leistungs-Verhältnis.
Talkumpuder in Pulverbeschichtungen
Talkumpuder, auch bekannt als hydratisiertes Magnesiumsilikat, wird direkt aus Talkerz zerkleinert. Die Partikel haben eine nadelartige Kristallstruktur, fühlen sich glatt an, haben eine weiche Textur und sind wenig abrasiv. Talkumpuder besitzt gute Suspensions-, Dispersions- und Thixotropieeigenschaften, die die Fließeigenschaften von Pulverlacken stark beeinflussen. Talkumpuder wird häufig in Strukturpudern verwendet.
Talkumpuder wird derzeit in verschiedenen Grundierungen, Zwischenbeschichtungen, Straßenmarkierungsfarben, Industrielacken sowie Innen- und Außenanstrichen verwendet. Es hat jedoch auch einige Nachteile. Es hat eine hohe Ölabsorptionsrate, was für bestimmte Anwendungen den Einsatz von Füllstoffen mit geringer Ölabsorption oder Barytpulver erfordert. Es weist außerdem eine geringe Verschleißfestigkeit auf, sodass für Anwendungen, die eine hohe Verschleißfestigkeit erfordern, zusätzliche Füllstoffe erforderlich sind. Darüber hinaus enthält Talkumpuder Verunreinigungen, die mit Säuren (wie saurem Regen) reagieren können, was seine Verwendung in Außenbeschichtungen, die eine hohe Witterungsbeständigkeit erfordern, einschränkt. Da es außerdem einen mattierenden Effekt hat, wird es im Allgemeinen nicht in Hochglanzbeschichtungen verwendet.
Kieselsäure in Pulverbeschichtungen
Poröser Quarz ist ein Siliciumdioxidsystem. Er ist für seine Sicherheit bekannt und wird häufig in Pulverbeschichtungen, feuerfesten Beschichtungen, wasserfesten Beschichtungen und Korrosionsschutzbeschichtungen verwendet. Kostengünstiger poröser Quarz kann die Kosten von Pulverbeschichtungen senken und Bariumsulfat ersetzen, um den Gehalt an löslichem Barium zu reduzieren und so Umweltanforderungen zu erfüllen.
Darüber hinaus wird pyrogene Kieselsäure häufig als Trenn- und Verklumpungsmittel in Pulverlacken eingesetzt. Es ist ein multifunktionales Pigment und ein hervorragendes Rheologiekontrollmittel für Beschichtungen. In Flüssiglacken dient es als Verdickungsmittel, Thixotropiemittel, Anti-Ablaufmittel und Kantenabdeckung. In festen Pulverlacken verbessert es die Rieselfähigkeit des Pulvers, verhindert Verklumpen und fördert die Fluidisierung.
Nichtmetallische Pulver-Kaolin
Kaolin kann in kalziniertes Kaolin und gewaschenes Kaolin unterteilt werden. Im Allgemeinen weist kalziniertes Kaolin eine höhere Ölabsorption, Opazität, Porosität, Härte und Helligkeit auf als gewaschenes Kaolin.
Kaolin kann die Thixotropie und die Antiabsetzeigenschaften verbessern. Kalziniertes Kaolin beeinflusst die rheologischen Eigenschaften von Beschichtungen nicht, kann aber ähnlich wie Talkumpuder mattierend wirken und die Opazität und Weiße erhöhen.
Kaolin weist im Allgemeinen eine hohe Wasseraufnahme auf und ist daher zur Verbesserung der Thixotropie von Beschichtungen oder zur Herstellung hydrophober Beschichtungen ungeeignet. Seine Partikelgröße liegt typischerweise zwischen 0,2 und 1 μm. Gröberes Kaolin weist eine geringere Wasseraufnahme und bessere Mattierungseffekte auf, während Kaolin mit einer Partikelgröße von weniger als 1 μm in seidenmatten Beschichtungen und Innenbeschichtungen verwendet wird.
Hohle Glasmikrokugeln in Pulverbeschichtungen
Hohlglas-Mikrokugeln sind winzige, hohle, kugelförmige Pulver mit Vorteilen wie geringem Gewicht, großem Volumen, geringer Wärmeleitfähigkeit, hoher Druckfestigkeit, Isolierung, Korrosionsbeständigkeit, Ungiftigkeit sowie guter Dispersion, Fließfähigkeit und Stabilität.
Bei der Anwendung in Pulverbeschichtungen erfüllen hohle Mikroglaskugeln folgende Zwecke:
- Wärmedämmung und Isolierung: Ihre innere Struktur ist entweder vakuumiert oder mit dünnen Gasen gefüllt, wodurch ein erheblicher Unterschied in Dichte und Wärmeleitfähigkeit zu Epoxidharzen entsteht. Dies macht sie zu einem hervorragenden Füllstoff für Hochtemperatur-Pulverbeschichtungen.
- Verbesserung der mechanischen Eigenschaften: Hohlglas-Mikrokugeln erhöhen die Härte und Steifigkeit von Pulverbeschichtungen, verringern aber die Schlagfestigkeit. Das Ausmaß der Schlagfestigkeitsminderung hängt von der Oberflächenbehandlung der Mikrokugeln ab. Die Verwendung des richtigen Haftvermittlers kann die negativen Auswirkungen auf die Schlagfestigkeit verringern.
- Geringe Ölaufnahme: Die Ölabsorptionsrate von Mikrohohlglaskugeln ist gering und liegt zwischen 7 mg und 50 mg pro 100 g. Dies reduziert die Füllmenge und senkt die Gesamtkosten bei der Herstellung.
Wollastonit in Pulverbeschichtungen
Wollastonit besteht hauptsächlich aus Calciummetasilikat. Es hat eine Dichte von 2,9 g/cm³, einen Brechungsindex von 1,63 und eine Ölabsorption von 30% bis 50%. Es hat eine nadelartige Struktur und eine gute Helligkeit.
Für Pulverbeschichtungen wird in der Regel natürliches Wollastonitpulver verwendet, das aus natürlichem Wollastonit hergestellt wird. Es dient als Deckpigment und teilweiser Ersatz für Weißpigmente, sorgt für Deckkraft und Volumen und senkt gleichzeitig die Beschichtungskosten. Aufgrund seiner hervorragenden Leitfähigkeit wird es häufig in Epoxid-Isolierpulverbeschichtungen verwendet. Wollastonit hat eine weiße, nadelartige Struktur, die die Biege- und Zugfestigkeit von Pulverbeschichtungen verbessert.
Episches Pulver
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