НАНЕСЕНИЕ ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ\APPLICATION OF POLYMER COATINGS

Дешевый хостинг

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ.

1. Полимерно-порошковое покрытие

2. Характеристики полимерно-порошкового покрытия

3. Нанесение полимерных покрытий

4. Классификация способов нанесения покрытий

5. Первая группа нанесения полимерных покрытий

5.1 Вихревое напыление (вибрационный, вибровихревой метод нанесения полимерных покрытий)

.2 Пневматическое напыление

.3 Беспламенное напыление

.4 Центробежный метод распыления порошков

6. Вторая группа нанесения полимерных покрытий

6.1 Газопламенное напыление

.2 Плазменное напыление

.3 Теплолучевой метод

.4 Экструзионный метод

.5 Напыление в вакууме

7. Третья группа нанесения полимерных покрытий

7.1 Технология порошковой окраски электростатическим напылением — технология зарядки коронным разрядом

7.2 Трибостатическое напыление — зарядка трением

.3 Нанесение покрытия в ионизированном псевдоожиженном слое

Заключение

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

НАНЕСЕНИЕ ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ.

 

1. Полимерно-порошковое покрытие

 

Полимерное покрытие — результат обработки поверхности порошковой краской. Последняя представляет собой специальный твердый состав, который при повышении температуры превращается в сплошную пленку, призванную защитить металлическое изделие от коррозии и придать ему эстетичный внешний вид.

Порошковое полимерное покрытие широко применяется сегодня при ремонтно-строительных работах. Оно идеально подходит для элементов фасада (кровли, оконных профилей, дверей, ограждений), спортивного, садово-паркового инвентаря, а также офисной мебели.

Полимерно-порошковое окрашивание было разработано в 1950-х гг. в США. В то время только лишь начинало формироваться автомобильное производство, которое одним из немногих имело честь протестировать новейший вид покраски. С тех пор прошло уже более 60 лет, и каждый человек может пользоваться порошково-полимерным покрытием металла каждый день, в том числе и у себя на кухне. Сегодня же по объему выпуска термоактивных порошковых ЛКМ лидирует не кто иной как Европа. В России обстановка несколько иная, потому как серийное производство подобный продукции началось только лишь с 1975 года. Теперь полимерно-порошковое окрашивание становится необычайно популярным, проникая во многие слои, раньше занятые традиционными лакокрасочными покрытиями.

Метод порошкового окрашивания является популярной альтернативой нанесению жидких лакокрасочных материалов для деталей, допускающих термообработку. Чаще всего слой порошково-полимерного состава на изделии составляет 0,3мм.

Порошковые краски — это твердые дисперсные композиции, в состав которых входят пленкообразующие смолы, отвердители, наполнители, пигменты и целевые добавки. Получают порошковые краски главным образом смешением компонентов в расплаве с последующим измельчением сплава до максимального размера частиц.

Порошковые краски своей популярностью обязаны отсутствию растворителей и содержанию веществ, гарантирующих непроницаемое для солей, кислот и влаги тонкослойное покрытие. При этом оно отвечает высоким стандартам качества, является абразивостойким и высокопрочным.

Повышенная устойчивость к механическим повреждениям гарантирует сохранность внешнего вида на протяжении всего срока службы окрашенного полимерно-порошковым покрытием металла.

Основное достоинство метода полимерно-порошкового окрашивания заключается в антикоррозийной защите металла. И получаемое покрытие обладает повышенной жаростойкостью, электроизоляционными свойствами, долговечностью, прочностью, экологичностью, сохраняет первоначальный колер и соответствует Европейским стандартам.

 

2. Характеристики полимерно-порошкового покрытия

 

толщина покрытия 60…80мкм;

высокая устойчивость к ультрафиолетовому излучению;

минимальный радиус изгиба — 1T;

возможность окраски в любой цвет.

повышенная устойчивость к механическим повреждениям, что гарантирует сохранность внешнего вида на протяжении всего срока службы окрашенного металла;

повышенная прочность на удар, изгиб, истираемость;

высокая адгезия с окрашиваемой поверхностью;

высокая антикоррозионная стойкость к воздействию влаги, растворов щелочей и кислот, органических растворителей;

широкий рабочим диапазоном от -60 0С до +150 0С;

непревзойденные эстетические характеристики: повышенная толщина полимерного покрытия позволяет маскировать незначительные дефекты поверхности.

Кроме того, у полимерной краски существуют множество поверхностных эффектов, которые позволяют добиваться безупречного внешнего вида готовых изделий без утомительной и долгой подготовки.

Порошково-полимерное покрытие устойчиво к атмосферной коррозии и может уверенно эксплуатироваться в условиях:

промышленной атмосфере средней агрессивности сроком до 30 лет;

слабоагрессивной атмосферы сроком до 45 лет;

приморской городской атмосферы средней агрессивности сроком до 15 лет.

 

3. Нанесение полимерных покрытий

 

Технология нанесения полимерных порошковых красок — экологически чистая, безотходная технология получения высококачественных защитных и защитно-декоротивных полимерных покрытий. Покрытие формируют из полимерных порошков, которые напыляют на поверхность изделия, а затем в печи под определенной температурой проходит процесс термообработки (полимеризации).

Процесс нанесения покрытий практически всеми известными методами предполагает последовательную реализацию следующих основных этапов:

1. Очистку покрываемой поверхности от загрязнения, оксидных и годрооксидных слоев и проведение активационной обработки;

. Нанесение полимерного материала на поверхность;

. Закрепление полимерного материала на поверхности ;

. Заключительная обработка покрытия с целью достижения необходимых служебных свойств;

. Контроль качества покрытия, оценка соответствия его свойств, геометрических параметров требуемым.

Полимерные покрытия, наносимые на поверхность твердого тела, используются для повышения служебных свойств изделий.

Качество покрытий зависит от строгого соблюдения технологических режимов всех стадий процесса.

Подготовка поверхности.

Для очистки поверхности от ржавчины, окалины, старых покрытий в основном используют механические и химические способы. Из механических способов наиболее распространение струйная абразивная обработка с применением дробеметных, дробеструйных и пескоструйных аппаратов.

В качестве обезжиривающих веществ применяют органические растворители, водные моющие (щелочные и кислые) растворы. Органические растворители (Уайт-спирит, 646) из-за вредности и огнеопасности применяют для обезжиривания способом ручной протирки х/б ветошью не оставляющей ворсы на поверхности изделий, ограниченно, главным образом при окрашивании небольших партий. Основной промышленный способ обезжиривания связан с использованием водных моющих составов — концентратов. В основном они представляют собой порошки. Обезжиривание проводят при 40-600С; продолжительность обработки окунанием 5-15 мин, распылением 1-5 мин. Большинство составов пригодно для обезжиривания как черных, так и цветных металлов (алюминий, медь, цинк и магниевые сплавы). Обезжиривание требует не только обработку моющим составом, но и последующую их промывку и сушку.

Химическое удаление оксидов основано на их растворении или отслаивании с помощью кислот (в случае черных металлов) или щелочей (для алюминия и его сплавов). Эта операция преследует цель улучшить защиту изделий, сделать ее более надежной и длительной. наиболее распространено фосфатирование черных металлов и оксидирование цветных, в первую очередь алюминия и его сплавов. Цветные металлы (алюминий, магний, их сплавы, цинк) для улучшения адгезии и защитных свойств покрытий оксидируют. Завершающей стадией получения конверсионных покрытий, как и любых операций мокрой подготовки поверхности, является сушка изделий от воды.

Подготовка порошкового материала и сжатого воздуха.

Порошковые полимерные материалы промышленного изготовления, у которых не истек срок годности, как правило, пригодны для получения покрытий без какой-либо подготовки. Исключения могут быть в тех случаях, когда нарушались условия хранения или транспортировки материала.

Наиболее типичные дефекты красок, связанные с их неправильным хранением: комкование, химическое старение; увлажнение сверх допустимой нормы. Рекомендуемая температура хранения порошковых красок не выше 30°С. Слежавшиеся краски, имеющие крупные или даже мелкие агрегаты, не пригодны для применения и требуют переработки — измельчения до требуемого размера частиц и просева. При малой агрегации частиц иногда ограничиваются просевом. Рекомендуемая ячейка сита для просеивания должна быть в пределах 150-200 мкм.

Химическому старению в наибольшей степени подвержены термореактивные краски с высокой реакционной способностью при несоблюдении условий их хранения. Краски, имеющие признаки химического старения, должны выбраковываться, их исправление практически невозможно. Краски с повышенной степенью увлажнения (что видно по их пониженной сыпучести, склонности к агрегации, плохой заряжаемости) подлежат — сушке при температуре не выше 35 0С на протвине слоем 2-3см. в течение 1-2 часов с периодическим перемешиванием краски.

Полимерные порошковые краски являются гигроскопичными и поглощают из окружающего воздуха пары воды в результате чего, краски плохо транспортируются по трубопроводу распылителей, распыляются, заряжаются (особенно касается трибостатического напыления). Подготовка сжатого воздуха заключается в его очистке от капельной влаги и масла с последующей осушкой от их паров. Воздух, используемый для распыления порошковых красок, должен удовлетворять следующим требованиям: содержание масла — не более 0,01 мг/м3; содержание влаги — не более 1,3 г/м3; точка росы — не выше 7°С; содержание пыли не более 1мг/м3. Подготовка осуществляется пропусканием сжатого воздуха через маслоуловители и установку осушки сжатого воздуха ОСВ-30, в котором освобождение от влаги сжатого воздуха достигается пропусканием последнего через слой сорбента забирающий из сжатого воздуха пары воды и масла. Регенерация сорбента осуществляется прокаливанием сорбента при температуре 120-150 0С в течение 2-3 часов с последующим охлаждением последнего. Срок использования сорбента около 5 лет.

 

4. Классификация способов нанесения покрытий

 

Все способы нанесения полимерных покрытий можно разделить на три группы.

I — группа — способы нанесения, осуществляемые путем напыления порошка на изделия, нагретого выше температуры плавления наносимого полимера:

а) вихревое напыление (нанесение в псевдоожиженном слое), вибрационный, вибровихревой;

б) пневматическое напыление;

в) безплазменное напыление;

г) центробежное напыление.

II — группа — способы нанесения, осуществляемые путем напыления расплавленных частиц порошкового полимера на поверхность нагретого изделия:

а) газоплазменное напыление;

б) теплолучевое напыление;

в) экструзионное напыление;

г) напыление в вакууме.

III — группа — способы нанесения, осуществляемые путем напыления электрически заряженных частиц порошка на поверхность противоположно заряженной поверхности:

а) электростатическое напыление — зарядка коронным зарядом в электрическом поле ;

б) трибостатическое напыление;

в) нанесение покрытия в ионизированном псевдоожиженном слое.

Рассмотрим подробнее способы нанесения полимерных покрытий

 

5. Первая группа нанесения полимерных покрытий

 

.1 Вихревое напыление (вибрационный, вибровихревой метод нанесения полимерных покрытий)

 

Является самым часто встречающимся методом нанесения порошковых покрытий.

Процесс вихревого напыления состоит в следующем: между основанием резервуара и агломерационной камерой располагается воздухо- или газопроницаемая плита из металлокерамики или же фильтр из синтетического материала (диаметр пор < 25 мкм). В агломерационную камеру загружается полимерный порошок. Размер частиц, образующихся в результате спекания порошков, составляет от 50 до 300 мкм. Для спекания в нижний отсек резервуара (основание резервуара) вдувается воздух, который, равномерно распределяясь при прохождении через пористую пластину, проникает в агломерационную камеру и создает «кипящий» слой порошка. Необходимое давление воздуха зависит от высоты «кипящего» слоя и плотности порошка и составляет от 2,6 до 2,0 бар. Необходимое количество воздуха равно от 80 до 100 м3 в час и на 1 м2 поверхности днища. Завихренный порошок ведет себя подобно жидкости (он «псевдоожижен»), поэтому предметы, на которые требуется нанести покрытие, могут быть легко в него погружены. Для расплавления порошка необходим предварительный нагрев металлических предметов, на которые предполагается нанести покрытие. Предварительный нагрев целесообразно осуществлять в сушильных печах с циркуляцией воздуха при температурах выше плавления соответствующего полимера (100-200 °С). До предварительного нагрева поверхность обезжиривается. Подготовленные и нагретые металлические изделия опускаются в кипящий слой порошка (рисунок 1). После нанесения покрытия охлаждение полиэфинов должно по возможности осуществляться медленно. Полимерное покрытие может быть доведено до зеркального блеска[1].

 

Рисунок 1. Схема установки для нанесения покрытий в псевдоожиженном слое:

— трубка для подвода воздуха, 2 — подвеска, 3 — корпус, 4 — ремонтируемая деталь, 5 — пористая перегородка, 6 — порошок

 

Преимущества:

1.за один цикл нанесения и последующего отверждения можно получить толстослойное покрытие, обладающее высокой антикоррозионной стойкостью;

2.при соблюдении технологического цикла нанесения можно регулировать равномерность толщины пленки;

.низкая первоначальная стоимость оборудования.

Недостатки:

1.для загрузки ванны необходимо большое количество порошка;

2.обрабатываемая деталь должна быть предварительно нагрета;

.этот метод нанесения используется только в тех случаях, когда необходимо получить толстослойное покрытие;

.окрашиваемые изделия должны быть простой формы.

При вибрационном методе для создания в рабочей зоне взвешенного слоя полимерного порошка установки снабжены вибраторами — механическими, электромагнитными или воздушными, заставляющими вибрировать корпус установки или соединенное с корпусом диафрагмой только дно ванны. Пористой перегородки камера не имеет. Широкого применения этот метод не получил, так как не обеспечивает равномерного покрытия из-за того, что при вибрации на поверхность взвешенного слоя поднимаются более крупные частицы порошка.

Сочетание вихревого метода с вибрационным носит название вибровихревого метода напыления, который обеспечивает однородную структуру и плотность взвешенного слоя, и применяется для нанесения порошков полимеров, обладающих плохой сыпучестью или слежавшихся.

В нижней части установки под ванной смонтированы электромагнитный вибратор и мембрана с частотой 10-100 колебаний в секунду. На частицы порошка одновременно действуют вибрация и потоки воздуха, что обеспечивает равномерный слой покрытия. Метод предназначен для нанесения защитных и декоративных покрытий.

 

5.2 Пневматическое напыление

 

Этот метод нанесения покрытий заключается в напылении пневматическим распылителем порошкового материала на поверхность предварительно нагретого изделия. Метод позволяем наносить покрытия на изделия разного габаритного размера и конфигурации с использованием небольшого количества порошка. .

Основные достоинства способа высокая производительность, простота конструктивного исполнения и универсальность Недостатками метода являются необходимость предварительного нагрева изделий, весьма значительные (до 50%) потери распыляемого материала, невозможность получения равномерных покрытий по толщине пленки, особенно при наличии острых кромок и невертикальных плоскостей.

Все установки для пневматического напыления порошковых полимеров состоят из питателя и распыляющих головок, которые снабжены приборами и аппаратурой для регулирования и контроля процесса нанесения покрытий. Питатель предназначен для подачи в распыляющую головку воздушно-порошковой взвеси. Посредством головки распылителя порошок направляется на покрываемую поверхность.

На рис. 106, а-д показаны сменные насадки пистолета-распылителя для нанесения порошковых материалов. Пистолет работает по принципу эжекционного подсоса порошка. Расход подаваемого воздуха регулируется иглой, воздушно-порошковая смесь подается к пистолету от питателя.

 

.3 Беспламенное напыление

 

Порошкообразный полимер в смеси с воздухом через распыляющую головку наносится на предварительно очищенную нагретую поверхность изделия. По сравнению с методом газопламенного напыления здесь применяется простая конструкция распылительной головки и возможность напыление изделий различных конструкций и размеров при небольшом количестве порошка. Беспламенное напыление применяется для покрытия наружных и внутренних поверхносте труб различных диаметров длиной до 12м.

 

5.4 Центробежный метод распыления порошков

 

Для нанесения покрытий на внутренние поверхности труб, емкостей, сосудов цилиндрической формы получил распространение центробежный способ получения покрытий, заключающийся в нанесении порошка на нагретые изделия при одновременном их вращении.

Порошок из дозирующего устройства поступает на диски, вращающиеся в горизонтальной плоскости в противоположных направлениях. Порошок на дисках распыляется под действием центробежных сил, образуя плоскую струю.

 

6. Вторая группа нанесения полимерных покрытий

 

.1 Газопламенное напыление

полимерный покрытие порошковый напыление

Сущность процесса газопламенного нанесения полимерного покрытия состоит в том, что струю сжатого воздуха с взвешенными в ней частицами порошка пропускают через факел ацетилено-воздушного пламени. В пламени частицы порошка нагреваются, размягчаются и, ударяясь в предварительно подготовленную и нагретую поверхность, прилипают к ней, образуя сплошное покрытие. В ремонтной практике нанесение полимерных покрытий газопламенным способом применяют для выравнивания сварных швов и неровностей на поверхностях кабин и деталей оперения автомобилей, тракторов, комбайнов.

Материал для напыления — пластмасса ПФН-12 (МРТУ6-05-1129-68); ТПФ-37 (СТУ12-10212-62). Порошок из этих материалов перед использованием должен быть просеян через сито с сеткой № 016… 025 (ГОСТ 3584-53) и при необходимости просушен при температуре не более 60°С в течение 5…6ч, а затем просеян.

 

Рисунок 2. Схема газопламенного напыления через горелку-распылитель.

 

Перед нанесением покрытия газопламенным способом поврежденные поверхности с вмятинами и неровностями должны быть выправлены, а трещины и пробоины заварены. Поверхность сварных швов должна быть зачищена шлифовальной машинкой до удаления острых углов и кромок. Поверхности вокруг сварных швов и неровностей зачищают до металлического блеска. Подготовленная поверхность не должна иметь окалины, ржавчины и загрязнений. Нанесение покрытия производится с помощью установки УПН-6-63. Вначале пламенем горелки нагревают поврежденную поверхность до температуры 220… 230 °С. При этом скорость перемещения горелки составляет 1,2… 1,6 м/мин; давление ацетилена- не ниже 0,1004 МПа; давление сжатого воздуха- 0,3… 0,6 МПа; расстояние от мундштука до нагреваемой поверхности- 100… 120 мм. Затем, не выключая пламени горелки, открывают вентиль подачи порошка. Порошок наносят на нагретую поверхность за два-три прохода горелки. Через 5…8 с после напыления нанесенный слой пластмассы прикатывают роликом, смоченным холодной водой. Прикатанную поверхность пластмассы прогревают пламенем горелки в течение 5…8 с, на нагретое покрытие наносят второй слой порошка за два-три прохода и снова прикатывают роликом. Напыленную поверхность зачищают шлифовальной машинкой так, чтобы переход от поверхности металла к напыленному слою был равномерным.

Для газопламенного (термического) порошкового окрашивания не требуется заряжать изделие и частицы порошка для создания электростатического поля. Это означает, что окрашивать можно практически любую поверхность: не только металлы, но и пластики, стекло, керамику, дерево и многие другие материалы, которые бы деформировались или сгорели в камере полимеризации.

Газопламенная покраска исключает необходимость использовать громоздкие печи и камеры полимеризации, и выводит порошковую покраску на новые рубежи применения данной технологии, поскольку оборудование для распыления является портативным и универсальным. Его также используют не только для нагревания поверхности, напыления порошка, а и для повторного нагрева с целью выравнивания поверхности.

Среди недостатков данной технологии — это то, что покрытия не всегда имеют ровную поверхность, и их значение скорее функциональное, нежели декоративное. Но для таких объектов как мосты, корпуса кораблей или водонаборные башни важнее защита от коррозии и ржавчины, чем незначительная неровность в покрытии.

 

6.2 Плазменное напыление

 

Сущность способа состоит в переносе порошкового материала на поверхность изделия высокотемпературным потоком плазмы, которая образуется в результате частичной ионизации инертного газа (аргон, гелий или смесь гелия с азотом) при пропускании его через электрическую дугу при температуре от 3000 до 80000С.

При введении порошкового материала в поток плазмы порошок плавится и вместе с плазменным газом наносится на поверхность изделия. Нанесение порошковых материалов этим способом осуществляется вручную с помощью плазменного распылителя. Установка включает распылитель, трансформатор-выпрямитель, устройство для управления потоков газа, емкость для материала. В связи с тем, что наносить плазменным распылением можно только порошковые материалы с узким диапазоном дисперсного распределения частиц порошка и выдерживающих нагрев порядка 3500С ( к таким полимерам относятся фторопласты, полиамиды), этот способ, несмотря на свои преимущества (высокая производительность, безвредность и др.), не нашел широкого применения в промышленности [2].

 

6.3 Теплолучевой метод

 

Более производителен и универсален по сравнению с газопламенным методом. Порошкообразный термопластичный материал подается в зону мощного теплового потока, где материал расплавляется и наносится на поверхность изделия. Воздушно-порошковая смесь образуется в вировихревом аппарате и направляется на изделие. Этот метод более эффективен, чем пламенный, сокращает потребление порошка и имеет меньшую энергоемкость. Покрытие имеет более высокие физико-механические характеристики и лучшую адгезию к поверхности изделия. Недостатками метода является значительные потери порошка и загрязнение воздуха.

 

6.4 Экструзионный метод

 

Для нанесения покрытий из термопластичных полимерных материалов на электрические провода, кабели, стальные трубы, на деревянные планки и другие полуфабрикаты применяются экструзионные линии на базе одночервячных пластицирующих экструдеров, причем широкое использование получили экструзионные агрегаты в кабельной промышленности. Например, для техники связи медные провода диаметром 0,4-1,4 мм покрываются полиэтиленовой или поливинилхлоридной пленкой толщиной 0,15-0,25 мм; для низкочастотной техники применяются покрытия из ПВХ; для кабелей диаметром 20-120 мм применяются покрытия из ПЭВП толщиной 4-25 мм. .

 

<#»justify»>Рисунок 3. Способы нанесения рукавных покрытий (а) и изоляции (б) под давлением: 1-расплав полимера, 2 — мундштук, 3 — дорн, 4 — проводник

 

В экструзионных процессах нанесения покрытий предварительно обработанный провод сквозь специальную подводящую гильзу (втулку) непрерывно протягивается через формующий, инструмент. В формующем инструменте он покрывается расплавом полимера, поступающим из экструдера, охлаждается, непрерывно вытягивается и наматывается.

 

<#»justify»>Рисунок 4. Экструзионный агрегат для нанесения кабельных покрытий:
1 — двухручьевая экструзионная головка; 2 — тормозное устройство для привода; 3 — направляющие ролики; 4 — устройство для предварительного подогрева кабеля (провода); 5 — экструдер, 6 — кабельная головка, 7 — приспособление для маркировки; 8 — охлаждающее устройство (водяная ванна); 9 — прибор для замера и регулирования диаметра покрытий; 10 — прибор для испытаний покрытий под высоким напряжением; 11 — счетчик длины кабеля, 12 — тянущее устройство, 13 — поворотный ролик; 14 — натяжное устройство для поддержания постоянства натяжения кабеля; 15 — приемное устройство.

Существует два способа нанесения покрытий: рукавный к под давлением. При первом способе покрытие наносится вне формующего инструмента (рисунок 3,а), а при втором — внутри, формующего инструмента (рисунок 3,б). Соответственно применяются и различные конструкции формующего инструмента. На рисунке 4 показана принципиальная схема экструзионного агрегата для нанесения изоляции на одно- и многожильные провода. Он состоит из сдвоенной сматывающей головки, тормозного устройства, направляющих роликов, устройства для предварительного нагрева провода, одночервячного экструдера, прибора для тиснения, устройства для охлаждения, прибора для замера диаметра, прибора для испытания изоляции высокого напряжения, счетчика длины изолированного провода, тянущего устройства, поворотных роликов и приемника.

 

6.5 Напыление в вакууме

 

С применением промышленных установок типа УВН-1, УВР-4 получены покрытия из метана, толуола, фурфурола, гексаметилдисилоксана, виниловых, акриловых, аллиловых и других мономеров. Их толщина от 10 нм до 1 мкм, т. е. в пределах толщин сверхтонких покрытий. Покрытия, получаемые в тлеющем разряде, как и при воздействии электронного пучка, используют в качестве тонкопленочной изоляции при изготовлении конденсаторов и изделий микроэлектронной техники, а также для противокоррозионной защиты мелких изделий. .

Термическое разложение полимеров в вакууме, как известно, сопровождается образованием мономеров и более сложных «осколков» макромолекул. В момент распада они находятся в активном состоянии, т. е. представляют собой радикалы. Такие же продукты возникают и при других способах энергетического воздействия, например электронно-лучевом, плазмохимическом.

Если в зону испарения поместить посторонний предмет (изделие), то образующиеся низкомолекулярные продукты адсорбируются на его поверхности и полимеризуются с образованием полимерного покрытия. На этом принципе по аналогии с вакуумным напылением металлов разработан процесс напыления полимеров — фторопластов, полиэтилена, полиамидов, поли-/г-ксилилена. Покрытия получают в специальных установках — вакуумных камерах, снабженных электронагревателем или газоразрядной электронной пушкой. Применение последней обеспечивает особенно большую скорость разложения полимеров (при мощности пушки 100-ПО Вт/см2 скорость разложения фторопласта-3 достигает 0,1-0,12 г/мин).
Температуру нагревателя устанавливают в зависимости от применяемого полимера: например, для полиэтилена 400 °С, для поликапроамида 420 °С, для политрифторхлорэтилена 450 °С. При применении газоразрядной электронной пушки определяющим параметром является подводимая мощность. При этом максимальная скорость роста пленок фторопласта-3 и фторо-пласта-4 составляет 2,8-3,0 мкм/мин. В образующихся покрытиях полимер имеет молекулярную массу 40 000-140 000; их выход (соотношение количеств разложившегося и вновь образовавшегося полимера) составляет 30-75%. Покрытия, как правило, имеют толщину 5-10 мкм. Они достаточно прозрачны; по механическим свойствам и защитной способности близки к покрытиям, получаемым традиционными методами, Благодаря высоким диэлектрическим показателям и низкой водопроницаемости покрытия из полигксилилена и фторопластов нашли применение для герметизации интегральных микросхем. Более широкое распространение получили покрытия из полигксилилена. Их получают путем вакуумного пиролиза циклодигксилилена по реакциям.

 

7. Третья группа нанесения полимерных покрытий

 

Процесс нанесения порошковых полимерных материалов в электрическом поле заключается в зарядке частиц порошка, переносе их потоками воздуха к напыляемому изделию, осаждении частиц под действием электрического поля на поверхность изделия и оплавлении слоя порошка в электропечах с образованием сплошного полимерного покрытия на поверхности изделия.

Зарядку частиц порошкового материала в установках для напыления осуществляют, используя следующие два метода: ионную зарядку — осаждение ионов из объема газа с полем коронного разряда (электростатический метод) и статическую электризацию — обмен зарядами между частицами и между частицами и элементами конструкции распылителя при контакте между ними (трибостатический).

Существуют два варианта устройств для нанесения порошковых полимерных покрытий в электрическом поле: с помощью распылителей (рисунок 5) и с помощью камер с электрическим кипящим слоем (рисунок 11).

 

7.1 Технология порошковой окраски электростатическим напылением — технология зарядки коронным разрядом

 

Для используемых при нанесении покрытий порошковых материалов с радиусами частиц > 1 мкм ионная зарядка происходит преимущественно за счет движения ионов коронного разряда в электрическом поле и осаждения их на поверхность частиц («ударная зарядка»).

 

Рисунок 5. Нанесение покрытия с помощью распылителя

 

Его популярность обусловлена следующими факторами: высокая эффективность зарядки почти всех порошковых красок, высокая производительность при порошковом окрашивании больших поверхностей, относительно низкая чувствительность к влажности окружающего воздуха, подходит для нанесения различных порошковых покрытий со специальными эффектами (металлики, шагрени, мауары и т.д.).

 

Рисунок 6. Движения ионов коронного разряда в электрическом поле и осаждения их на поверхность частиц («ударная зарядка»).

 

Наряду с достоинствами электростатическое напыление имеет ряд недостатков, которые обусловлены сильным электрическим полем между пистолетом распылителем и деталью, которое может затруднить нанесение порошкового покрытия в углах и в местах глубоких выемок. Кроме того, неправильный выбор электростатических параметров распылителя и расстояния от распылителя до детали может вызвать обратную ионизацию и ухудшить качество полимерного порошкового покрытия.

Оборудование для порошковой окраски — электростатический пистолет распылитель есть типовом комплексе порошковой окраски Антанта.

 

Рисунок 7. Эффект клетки Фарадея

 

Эффект клетки Фарадея — результат воздействия электростатических и аэродинамических сил.

На рисунке показано, что при нанесении порошкового покрытия на участки, в которых действует эффект клетки Фарадея, электрическое поле, создаваемое распылителем, имеет максимальную напряженность по краям выемки. Силовые линии всегда идут к самой близкой заземленной точке и скорее концентрируется по краям выемки и выступающим участками, а не проникают дальше внутрь.

Это сильное поле ускоряет оседание частик, образуя в этих местах порошковое покрытие слишком большой толщины.

Эффект клетки Фарадея наблюдается в тех случаях, когда наносят порошковую краску на металлоизделия сложной конфигурации, куда внешнее электрическое поле не проникает, поэтому нанесение ровного покрытия на детали затруднено и в некоторых случаях даже невозможно.

Обратная ионизация

 

Рисунок 8. Обратная ионизация

 

Обратная ионизация вызывается излишним током свободных ионов от зарядных электродов распылителя. Когда свободные ионы попадают на покрытую порошковой краской поверхность детали, они прибавляют свой заряд к заряду, накопившемуся в слое порошка. Но поверхности детали накапливается слишком большой заряд. В некоторых точках величина заряда превышается настолько, что в толще порошка проскакивают микро искры, образующие кратеры на поверхности, что приводит к ухудшению качества покрытия и нарушению его функциональных свойств. Также обратная ионизация способствует образованию апельсиновой корки, снижению эффективности работы распылителей и ограничению толщины получаемых покрытий.

Для уменьшения эффекта клетки Фарадея и обратной ионизации было разработано специальное оборудование, которое уменьшает количество ионов в ионизированном воздухе, когда заряженные частицы порошка притягиваются поверхностью. Свободные отрицательные ионы отводятся в сторону благодаря заземлению самого распылителя, что значительно снижает проявление вышеупомянутых негативных эффектов. Увеличив расстояние между распылителем и поверхностью детали, можно уменьшить ток пистолета распылителя и замедлить процесс обратной ионизации.

7.2 Трибостатическое напыление — зарядка трением

 

Статическая электризация осуществляется путем обмена зарядами за счет разности в работе выхода электронов у материала частиц и материала стенок в зарядном устройстве или при обмене зарядами между частицами из-за различий в химическом составе примесей, температуре, фазовом состоянии, структуре поверхности и т.д.

 

Рисунок 9. Триботехническое напыление

 

В отличие от электростатического напыления, в данной системе нет генератора высокого напряжения для распылителя. Порошок заряжается в процессе трения.

Главная задача — увеличить число и силу столкновений между частицами порошка и заряжающими поверхностями пистолета распылителя.

Одним из лучших акцепторов в трибоэлектрическом ряду является политетрафторэтилен (тефлон), он обеспечивает хорошую зарядку большинства порошковых красок, имеет относительно высокую износоустойчивость и устойчив к налипанию частиц под действием ударов.

 

Рисунок 10. Отсутствие эффекта клетки Фарадея

 

В распылителях с трибостатической зарядкой не создается ни сильного электрического поля, ни ионного тока, поэтому отсутствует эффект клетки Фарадея и обратной ионизации. Заряженные частицы могут проникать в глубокие скрытые проемы и равномерно прокрашивать изделия сложной конфигурации.

Также возможно нанесение нескольких слоев краски для получения толстых порошковых покрытий.

Зарядные устройства трибоэлектрических распылителей должны удовлетворять следующим трем условиям необходимым для эффективной зарядки напыляемого материала:

обеспечивать многократные и эффективные соударения частиц порошка с трибоэлектризующим элементом;

производить снятие поверхностного заряда с трибоэлектризующего элемента;

обеспечивать стабильность процесса трибозарядки.

Распылители с использованием трибостатической зарядки конструктивно более надежны, чем пистолеты распылители с зарядкой в поле коронного разряда, поскольку они не имеют элементов, преобразующих высокое напряжение. За исключением провода заземления, эти распылители являются полностью механическими, чувствительными только к естественному износу.

 

7.3 Нанесение покрытия в ионизированном псевдоожиженном слое

 

Устройство для нанесения покрытий представляет собой камеру с электрическим кипящим слоем, в которую помещается изделие — 1 (рисунок 5). Камера делится пористой перегородкой — 2 на две части. В верхнюю часть на пористую перегородку насыпается порошковый материал — 3, а в нижнюю — подается сжатый воздух.

 

Рисунок 11. Нанесение покрытия в камере с кипящим слоем

 

При определенной скорости воздуха, проходящего через пористую перегородку, порошок переводится во взвешенное состояние, при котором частицы как бы витают в восходящем потоке воздуха. Из-за хаотичности движения частиц происходит их соударение между собой, что приводит к статической электризации частиц и зарядка их как отрицательным, так и положительным зарядом.

Электрическое поле, создаваемое между высоковольтным электродом, размещенным в порошковом слое, и заземленным изделием, вызывает разделение частиц в кипящем слое по знакам заряда. При приложении отрицательного напряжения к высоковольтным электродам положительно заряженные частицы накапливаются вокруг высоковольтного электрода, а отрицательно заряженные — в верхней части кипящего слоя порошка. Частицы, имеющие достаточно большой отрицательный заряд, выносятся электрическим полем из кипящего слоя и направляются к изделию. Из-за большой концентрации частиц в кипящем слое коронный разряд у поверхности высоковольтных электродов находится в полностью запертом состоянии. По мере накопления положительно заряженных частиц вокруг высоковольтных электродов происходит разряд и импульсное локальное отпирание коронного разряда, при котором осуществляется перезарядка частиц. Таким образом, в электрическом кипящем слое зарядка частиц носит сложный характер, сочетающий статическую электризацию частиц и зарядку в газовом разряде.

Процесс транспортировки частиц порошка к напыляемому изделию осуществляется в потоке воздуха. При этом соотношение аэродинамических и электрических сил, действующих на частицу, сильно отличается для разных устройств, используемых для нанесения покрытий. Если для распылителей с внутренней зарядкой транспортировка частиц осуществляется исключительно потоком воздуха, то в камерах с электрическим кипящим слоем направление движения частиц к изделию создается в основном электрическим полем. Для распылителей с внешней зарядкой перемещение частиц к изделию в равной мере определяется аэродинамическими и электрическими силами.

Способ нанесения покрытий из порошковых материалов в электростатическом поле имеет существенные преимущества перед всеми вышеупомянутыми способами:

— Отсутствие предварительного нагрева;

Снижение потерь порошкового материала;

Возможность получения равномерных по толщине покрытий на изделиях сложной конфигурации;

Возможность автоматизации процесса напыления;

Универсальность и высокая производительность;

Экологическая чистота;

Сведение к минимуму пожаро- и взрывоопасность.

Эти факторы определили широкое распространение технологии нанесения полимерных покрытий в электростатическом поле.

 

Заключение

 

Нанесение полимерных покрытий является довольно сложным технологическим процессом, который может быть использован как для защиты различных видов материалов от неблагоприятных воздействий окружающей среды, так и для придания привлекательного внешнего вида различным товарам. .

Как правило, нанесение полимерных покрытий осуществляется с помощью специализированного оборудования в помещениях, где поддерживаются определенные показатели внутренней среды. В настоящее время существует множество технологических методик нанесения полимерных покрытий на различные виды материалов.

Наиболее популярными технологиями, которые используются при нанесении различных видов полимерных покрытий являются газопламенный и вихревой методы, вибрационный и вибровихревой способ, нанесение покрытий в электостатическом поле, а также применение различных видов суспензий, эмульсий и гуммировочных составов для обработки поверхностей.

Как правило, нанесение полимерных покрытий производится в процессе производства материалов или готовых изделий, но в некоторых случаях данный вид покрытий может наноситься, например, на автомашину, которая уже несколько лет эксплуатировалась владельцем.

Каждая технология нанесения полимерных покрытий имеет свои особенности, которые могут быть связаны как с процессом адгезии полимерного материала, так и со способом нанесения полимера. В любом случае, перед покрытием с помощью полимера любого изделия необходимо тщательно подготовить его поверхность, удалив грязь, старый слой краски или иные шероховатости. .

Кроме того, при проведении работ по нанесению полимера на поверхность любого материала необходимо четко соблюдать технологию данного процесса, в некоторых случаях температура, при которой происходит нанесения покрытия, может достигать несколько сот градусов. Также необходимо отметить, что в помещении, где производятся подобные работы, должна быть идеальная чистота, так как пыль и другие частицы могут привести к растрескиванию полимерного покрытия с течением времени.

При работе на оборудовании для нанесения полимерных покрытий необходимо тщательно соблюдать меры предосторожности, так как существует возможность получения серьезной травмы.

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

. Паниматченко А.Д. Переработка пластмасс, изд. Профессия, Спб 2005.

. Карякина М.И., Попцов В.Е. Технология полимерных покрытий: Учебное пособие для техникумов. — М.: Химия, 1983 — 336с., ил.

. Яковлев А.Д., Здор В.Ф., Каплан В.И. Порошковые полимерные материалы и покрытия на их основе. Л., Химия, 1979. 254 с.

4. Майссела Л. и Глэнга Р. Технология тонких пленок: Справочник/Под ред. Пер. с англ.; Под ред. Елинсона М. И., Смолко. Г. Г . — М.: Советское радио, 1977. -Т. 1. — 406 с.; Т. 2. — 353 с.

. Липин Ю.В., Рогачев А.В., Сидорский С.С., Харитонов В.В. Технология вакуумной металлизации полимерных материалов- Гомель, 1994. -206 с.

. Ройх И.Л., Калтунова Л. Н. Защитные вакуумные покрытия на стали. М.: Машиностроение, 1971. — 280 с.

7. Брук М.А., Павлов С.А. Полимеризация на поверхности твердых тел. — М.: Химия, 1990. — 130 с.

. Ясуда Х. Полимеризация в плазме. — М.: Мир, 1988. — 376 с.

. Красовский А.М., Толстопятов Е.М. Получение тонких пленок распылением полимеров в вакууме/ Под ред. Белого В.А.- Мн.: Наука и техника, 1989. — 181 с

CLASSIFICATION OF METHODS.

1. Polymer-powder coating

2. Characteristics of polymer-powder coating

3. Application of polymer coatings

4. Classification of methods of coating application

5. The first group of polymer coatings application

5.1 Vortex spraying (vibrating, vibro-vortex method of applying polymer coatings)

.2 Pneumatic spraying

.3 Flameless spraying

.4 The centrifugal method of spraying powders

6. The second group of application of polymer coatings

6.1. Flame spraying

.2 Plasma deposition

.3 Thermal beam method

.4 Extrusion method

.5 Sputtering in a vacuum

7. The third group of applying polymer coatings

7.1 Powder coating technology by electrostatic spraying — corona charging technology

7.2 Tribostatic spraying — Friction charging

.3 Coating in an ionized fluidized bed

Conclusion

LIST OF USED INFORMATION SOURCES

APPLICATION OF POLYMER COATINGS. CLASSIFICATION OF METHODS.

1. Polymer-powder coating

Polymer coating — the result of surface treatment with powder paint. The latter is a special solid formulation, which at higher temperatures turns into a continuous film intended to protect a metal product from corrosion and give it an aesthetic appearance.

Powder-coated polymer coating is widely used today for repair and construction works. It is ideal for elements of the facade (roof, window profiles, doors, fences), sports, garden and park equipment, as well as office furniture.

Polymer-powder coating was developed in the 1950s. in USA. At that time, only just began to form an automobile production, which one of the few had the honor to test the newest type of painting. Since then, more than 60 years have passed, and each person can use powder-polymer coating of metal every day, including in his own kitchen. Today, by the volume of production of thermoactive powder coatings, none other than Europe leads. In Russia, the situation is somewhat different, because serial production of such products began only in 1975. Now polymer-powder coating becomes extremely popular, penetrating into many layers formerly occupied by traditional paint coatings.

The powder coating method is a popular alternative to applying liquid paint materials to parts that can be heat treated. Most often the layer of powder-polymer composition on the product is 0.3 mm.

Powder paints are solid dispersed compositions containing film-forming resins, hardeners, fillers, pigments and targeted additives. Powder paints are obtained mainly by mixing the components in the melt, followed by grinding the alloy to the maximum particle size.

Powder paints are very popular due to the absence of solvents and the content of substances that guarantee a thin layer coating, impermeable to salts, acids and moisture. At the same time, it meets high quality standards, is abrasion-resistant and high-strength.

Increased resistance to mechanical damage guarantees the preservation of the appearance throughout the life of the polymer-powder coated metal.

The main advantage of the polymer-powder coating method lies in the anticorrosion protection of the metal. And the resulting coating has increased heat resistance, electrical insulation properties, durability, strength, environmental friendliness, retains the original color and meets European standards.

2. Characteristics of polymer-powder coating

Coating thickness 60 … 80μm;

High resistance to ultraviolet radiation;

The minimum bend radius is 1T;

The ability to color in any color.

Increased resistance to mechanical damage, which guarantees the preservation of the appearance throughout the life of the painted metal;

Increased strength to impact, bending, abrasion;

High adhesion with the surface to be painted;

High corrosion resistance to moisture, alkali and acid solutions, organic solvents;

Wide operating range from -60 0С to +150 0С;

Unrivaled aesthetic characteristics: increased thickness of the polymer coating allows to mask minor surface defects.

In addition, the polymer paint has many surface effects that allow you to achieve an impeccable appearance of finished products without tedious and long preparation.

Powder-polymer coating is resistant to atmospheric corrosion and can be reliably operated in the following conditions:

Industrial atmosphere of medium aggressiveness for up to 30 years;

Slightly aggressive atmosphere for up to 45 years;

Coastal urban atmosphere of medium aggression for up to 15 years.

3. Application of polymer coatings

The technology of applying polymer powder paints is an environmentally friendly, non-waste technology for obtaining high-quality protective and protective decor Oative polymer coatings. The coating is formed from polymer powders, which are sprayed onto the surface of the product, and then the heat treatment process (polymerization) undergoes a certain temperature. The coating process by practically all known methods assumes the following stages: 1. Cleaning of the surface to be covered from contamination, oxide and ore oxide layers and activation processing; Application of polymer material to the surface; Fixation of polymeric material on the surface; Final treatment of the coating in order to achieve the necessary service properties; The quality of the coating, the assessment of its properties, the geometric parameters required. Polymer coatings applied to the surface of a solid are used to improve the service properties of products. The quality of the coatings depends on the strict adherence to technological regimes of all stages of the process. Surface preparation. To clean the surface of rust, Scale, old coatings mainly use mechanical and chemical methods. From the mechanical methods, the most widespread jet abrasive processing with the use of shot blasting, shot blasting and sandblasting apparatus. As degreasing agents, organic solvents, aqueous washing (alkaline and acidic) solutions are used. Organic solvents (White Spirit, 646), because of their harmfulness and fire hazard, are used for degreasing by the method of manual wiping with cotton cloths that leave no lint on the surface of the products, limited, mainly when painting small batches. The main industrial method of degreasing is associated with the use of aqueous detergent compositions — concentrates. Basically they are powders. Degreasing is carried out at 40-600 ° C; The duration of the treatment by dipping is 5-15 minutes, spraying 1-5 minutes. Most of the compositions are suitable for degreasing both ferrous and non-ferrous metals (aluminum, copper, zinc and magnesium alloys). Degreasing requires not only treatment with a detergent composition, but also their subsequent washing and drying. The chemical removal of oxides is based on their dissolution or flaking with acids (in the case of ferrous metals) or alkalis (for aluminum and its alloys). This operation aims to improve the protection of products, make it more reliable and durable. The most common phosphating of ferrous metals and oxidation of non-ferrous, primarily aluminum and its alloys. Non-ferrous metals (aluminum, magnesium, their alloys, zinc) are oxidized to improve the adhesion and protective properties of the coatings. The final stage of obtaining conversion coatings, as well as any operations of wet surface preparation, is the drying of products from water. Preparation of powdered material and compressed air. Powdered polymeric materials of industrial production, which have not expired, are generally suitable for coatings, Without any preparation. Exceptions may be in cases where the conditions of storage or transportation of the material were violated. The most typical defects of paints associated with their improper storage are: clumping, chemical aging; Humidification above the permissible level. Recommended temperature of powder paint storage is not higher than 30 ° С. Fouled paints having large or even small aggregates are not suitable for use and require processing — grinding to the required particle size and sieving. With a small aggregation of particles, sometimes limited to sieving. The recommended screen cell for screening should be within 150-200 microns. Chemically aging is the most susceptible to thermoset paints with high reactivity, if the conditions of their storage are not observed. Paints with signs of chemical aging should be discarded, their correction is almost impossible. Paints with an increased degree of moisture (as can be seen from their reduced flowability, propensity for aggregation, poor charging) are subject to — drying at a temperature of no higher than 35 ° C on the protvin layer 2-3cm. For 1-2 hours with periodic mixing of the paint. Polymeric powder paints are hygroscopic and absorb water vapor from the surrounding air. As a result, the paints are poorly conveyed through the spray gun, sprayed, charged (especially with tribostatic sputtering). The preparation of compressed air is to clean it from dripping moisture and oil, followed by drying from their vapors. Air used for spraying powder paints should meet the following requirements: oil content — not more than 0.01 mg / m3; The moisture content is not more than 1.3 g / m3; Dew point — not higher than 7 ° С; The dust content is not more than 1 mg / m3. The preparation is carried out by passing compressed air through the oil separators and the dehydration unit for compressed air SIC-30, in which the release of moisture from the compressed air is achieved by passing the latter through a layer of sorbent, taking a pair of water and oil from the compressed air. Regeneration of the sorbent is carried out by calcination of the sorbent at a temperature of 120-150 0С for 2-3 hours with subsequent cooling of the latter. The term of use of the sorbent about 5 years.4. Classification of coating methods All methods of applying polymer coatings can be divided into three groups. I — group — methods of application, carried out by spraying powder on products heated above the melting temperature of the deposited polymer: a) vortex spraying (fluidized bed application), vibrational, vibro-vortex; B) pneumatic spraying, c) non-plasma spraying, d) centrifugal spraying. II — group — deposition methods carried out by spraying the molten powder polymer particles onto the surface Heated article: a) gas-flame spraying, b) heat-spraying, c) extrusion spraying, d) vacuum spraying. III — group — deposition methods carried out by spraying electrically charged powder particles onto the surface of an oppositely charged surface: a) electrostatic spraying — charging Corona charge in an electric field, b) tribostatic spraying, and c) coating in an ionized fluidized bed. Let us consider in more detail the methods for applying polymer coatings. The first group of application of polymer coatings.1 Vortex spraying (vibrating, vibrotortic method of applying polymer coatings) It is the most common method of applying powder coatings. The process of vortex spraying consists in the following: between the base of the tank and the sintering chamber there is an air- or gas-permeable plate of cermet or Filter made of synthetic material (pore diameter <25 μm). A polymer powder is loaded into the agglomeration chamber. The particle size resulting from the sintering of the powders is from 50 to 300 μm. For sintering, the air is blown into the lower compartment of the tank (the base of the tank), which, evenly distributed when passing through the porous plate, penetrates into the sintering chamber and creates a «boiling» layer of powder. The required air pressure depends on the height of the «boiling» layer and the density of the powder and is from 2.6 to 2.0 bar. The required amount of air is from 80 to 100 m3 per hour and per 1 m2 of the bottom surface. The swirling powder behaves like a fluid (it is «fluidized»), so the objects to be coated can easily be immersed in it. To melt the powder, it is necessary to preheat the metal objects to be coated. Preheating is advisable to be carried out in drying ovens with air circulation at temperatures above the melting of the corresponding polymer (100-200 ° C). Before pre-heating the surface is degreased. Prepared and heated metal products fall into the boiling layer of the powder (Figure 1). After coating, the cooling of polyesters should, as far as possible, be slow. The polymer coating can be brought to a mirror finish. [1]. Figure 1. Schematic of a fluidised bed coating installation: — air inlet tube, 2 — suspension, 3 — housing, 4 — repairable part, 5 — porous partition, 6 — Powder Advantages: 1. A thick coating with high corrosion resistance can be obtained after one cycle of application and subsequent curing 2. If the application cycle is observed, the uniformity of the film thickness can be adjusted; a low initial cost of the equipment Disadvantages: 1. a large amount of powder is needed for loading the bath 2. the workpiece must be preheated. This method of application is used only in cases where it is necessary to obtain a thick-layer coating. The products to be painted should be of a simple shape. To create a suspended layer of polymer powder in the working zone, the units are equipped with vibrators — mechanical, electromagnetic or air, which cause the device body to vibrate or is connected to the diaphragm body second only to the bottom of the bath. Porous barrier chamber has not. This method has not received wide application since it does not provide a uniform coverage due to the fact that larger particles of powder are raised on the surface of the suspended layer. The combination of the vortex method with the vibrational method is called the vortex-vortex spraying method, which provides a uniform structure and density of the suspended layer , And is used to apply powders of polymers that have poor flowability or caked. In the lower part of the installation, an electromagnetic vibrator and a membrane with a h quency 10-100 oscillations per second. The particles of the powder are simultaneously acted by vibration and air flows, which ensures an even coating layer. The method is intended for the application of protective and decorative coatings. 5.2 Pneumatic spraying This method of applying coatings involves spraying the powder material onto the surface of a preheated product with an air gun. The method allows us to apply coatings to products of different dimensions th size and configuration using a small amount of powder. The main advantages of the method are high productivity, simplicity of design and versatility. The disadvantages of the method are the need for preliminary heating of the products, very significant (up to 50%) losses of the sprayed material, the impossibility of obtaining uniform coatings over the film thickness, especially in the presence of sharp edges and non-vertical planes. For the pneumatic spraying of powder polymers consist of a feeder and spray heads which are equipped with instruments and equipment for regulators ing and controlling the coating process. The feeder is intended for supplying an air-powder slurry to the spray head. By means of the spray head, the powder is directed to the surface to be coated. Fig. 106, a-d show the replaceable nozzles of the spray gun for applying powder materials. The gun works on the principle of ejection of a powder. The supply air flow rate is regulated by a needle, the air-powder mixture is supplied to the gun from the feeder..3 Flameless spraying A powdery polymer mixed with air through a spray head is applied to the previously cleaned heated surface of the product. Compared with the method of flame spraying, a simple spray head design is used here and the possibility of spraying products of various designs and sizes with a small amount of powder is used. Flameless spraying is used to cover external and internal surfaces of pipes of different diameters up to 12m. 5.4. Centrifugal method of spraying powders For coating the inner surfaces of pipes, vessels, cylindrical vessels, a centrifugal method for obtaining coatings has been applied. It consists of applying a powder to heated products while simultaneously The powder from the dosing device enters the discs rotating in a horizontal plane in opposite directions. The powder on the discs is sprayed under the action of centrifugal forces, forming a flat jet. The second group of deposition of polymer coatings.1. Gas flame spraying a polymer coating powder coating The essence of the process of gas-flame deposition of a polymer coating is that a jet of compressed air with suspended particles of powder is passed through an acetylene-air flame torch. In a flame, the powder particles are heated, softened and, striking a pre-prepared and heated surface, adhere to it, forming a continuous coating. In the repair practice, the application of polymer coatings with a gas flame method is used to equalize welded joints and unevennesses on the surfaces of cabs and parts of plumage of cars, tractors, combines. Material for spraying is plastic PFN-12 (MITU6-05-1129-68); TFT-37 (STU12-10212-62). Powder from these materials must be sieved through a screen with mesh No. 016 … 025 (GOST 3584-53) and if necessary dried at a temperature of no more than 60 ° C for 5 … 6 h, and then sieved. Figure 2 The diagram of the flame spraying through the burner-sprayer. Before applying the coating in a gas-flame way, the damaged surfaces with dents and irregularities should be straightened, and the cracks and holes are welded. The surface of the welded seams should be sanded with a grinder until sharp edges and edges are removed. Surfaces around welded seams and unevennesses are cleaned to a metallic luster. Prepared surface should not have scale, rust and contaminants. Coating is performed with the help of the UPN-6-63 installation. Initially, the flame burners heat the damaged surface to a temperature of 220 … 230 ° C. At the same time, the speed of the burner is 1.2 … 1.6 m / min; atsetilena- pressure not less than 0.1004 MPa; compressed air- pressure 0.3 … 0.6 MPa; The distance from the mouthpiece to the heated surface is 100 … 120 mm. Then, without switching off the flame of the burner, open the powder feed valve. The powder is applied to the heated surface in two or three passes of the burner. After 5 … 8 seconds after spraying the applied layer of plastic is rolled with a roller moistened with cold water. The rolled surface of the plastic is heated with the burner flame for 5 … 8 s, a second layer of powder is applied to the heated coating in two or three passes and re-rolled with a roller. The sprayed surface is sanded with a grinder so that the transition from the metal surface to the sprayed layer is uniform. For gas-flame (thermal) powder coating, the article and powder particles need not be charged to create an electrostatic field. This means that almost any surface can be painted: not only metals, but also plastics, glass, ceramics, wood and many other materials that would deform or burn in the polymerization chamber. Gas-flame painting eliminates the need for bulky furnaces and polymerisation chambers, and displays Powder coating for new boundaries of the application of this technology, since the equipment Spraying is portable and versatile. It is also used not only for heating the surface, spraying the powder, but also for reheating to level the surface. Among the shortcomings of this technology is that the coatings do not always have an even surface, and their meaning is more functional than decorative. But for objects such as bridges, ship hulls or water towers, corrosion protection and rust are more important than a slight unevenness in the coating. 6.2 Plasma spraying The essence of the method consists in transferring the powder material to the product surface by a high-temperature plasma flow that is formed as a result of partial ionization of the inert gas Argon, helium, or a mixture of helium and nitrogen) while passing it through an electric arc at a temperature of 3000 to 80000. When a powder material is introduced into a plasma stream, the powder melts and together with the plasma gas is applied to the surface of the product. The application of powder materials in this way is carried out manually using a plasma atomizer. The installation includes a nebulizer, a transformer-rectifier, a device for controlling gas flows, a container for the material. Due to the fact that only powder materials with a narrow range of the dispersed distribution of powder particles and withstanding heating of the order of 3500C can be applied by plasma spraying (such polymers include fluoropolymers, polyamides), this method, despite its advantages (high productivity, safety, ), Has not found wide application in the industry [2] .6.3 The heat-radiating methodIt is more efficient and versatile in comparison with the gas-flame method. Powdered thermoplastic material is fed into the zone of a powerful heat flow, where the material is melted and applied to the surface of the product. The air-powder mixture is formed in a vortexortal apparatus and is directed to the product. This method is more effective than flame, reduces the consumption of powder and has a lower energy intensity. The coating has higher physical and mechanical characteristics and better adhesion to the surface of the product. Disadvantages of the method are significant powder losses and air pollution.6.4 Extrusion method For the application of coatings from thermoplastic polymeric materials to electrical wires, cables, steel pipes, wooden strips and other semi-finished products, extrusion lines based on single-screw plasticizing extruders are used, and extrusion units Cable industry. For example, for communication technology, copper wires 0.4-1.4 mm in diameter are covered with a polyethylene or polyvinyl chloride film with a thickness of 0.15-0.25 mm; Coatings made of PVC are used for low-frequency technology; for cables with a diameter of 20-120 mm HDPE coating applied 4-25 mm thick. (A) and insulation (b) under pressure: 1-polymer melt, 2-mouthpiece, 3-mandrel, 4-conductor In extrusion coating processes, the pre-treated wire through a special a feed sleeve (sleeve) is continuously pulled through a forming tool. In the forming tool, it is coated with the polymer melt coming from the extruder, cooled, continuously stretched and wound. <# «Justify»> Figure 4. Extrusion unit for the application of cable coatings: 1 — twin-head extrusion head; 2 — the brake device for the drive; 3 — guide rollers; 4 — device for preheating the cable (wire); 5 — extruder, 6 — cable head, 7 — marking device; 8 — cooling device (water bath); 9 — a device for measuring and regulating the diameter of the coating; 10 — device for testing high-voltage coatings; 11 — cable length meter, 12 — pulling device, 13 — swivel roller; 14 — tensioner to maintain a constant cable tension; 15 — receiving device. There are two methods of coating: sleeve to pressure. In the first method, the coating is applied outside the forming tool (Figure 3, a), and at the second — inside the forming tool (Figure 3, b). Accordingly, various constructions of the forming tool are used. Figure 4 shows a schematic diagram of an extrusion unit for applying insulation to single and multicore wires. It consists of a twin winding head, a braking device, guide rollers, a wire preheater, a single screw extruder, an embossing device, a cooling device, a diameter measuring device, a high voltage insulation testing device, an insulated wire length meter, Rotary rollers and a receiver.6.5 Sputtering in vacuum With the use of industrial installations such as UVN-1, UVR-4, coatings were obtained from methane, toluene, furfural, hexamethyldisiloxane, vin ovyh, acrylic, and other allyl monomers. Their thickness is from 10 nm to 1 μm, that is, within the thicknesses of the hyperfine coatings Ti. Coatings obtained in a glow discharge, as well as under the influence of an electron beam, are used as thin-film insulation in the manufacture of capacitors and products of microelectronic engineering, as well as for the anticorrosive protection of small articles. . Thermal decomposition of polymers in a vacuum is known to be accompanied by the formation of monomers and more complex «fragments» of macromolecules. At the time of decay, they are in the active state, ie, they are radicals. The same products also occur with other methods of energy impact, for example, electron-beam, plasma-chemical. If a foreign object is placed in the evaporation zone, the resulting low-molecular products are adsorbed on its surface and polymerized to form a polymer coating. On this principle, by analogy with the vacuum deposition of metals, a process has been developed for the deposition of polymers — fluoroplastics, polyethylene, polyamides, poly- / g-xylylene. Coatings are obtained in special installations — vacuum chambers, equipped with an electric heater or gas-discharge electron gun. Application of the latter provides an especially high rate of decomposition of polymers (at a gun power of 100-POW / cm2, the decomposition rate of PTFE-3 reaches 0.1-0.12 g / min). The temperature of the heater is set depending on the polymer used: for example, for polyethylene 400 ° C, for polycaproamide 420 ° C, for polytrifluorochloroethylene 450 ° C. When using a gas-discharge electron gun, the determining parameter is the input power. The maximum growth rate of fluoroplast-3 and fluorine-4 films is 2.8-3.0 μm / min. In the coatings formed, the polymer has a molecular weight of 40,000-140,000; Their yield (the ratio of the amounts of decomposed and newly formed polymer) is 30-75%. Coatings, as a rule, have a thickness of 5-10 μm. They are sufficiently transparent; By mechanical properties and protective ability are close to the coatings obtained by traditional methods. Due to high dielectric parameters and low permeability, coatings made of polyglycylene and fluoroplasts have found application for sealing integrated circuits. More widely used coatings from polyglycylene. They are obtained by vacuum pyrolysis of cyclodigylsilylene according to reactions. The third group of deposition of polymer coatings The process of applying powder polymeric materials in an electric field consists in charging the powder particles, transferring them to air streams to the sprayed article, depositing particles under the action of an electric field on the product surface and melting the powder layer in electric furnaces to form a continuous polymer coating on the product surface. Charging of the powder particles in the sputtering units is carried out using the following two methods: ion charging — ion deposition from (Electrostatic method) and static electrification — exchange of charges between particles and between particles and the elements of the nozzle structure when they come into contact (tribostatic). There are two versions of devices for applying powder polymer coatings in an electric field: with the help of sprayers Figure 5) and by means of chambers with an electric fluidized bed (Figure 11) .7.1 Powder painting technology by electrostatic spraying — corona charging technologyFor used in Coating of powder materials with particle radii> 1 μm, ion charging is mainly due to the motion of corona ions in the electric field and deposition of them on the surface of particles («shock charging.») Figure 5. Coating with a sprayer Its popularity is due to the following factors: high Efficiency of charging almost all powder paints, high productivity in the powder coating of large surfaces, relatively low sensitivity to humidity of the ambient air, Suitable for applying various powder coatings with special effects (metallic, shagreen, mauar, etc.) Figure 6. Motions of corona ions in an electric field and deposition of them on the surface of particles («shock charging.») Along with the advantages of electrostatic spraying Has a number of drawbacks that are caused by a strong electric field between the spray gun and the part that can make it difficult to apply powder coating in the corners and in deep depressions. In addition, incorrect selection of the electrostatic parameters of the atomizer and the distance from the atomizer to the part can cause reverse ionization and deteriorate the quality of the polymer powder coating. The equipment for powder coating is an electrostatic spray gun is a typical complex of powdered Antanta paint. Figure 7. Faraday cell effect Faraday cell effect is the result Effects of electrostatic and aerodynamic forces. The figure shows that when applying a powder coating to areas in which T effect Faraday cells, electric field, create

The sprayed spray has a maximum tension along the edges of the recess. The lines of force always go to the nearest grounded point and rather concentrate at the edges of the notch and the protruding sections, and do not penetrate further inside. This strong field accelerates the subsidence, forming in these places a powder coating of too much thickness. The Faraday cell effect is observed in those cases, When powder paint is applied to metal products of complex configuration, where the external electric field does not penetrate, so applying an even coating on the part is difficult and in some cases even impossible. Reverse ionization 8. Reverse ionization. Reverse ionization is caused by an excess current of free ions from the charging electrodes of the atomizer. When free ions enter the surface of the part covered with powder paint, they add their charge to the charge accumulated in the powder layer. But the surface of the part accumulates too much charge. At some points the magnitude of the charge is exceeded so much that in the thickness of the powder microspheres, forming craters on the surface, slip, which leads to a deterioration in the quality of the coating and a violation of its functional properties. Also, reverse ionization promotes the formation of an orange peel, a decrease in the efficiency of the sprayers, and a reduction in the thickness of the coatings produced. To reduce the effect of Faraday cells and reverse ionization, special equipment has been developed that reduces the number of ions in ionized air when charged powder particles are attracted by the surface. Free negative ions are diverted to the side due to the grounding of the nebulizer itself, which significantly reduces the manifestation of the aforementioned negative effects. By increasing the distance between the atomizer and the surface of the part, it is possible to reduce the current of the spray gun and slow the reverse ionization process.7.2. Tribostatic spraying — charging by frictionStatic electrification is performed by exchange of charges due to the difference in the work function of the electrons in the material of particles and wall material in the charger or in the exchange of charges Between the particles due to differences in the chemical composition of the impurities, temperature, phase state, surface structure, etc. Figure 9. Tribotechnical sputtering In contrast to electrostatic spraying, there is no high voltage generator for the sprayer in this system. Powder is charged in the process of friction. The main task is to increase the number and force of collisions between the powder particles and the charging surfaces of the spray gun. One of the best acceptors in the triboelectric series is polytetrafluoroethylene (Teflon), it provides good charging of most powder paints, has a relatively high abrasion resistance and is stable To the adherence of particles under the action of impacts. Figure 10. Absence of the Faraday cell effect In sprays with tribostatic charging, neither a strong electric No ion current, so there is no Faraday cell effect and reverse ionization. Charged particles can penetrate deep hidden openings and evenly paint products of complex configuration. It is also possible to apply several layers of paint to produce thick powder coatings. Charging devices of triboelectric sprayers must satisfy the following three conditions necessary for efficient charging of the sprayed material: to provide multiple and effective collisions of powder particles With a triboelectric element, to make the removal of the surface charge from the triboelectric element To ensure the stability of the process of tribostic charging. Sprays using tribostatic charging are structurally more reliable than spray guns with charging in a corona discharge field, since they do not have high voltage converting elements. With the exception of the ground wire, these sprayers are completely mechanical, sensitive only to natural wear. 7.3 Coating application in an ionized fluidized bed Coating device is a chamber with an electric fluidized bed into which the article is placed — 1 (Figure 5). The chamber is divided by a porous partition — 2 into two parts. Powder material is poured onto the porous bulkhead — 3, and compressed air is poured into the lower part. Figure 11. Coating in the fluidized bed chamber. At a certain air velocity passing through the porous baffle, the powder is put into a suspended state, in which the particles seem to Flowing in the ascending flow of air. Because of the chaotic motion of the particles, they collide with each other, which leads to static electrization of the particles and charging them with both negative and positive charges. An electric field created between a high-voltage electrode located in the powder layer and a grounded product causes the particles to separate Boiling layer on the signs of charge. When a negative voltage is applied to the high-voltage electrodes, positively charged particles accumulate around in High-voltage electrode, and negatively charged — in the upper part of the fluidized bed of the powder. Particles having a sufficiently large negative charge are carried out by an electric field from the fluidized bed and directed to the article. Because of the large concentration of particles in the fluidized bed, the corona discharge at the surface of the high-voltage electrodes is in a completely locked state. With the accumulation of positively charged particles around the high-voltage electrodes, discharge and pulsed local unlocking of the corona discharge occur, at which the particles are recharged. Thus, in an electric fluidized bed, charging of particles is complex, combining static electrization of particles and charging in a gas discharge. The process of transporting the powder particles to the sprayed article is carried out in a stream of air. At the same time, the ratio of aerodynamic and electrical forces acting on a particle is very different for different devices used for coating. If for the atomizers with internal charging the transportation of particles is carried out solely by the flow of air, then in the chambers with an electric fluidized bed the direction of the movement of the particles to the article is created mainly by an electric field. For atomizers with external charging, the movement of particles to the product is equally determined by aerodynamic and electrical forces. The method for coating powder materials in an electrostatic field has significant advantages over all the above methods: — No preheating; Reduction of losses of powder material; Possibility of obtaining uniform thicknesses Coatings on products of complex configuration; the ability to automate the process of spraying; the versatility and high efficiency Ecological cleanliness, Minimization of fire and explosion hazard. These factors have determined the wide spread of the technology of applying polymer coatings in the electrostatic field. Conclusion The application of polymer coatings is a rather complex technological process that can be used both to protect different types of materials from adverse environmental influences , And to give an attractive appearance to different products. . Typically, the application of polymer coatings is carried out with the help of specialized equipment in rooms where certain indices of the internal environment are maintained. At present, there are many technological methods for applying polymer coatings to various types of materials. The most popular technologies that are used for the application of various types of polymer coatings are gas-flame and vortex methods, vibrational and vibro-vortex method, coatings in the electrostatic field, and the use of various types of suspensions , Emulsions and gumming compositions for surface treatment. As a rule, the application of polymer coatings is carried out in the process of production However, in some cases, this type of coating can be applied, for example, to a motor vehicle that has already been operated by the owner for several years. Each polymer coating technology has its own characteristics that can be related to both the process of adhesion of the polymer material and With the method of applying the polymer. In any case, before coating with a polymer of any product, it is necessary to carefully prepare its surface, removing dirt, old paint layer or other roughness. . In addition, when carrying out work to apply polymer to the surface of any material, it is necessary to strictly observe the technology of this process, in some cases the temperature at which the coating is applied can reach several hundred degrees. It should also be noted that in the room where such work is done, there must be an ideal cleanliness, since dust and other particles can lead to the cracking of the polymer coating over time. When working on equipment for applying polymer coatings, care must be taken to ensure that There is a possibility of serious injury. THE LIST OF USED INFORMATION SOURCES. Panimatchenko A.D. Processing of plastics, ed. Profession, St. Petersburg 2005 .. Karyakina M.I., Poptsov V.E. Technology of polymer coatings: Textbook for technical schools. — Moscow: Chemistry, 1983 — 336 pp., Ill .. Yakovlev AD, Zdor VF, Kaplan VI Powdered polymeric materials and coatings based on them. L., Chemistry, 1979. 254 p.4. Mayssel L. and Gleng R. Technology of thin films: Handbook / Ed. Trans. From the English; Ed. Elinson MI, Smolko. G.G. — Moscow: Soviet radio, 1977. -T. 1. — 406 p .; T. 2. — 353 pp. Lipin Yu.V., Rogachev AV, Sidorsky SS, Kharitonov V.V. The technology of vacuum metallization of polymer materials — Gomel, 1994. -206 .. Roykh IL, Kaltunova LN Protective vacuum coatings on steel. M .: Mechanical Engineering, 1971. — 280 p.7. Brook MA, Pavlov SA Polymerization on the surface of solids. — M .: Chemistry, 1990. — 130 s .. Yasuda H. Polymeri

Дешевый хостинг
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Комментариев: 1
  1. DeweyProgs

    Эти запросы наиболее актуальны, раскройте шире тему, спасибо.

    технологическая инструкция по окраске порошковыми красками
    госты для цеха порошковой окраски
    cbcntvf pre painting prep gjhjirjdfz rhfcrf
    подвесы для покраски крючков
    одвесы для порошковой покраски все виды
    перегрев порошковой краски при отверждении
    можна наносить парошковую краску кисточку
    порошковая окраска с эфектом металлик
    респиратор для маляра порошковой окраски в пензе
    профиль под дерево технология покрамки
    техника безопасности здоровья при покраске порошковой краской
    порошковая краска история возникновения
    материал крючков для порошковой покраски
    как определить порошковую краску

    крючки для порошковой окраски

    крючки подвесы для покраски

    размер ячейки сита для порошковой покраски в gema

    можно ли работать с горячими деталями после порошковой окраски?

Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: