Газопламенное напыление порошковых полимерных покрытий\Flame spraying of powder polymer coatings

Дешевый хостинг

Газопламенное напыление порошковых полимерных покрытий

Сущность процесса газопламенного нанесения полимерного покрытия состоит в том, что струю сжатого воздуха с взвешенными в ней частицами порошка пропускают через факел пламени (горючий газ-воздух). В пламени частицы порошка нагреваются, размягчаются и, ударяясь в предварительно подготовленную и нагретую поверхность, прилипают к ней, образуя сплошное покрытие. Газо-пламенное напыление является отличным дополнением к традиционным способам нанесения и может быть использовано там, где традиционные способы нанесения покрытий невозможны. Для газопламенного нанесения применяются специальные установки для нанесения полимерных порошковых покрытий.

Методом газопламенного напыления при однократном нанесении нельзя получить беспористое, равномерное по толщине покрытие, поэтому на поверхность наносится несколько слоев полимера, причем первый слой должен быть тонким и хорошо оплавленным для лучшего сцепления с поверхностью. Последующие слои покрытия наносят при перемещении горелки в продольном и поперечном направлениях. Последний слой оплавляют пламенем горелки, но без подачи порошка, для выравнивания толщины покрытия. При напылении, порошок должен направляться перпендикулярно к покрываемой поверхности, при этом расстояние от сопла горелки до изделия выбирается опытным путем, в зависимости от применяемого полимера, материала подложки и других факторов.
Термопласты в виде порошков является превосходным материалом для газопламенного напыления на металлические и другие поверхности, так как допускают многократное нагревание и нанесение последующих слоев покрытия. Сущность метода нанесения заключается в том, что термопластичный порошок при напылении пропускается через пламя специальной распылительной горелки. В результате воздействия открытого пламени  частицы термопластичного полимера нагреваются до размягчения или расплавления и в таком состоянии при ударе о поверхность сцепляются с ней, образуя покрытие. Последующие слои полимера наносят при перемещении горелки в продольном и поперечном направлениях.  Последний слой покрытия оплавляют пламенем горелки без подачи порошка для выравнивания толщины покрытия. При напылении порошок должен направляться перпендикулярно к покрываемой поверхности. Расстояние от сопла горелки до изделия выбирается опытным путем в зависимости от применяемого полимера,  материала изделия и конструкции газопламенного оборудования.  При выборе режима нанесения следует учитывать, что температура газового потока зависит от давления сжатого воздуха (температура повышается с уменьшением давления) и расстояния от сопла, достигая максимума на расстоянии 60 мм от горелки. Наиболее качественные покрытия получаются при давлении воздуха 1.8-2.2 атм. и расстоянии от сопла горелки не менее 100 мм. При этом температура частиц полимера составляет 80-190⁰С, в зависимости от давления воздуха и расстояния от сопла горелки. Газопламенным нанесение возможно нанесение толстых(1-3 мм) слоев покрытия, которые невозможно создать при других способах нанесения.
При газопламенном способе нанесении происходит частичное окисление полимера под действием повышенной температуры и продуктов сгорания горючего газа.  Окисление полимера при газопламенном нанесении способствует улучшению адгезии  покрытия,  хотя и ухудшает эластичность, износостойкость и некоторые другие свойства покрытия. Для устранения этих недостатков в состав порошковых композиций, предназначенных для газопламенного нанесения, добавляют  специальные технологические добавки и антиоксиданты.  Поэтому для газопламенного нанесения рекомендуется использовать материал, разработанный именно для газопламенного нанесения.  Применение других порошковых составов, предназначенных для другого способа нанесения, может значительно ухудшить свойства и долговечность покрытия.

Фракционный состав наносимого полимера, также влияет на качество покрытия. Более мелкие частицы легко сгорают в пламени, более крупные не успевают  расплавиться в полете, поэтому в результате, образуются бугристые покрытия с плохой сплошностью. Для устранения этих недостатков для газопламенного нанесения выпускаются специальные марки порошковых материалов имеющие специальные добавки и фракционный состав оптимальные для газопламенного нанесения покрытий на поверхность металла. Покрытия из таких материалов после газопламенного нанесения не ухудшают своих свойств и сохраняют их в течение длительного времени.

Фирма «Plascoat» создала специальные марки своих материалов PP10, PP20 для газопламенного нанесения покрытия из которые не окисляются при нанесении и  сохраняют свои физико-механические свойства в течение длительного срока эксплуатации.

Для газопламенного (термического) порошкового окрашивания не требуется заряжать изделие и частицы порошка для создания электростатического поля. Это означает, что этим способом можно окрашивать практически любую поверхность: не только металлы, но и бетон, стекло, керамику, дерево и многие другие материалы. 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 и ремонта дефектов покрытия.

В ремонтной практике нанесение полимерных покрытий газопламенным способом применяют для выравнивания сварных швов и неровностей на поверхностях кабин и деталей оперения автомобилей, тракторов, комбайнов, катеров и т.п. 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. Наилучшей подготовкой является пескоструйная обработка окрашиваемой поверхности.

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

Метод газопламенного напыления не нашел широкого еще применения по следующим причинам:

-частичное окисление полимера при напылении и связанное с этим снижение физико-механических свойств покрытия требуют применения специальных стабилизированных материалов для газопламенного нанесения для получения качественных покрытий;

-необходимость использования оборудования, работающего под  давлением (газовые баллоны) и пожароопасность процесса нанесения;

-низкая производительность окраски по сравнению с традиционными методами;

-сложность контроля технологического процесса нанесения покрытия;

-более высокая стоимость  покрытия. Ориентировочная стоимость 1 м2 покрытия толщиной 0,8 мм, наносимого методом газопламенного напыления, составляет в 2 раза больше чем стоимость 1 покрытия получаемого во взвешенном слое.

Уникальными достоинствами данной технологии являются:

возможность наносить покрытия в нестандартных условиях, на месте эксплуатации изделий, без демонтажа крупногабаритных конструкций;

возможность наносить покрытия большой толщины (1-3 мм) на различные материалы (металл, чугун, бетон, стекло и т.д.);

Гибкость технологии и простота и мобильность оборудования;

Легкость и простота обслуживания оборудования;

Минимальные производственные площади для размещения и использования оборудования.

В настоящее время  фирмой «Plascoat» разработаны специальные порошковые краски для газопламенного нанесения PP10 и PP20 с прекрасными эксплуатационными  характеристиками и в широкой цветовой гамме. Они прошли многократные испытания в различных климатических условиях.

Свойства покрытия  PP10 нанесенного газопламенным способом

(Покрытие толщиной 1.4 мм)

Расход 1.4 кг/м2

Размер частиц мене 300мкм -99%; Насыпная плотность 0,35 г/см3

Flame spraying of powder polymer coatings

The essence of the process of gas-flame deposition of a polymer coating is that a jet of compressed air with particles of powder suspended in it is passed through a flame flame (combustible gas-air). In a flame, the powder particles are heated, softened and, striking a pre-prepared and heated surface, adhere to it, forming a continuous coating. Gas-flame spraying is an excellent addition to the traditional methods of application and can be used where conventional coating methods are not possible. For gas-flame deposition, special installations for the application of polymer powder coatings are used.

Using a flame spraying method for a single application, it is impossible to obtain a non-porous, uniformly thick coating, so several polymer layers are applied to the surface, the first layer must be thin and well-melted for better adhesion to the surface. Subsequent coating layers are applied by moving the torch in the longitudinal and transverse directions. The last layer is melted with the flame of the burner, but without feeding the powder, to equalize the thickness of the coating. When spraying, the powder should be directed perpendicular to the surface to be coated, and the distance from the burner nozzle to the article is selected experimentally, depending on the polymer used, the substrate material and other factors.
Thermoplastics in the form of powders is an excellent material for gas-flame spraying on metal and other surfaces, since they allow multiple heating and application of subsequent coating layers. The essence of the method of application is that the thermoplastic powder is sprayed through the flame of a special spray burner. As a result of the action of the open flame, the particles of the thermoplastic polymer are heated to soften or melt, and in this state, upon impact against the surface, adhere to it, forming a coating. Subsequent layers of the polymer are deposited by moving the torch in the longitudinal and transverse directions. The last layer of the coating is melted by the flame of the burner without feeding the powder to equalize the thickness of the coating. When spraying the powder should be directed perpendicular to the surface to be coated. The distance from the burner nozzle to the product is selected experimentally, depending on the polymer used, the material of the product and the design of the gas-flame equipment. When selecting the application mode, it should be taken into account that the temperature of the gas flow depends on the pressure of the compressed air (the temperature rises with decreasing pressure) and the distance from the nozzle, reaching a maximum at a distance of 60 mm from the burner. The most high-quality coatings are obtained at an air pressure of 1.8-2.2 atm. And the distance from the nozzle of the burner is not less than 100 mm. The temperature of the polymer particles is 80-190 ° C, depending on the air pressure and the distance from the burner nozzle. Gas-flame deposition can be applied to thick (1-3 mm) layers of coating that can not be created with other methods of application.
In the gas-flame method of application, partial oxidation of the polymer takes place under the influence of an elevated temperature and combustion products of the combustible gas. Oxidation of the polymer in gas-flame deposition contributes to better adhesion of the coating, although it impairs the elasticity, wear resistance and some other properties of the coating. To eliminate these drawbacks, special technological additives and antioxidants are added to the composition of powder compositions intended for gas-flame application. Therefore, for gas-flame application, it is recommended to use a material designed specifically for gas-flame application. The use of other powder formulations intended for another application process can significantly impair the properties and durability of the coating.

The fractional composition of the applied polymer also affects the quality of the coating. Smaller particles burn easily in the flame, larger ones do not have time to melt in flight, so as a result, hilly coverages with poor continuity are formed. To eliminate these drawbacks for gas flame application, special grades of powder materials with special additives and fractional composition are optimal for gas-flame coating of metal surfaces. Coatings from such materials after gas flame application do not degrade their properties and retain them for a long time.

The company «Plascoat» has created special brands of its materials PP10, PP20 for gas-flame coating of which are not oxidized during application and retain their physical and mechanical properties for a long period of operation.

For gas-flame (thermal) powder coating, you do not need to charge the product and powder particles to create an electrostatic field. This means that almost any surface can be painted with this method: not only metals, but also concrete, glass, ceramics, wood and many other materials. Gas flame Coloring eliminates the need to use bulky furnaces and polymerisation chambers, and removes powder coatings for new uses of this technology, since the spraying equipment is portable and versatile. It is also used not only for heating the surface, spraying the powder, but also for reheating in order to smooth the surface and repair defects in the coating. In the repair practice, the application of polymer coatings with a gas flame method is used to equalize the welds and unevennesses on the surfaces of the cabs and parts of the plumage of cars, tractors , Combines, boats, etc. Before coating with a gas flame method, damaged surfaces with dents and irregularities should be straightened, and 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. The best preparation is sandblasting of the surface to be painted. 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 such large-sized objects as bridges, supports, ship hulls or water towers, corrosion protection and rust are more important than a slight unevenness in the coating. The method of flame spraying has not found wide application yet for the following reasons: -particle oxidation of the polymer upon spraying and the associated Reduction of physical and mechanical properties of the coating require the use of special stabilized materials for gas-flame application to obtain high-quality coatings; — the need for using pressure equipment (gas cylinders) and the fire hazard of the application process, — low coloring performance compared to traditional methods, — the complexity of monitoring the coating process, — the higher cost of coating. The approximate cost of 1 m2 of a 0.8 mm thick coating applied by the flame spraying method is 2 times greater than the cost of 1 coating obtained in a suspended layer. The unique advantages of this technology are: the ability to apply coatings in non-standard conditions, on site, without dismantling Large-scale designs, the ability to cover large thicknesses (1-3 mm) for various materials (metal, cast iron, concrete, glass, etc.); Flexibility of technology and simplicity and mobility of equipment; Easy and simple maintenance of the equipment; Minimum production areas for the location and use of equipment. Currently, the company «Plascoat» has developed special powder paints for gas-flame application PP10 and PP20 with excellent performance and in a wide range of colors. They underwent multiple tests in different climatic conditions. Properties of the PP10 coating applied by the gas-flame method (1.4 mm coating) Consumption 1.4 kg / m2 Particle size less than 300 μm -99%; Bulk density 0.35 g / cm3Products PP20 PP10 Density 0.93-97 0.96-0.97 g / cm3 Pencil hardness H \ Shore hardness, D 65 63 Melting point, ⁰ C 151T⁰ C, Vicat softening 125 116 ⁰Complimentary stress at break 11 MPaStability to oxidation At 220⁰ С More than 60 min. Relative elongation at break 400 500% Modulus of elasticity at bending 777 MPa Specific volumetric electric resistance 1 * 10 15 Ohm / cm

Свойства

PP20

PP10

Плотность

0.93-97

0.96-0.97 г\см3

Твердость по карандашу

Н\В

Твердость по Шору, D

65

63

Температура плавления,⁰ С

151

Т⁰ С, размягчения по Вика

125

116 ⁰С

Разрушающее  напряжение при разрыве

11 МПа

Устойчивость к окислению при 220⁰ С

Более 60 мин

Относительное удлинение при разрыве

400

500%

Модуль упругости при изгибе

777 МПа

Удельное обьемное  электрическое сопротивление

1*10 15 Ом\см

Дешевый хостинг
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

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