38. Покрытия изделий твёрдыми красками.

Все большее распространение получают порошковые краски, в которых в качестве пленкообразователя используют полимеры на основе пластмасс. У потребителей этих красок не возникают проблемы, связанные с растворителями (токсичность и пожарная безопасность). Пластмасса – это сложная композиция, в которой основным компонентом является высокомолекулярное органическое соединение, придающее ей пластичность и способность затвердевать. В качеств пленкообразующего применяют смолы природного или искусственного происхождения.

Кроме смол, в состав порошковой смеси входят наполнители, пигменты, пластификаторы, стабилизаторы и отвердители. В зависимости от выбранных компонентов порошок получает различные технические и эксплуатационные характеристики. Наполнители повышают прочностные свойства, атмосферостойкость и другие показатели. Они дешевле пленкообразователей. Пластификаторы позволяют снизить внутренние напряжения в порошковых покрытиях и предотвратить их растрескивание, изменить твердость, увеличить гибкость, относительное удлинение, повысить адгезию. Жидкие пластификаторы применяют при условии хорошего поглощения их частицами полимера. Твердые пластификаторы вводят в твердом или расплавленном состоянии, их легче вводить в композиционные смеси. Твердые пластификаторы позволяют значительно увеличить пластичность покрытий вплоть до получения высокоэластичных пленок.

В зависимости от изменения физико-механических свойств при нагреве порошковые краски (пластмассы) разделяют на термопласты и реактопласты. К термопластам относятся: полипропилен, полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид (ПВХ), фторопласт, полиамид. Как пленкообразователи они обеспечивают стабильность композиций, быстрое формирование покрытий в течении нескольких минут. Безусловным достоинством термопластов является доступность.

Однако покрытия из термопластов обратимы, имеют невысокую теплостойкость, неустойчивы к воздействию растворителей. К реактопластам относятся полиэпоксиды, полиэфиры, полиакрилаты. Они позволяют формировать тонкие покрытия с хорошими декоративными качествами, подобные покрытиям из жидких красок. Им требуется больше времени для отверждения, но вместе с тем они образуют покрытия с повышенный тепловой и удовлетворительной химической стойкостью; хорошими адгезией и прочностью.

Для обеспечения необходимых свойств полимеры иногда смешивают друг с другом. Например, полиэтилен может образовывать смесь с полиамидом, пентапластом, ПВХ, но он несовместим с фторопластом, полиэфиром, канифолью. Добавка реактопласта – эпоксидной смолы – в термопласты повышает их адгезионные свойства, твердость, теплостойкость, антикоррозийные качества. С другой стороны, модификация эпоксидных реактопластов термопластами

придает покрытиям повышенную эластичность, ударную прочность и стойкость при механической обработке.

В мировом производстве порошковых красок преимущественное распространение получили эпоксидные, полиэтиленовые и поливинилхлоридные полимеры. Намечается тенденция к увеличению потребления полиэфирных и полиакрилатных красок.

Различные порошковые композиции имеют свои специфические свойства.

Полиолефины (полиэтилен, полипропилен и др.) имеют невысокую стоимость, что позволяет эффективно их использовать в качестве материала для коррозионно-стойких покрытий при защите от кислот, солей, влаги. Они не адсорбируют влагу, отличаются хорошей эластичностью, не горят, а только плавятся, стойки к ударным нагрузкам, имеют хорошие диэлектрические свойства. Из группы полиолефинов наибольшее распространение получили полиэтилен низкого давления, который при эксплуатации в нормальных условиях сохраняет свои свойства не менее 10 лет. Его цвет зависит от вида красящего пигмента и устанавливается по требованию заказчика.

Поливинилхлорид является наиболее дешевым полимером, а его выпуск составляет 24–35 % от общего выпуска производимых пластмасс. Он отличается долговечностью, отличными тепло- и электроизоляционными свойствами, водостоек, негорюч.

Полиэфирные порошковые материалы имеют хороший внешний вид, их применяют вместо анодирования, хромирования и эмалирования. Они обладают высокой атмосферостойкостью и теплостойкостью.

Адгезия порошкового покрытия зависит от его свойств и состояния поверхности изделия. Максимальная прочность сцепления покрытий характерна для стального проката, далее следует стальное и чугунное литье, сплавы алюминия и меди.

Полимерные порошки наносят на изделие после завершения механической и термической операций (штамповки, гибки, сварки и т.п.). Острые грани и кромки следует скруглить. Перед напылением деталь нагревают в течение 5–10 мин до температуры, превышающей плавление порошка на 50–150^оС.

Известные способы нанесения порошковых полимеров отличаются друг от друга:

– видом используемой энергии (электрофорез, воздушный поток, центробежные или вибрационные силы и т.п.);

– необходимостью предварительного нагрева изделия или порошка.

Наибольшее признание получил способ напыления порошка в кипящем слое. Качество покрытия зависит от степени псевдоожижения порошка полимера в этом слое. Псевдоожижение достигается воздействием на порошок потока воздуха (газа) или вибрации. Различают вихревой, вибрационный и вибровихревой способы напыления.

Осаждение порошка происходит при погружении изделия в его слой на 10–60 с. Порошок свободно обволакивает изделие, плавится на его нагретой поверхности и растекается, образуя равномерное монолитное покрытие. Для равномерного осаждения порошка изделие перемещают в вертикальном или горизонтальном направлении, более сложные изделия вращают, сообщая им одновременно

поступательное движение.

Достоинствами способа нанесения порошка в кипящем слое являются: простое оборудование, несложный технологический процесс, высокая производительность, возможность покрытия изделий сложной конфигурации, минимальные потери порошка, удовлетворительные санитарно-гигиенические условия.

Использование электростатического поля позволяет отказаться от создания псевдоожиженной порошковой смеси. Частицы устремляются на поверхность изделия, передают ему свой заряд, оплавляются и образуют покрытия. Это позволяет осаждать порошок даже на холодную поверхность и образовывать с нею удовлетворительную адгезионную связь. Благодаря этой связи напыленный слой

удерживается на поверхности детали длительное время, достаточное для перемещения изделия в нагревательное устройство, где и происходит окончательная термообработка покрытия.

Способ электроосаждения основан на комбинации ранее рассмотренных способов и осуществляется за счет перемещения витающих частиц под действием потенциала электрического поля. Для этого в ванну, заполненную псевдоожиженным полимерным порошком, вводят два электрода, на которые подают отрицательный заряд высокого потенциала. Между электродами вводят обрабатываемое изделие, имеющее положительный заряд. Частицы взвихренного порошка, двигаясь под действием электрического поля, оседают на нагретой детали и образуют покрытие. Используя этот способ, можно регулировать толщину покрытия и обеспечивать его качество даже на гранях и острых углах изделия.

Для напыления порошка на внутренние поверхности труб и емкостей используют центробежный, аэрозольный или вакуумныйметоды. В первом случае во вращающуюся трубу засыпают расчетное количество порошковой смеси. Труба предварительно нагревается до температуры, немного превышающей температуру плавления порошка. Под действием центробежных сил порошок распределяется по

внутренней поверхности трубы, оплавляется и образует покрытие.

Достоинствами метода являются хорошее уплотнение и минимальные потери порошка. К сожалению, при этом методе невозможно получить равномерную толщину покрытия.

При аэрозольном методе через предварительно нагретую трубу продувают порошковую взвесь. Частицы полимера оплавляются на трубе и образуют сплошное покрытие. Метод отличается простотой процесса и минимальными потерями порошка. Главный недостаток метода – трудность управления процессом, что не позволяет получить покрытия одинаковой толщины по всей поверхности.

При струйном напылении порошок наносят пневмораспылителем на предварительно нагретое изделие. Затем с помощью горелки покрытие оплавляют. При покрытии даже крупногабаритных изделий обеспечивается равномерность толщины слоя и возможность ее регулирования.

Операции напыления и оплавления иногда повторяют несколько раз до получения требуемой толщины покрытия.

Нанесение полимерных покрытий является вредным производством и ведет к определенным профессиональным заболеваниям, однако они менее опасны, чем воздействие вредной среды при нанесении покрытий жидкими красками. Наиболее опасное воздействие на работника оказывают участки смешивания порошков, их нанесения и зона оплавления.

Уровень показателей качества покрытия зависит от его основы (табл. 5.2). Для улучшения адгезии покрытия металл предварительно грунтуют или фосфатируют. Иногда используют разнородные порошковые краски, представляющие разные слои. Эффективно использование поливинилбутираля в качестве грунтовки под полиэтиленовые и полиамидные покрытия. В отдельных случаях для повышения адгезии проводят дробеструйную обработку поверхности или смешивают реактопласты и термопласты.

Таблица 5.2