лкп лекции

термопластичные термореактивные

Свойства порошковых красок

Порошковые ЛКМ — полидисперсные материалы с размером частиц (5-350) мкм

Присутствие крупных частиц u агрегатов служит причиной дефектов покрытий: "шагрени" (волнистость), кратеров и др.

Более грубодисперсные порошки образуют более толстые покрытия → больше их расход.

Дисперсионный состав

Удельная поверхность

Сыпучесть

Сыпучесть порошковых ЛКМ зависит от степени взаимодействия между частицами. Оценивается по коэффициенту внутреннего трения и — функции угла естественноео откоса (а) свободно

насыпанного порошка: .

Для большинства порошковых ЛКМ Сыпучесть зависит.

от температуры стеклования (Тл) пленкообразователя,

дисперсности порошков,

степени изометричности ux частиц,

влажности,

температуры.

Сыпучесть может быть улучшено введением в краску целевых добавок:

аэросила

пирогенного кремнезема

Для получения покрытий всегда желательно иметь более сыпучие порошковые ЛКМ с меньшими значениями

>легче псевдоожижаются,

>равномернее осаждаются на поверхности при любых способах нанесения

>образуют более качественные покрытия в отношении декоративности и сплошности

Насыпная плотность

Зависит от: состава красок (пигментированные ЛКМ имеют более высокие значения рнас чем непигментированные), формы частиц, степени иx полидисперсности.

Относительная плотность

Относительная плотность рот - отношение насыпной плотности к истинной плотности

Характеризует порозность материала. Для многих лаков и красок Pотн, = 20-50 % - твердое вещество (дисперсная фаза) в них составляет нe более 0,2-0,5 объема.

Рыхлые порошки, имеющие малые значения Pотн и Pнас нетехнологичны

Время гелеобразования

Характеристика реакционной способности термореактивных красок.

Оценивают время, за которое материал при заданной температуре (при температуре формирования покрытий) переходит в состояние геля.

Определение проводят на полимеризационной плите (экспресс-метод)

Более точным является определение реакционной способности порошковых ЛКМ:

по изменению вязкости расплавов (приборы Канавца, пружинный маятник),

по тепловым эффектам при нагревании (дифференциальный сканирующий калориметр, дериватограф и др.).

Способность к псевдоожижению

Способность красок к псевдоожижению оценивают визуально по характеру "кипения" порошка в ванне кипящего слоя, по коэффициенту псевдоожижения или расширения слоя

Коэффициент псевдоожижения должен быть не менее 1,3.

На псевдоожижение влияют:

форма и размер частиц,

влажность,

давление подаваемого воздуха,

конструктивные особенности ванны

Способность к электризации

Способность порошковых красок заряжаться в поле высокого напряжения и осаждаться на изделиях зависит в равной степени

От типа краски (определяющее влияние оказывают электрические свойства материала частиц — удельное объемное сопротивление и диэлектрическая постоянная),

От аппаратуры (тип краскораспылителя, способ зарядки частиц, качество заземления

Mepoй электризации порошковых составов служит средний удельный массовый заряд частиц qm

— отношение общего заряда частиц q к массе порошка m:

При нанесении красок способом электростатического распыления косвенной характеристикой электризации порошкового ЛКМ могут служить:

коэффициент электроосаждения Кос

коэффициент предельной степени осаждения Кпр

Приемлемыми считаются показатели осаждения: . Существуют соответствующие приборы и методы определения указанных показателей.

Нанесение порошковых лакокрасочных материалов основано на их способности легко превращаться в аэрозоли.

Аэрозоли осаждаются на твердой поверхности в результате:

1)электризации аэрозольных частиц (сообщается заряд, противоположный по знаку заряда изделия);

2)контактирования аэрозоля с нагретой поверхностью;

3)контактирования аэрозоля с липкой поверхностью субстрата;

4)конденсации аэрозоля на холодной поверхности.

Нанесение порошковых ЛКМ в кипящем слое

Сущность способа получения покрытий в кипящем слое:

Изделие, нагретое выше температуры плавления порошкового материала, погружают в ванну, в которой этот материал находится в кипящем или псевдоожиженном состоянии.

Частицы материала, приходящие в контакт с изделием, плавятся, образуя на его поверхности равномерный слой.

Последующее нагревание изделия вне ванны улучшает растекание расплава.

Последующее охлаждение завершает процесс получения готового покрытия.

Свойства получаемых при этом покрытий во многом зависят от состояния псевдоожиженного слоя. Важными характеристиками слоя являются:

У коэффициент расширения К отношение высоты! псевдо-ожиженного и неподвижного слоев К = Н/Но,

однородность слоя.

Чем выше К и однородность слоя, тем лучше происходит обтекание порошком поверхности изделия, что положительно сказывается на равномерности и внешнем виде покрытия. Для большинства порошковых красок при псевдоожижении газом К = 1,3-1,9. Лучшие результаты достигаются, если псевдоожижение проводят вибрацией и газом одновременно, тогда К возрастает до 1,8-2,8.

Свойства покрытий (толщина, сплошность, нередко адгезия и внешний вид) зависят от технологических параметров их получения:

температуры предварительного и дополнительного нагрева изделий,

времени выдержки их в кипящем слое

Закономерным является увеличение массы осаждаемого порошка и, соответственно, толщины покрытия с ростом температуры и времени пребывания изделия в слoe.

Чем больше масса изделия и его теплоемкость, т. е. чем больше оно аккумулирует теплоты, тем толще получается покрытие при однократном нанесении.

Нанесение в электрическом поле высокого напряжения

В электрическом поле можно наносить порошковые материалы на не нагретые изделия. Более 80 % порошковых лакокрасочных материалов наносят данным способом.

Основы способа

В основе процесса нанесения лежит принцип действия сил электростатического поля на заряженные частицы краски в направлении электропроводящей поверхности заземленного изделия. При этом ЛКМ предварительно переводится в аэрозольное состояние с помощью воздуха.

Зарядка частиц порошков (контактная или посредством ионной адсорбции) достигается воздействием внешнего электрического поля или трением частиц. Как и в случае аэрозолей жидкостей, заряд частиц является функцией их радиуса, диэлектрической постоянной материала u напряженности электрического поля.

Вследствие высокого электрического сопротивления порошковых ЛКМ приобретенный их частицами заряд длительно сохраняется при контакте с любой (в том числе электропроводящей) поверхностью, что позволяет транспортировать заряженные частицы (аэрозоль), а также изделия с нанесенным на них порошком, не опасаясь ссыпания частиц с поверхности.

Медленная разрядка частиц как фактор высокого электрического сопротивления материалов, способствует накоплению зарядов в слое и возникновению явления обратной короны. В результате предельная толщина наносимых слоев обычно не превышает (100-150) мкм (в расчете на готовое покрытие). Для получения более толстых слоев применяют меры, направленные на снижение электрического сопротивления порошковых красок или используют при распылении импульсные источники высокого напряжения.

Распыление (напыление)

Различают два способа нанесения красок в электрическом поле:

электростатический (с зарядкой в поле коронного разряда)

При зарядке порошка в поле коронного разряда высокое неоднородное электрическое поле создается между зарядным электродом распылителя (знак "-") и заземленным окрашиваемым изделием (наводится знак "+") в так называемом электродном пространстве.

В результате ионизации воздуха (коронного разряда) в нем образуется большое количество ионов, которые, осаждаясь на частицах распыленного порошка, сообщают им заряд.

Заряженные частицы и свободные, не связанные с ними ионы по силовым линиям перемещаются к изделию и осаждаются на нем, передавая свой заряд.

Поскольку силовые линии замыкаются прежде всего на выступающих участках поверхности изделия, порошок осаждается преимущественно на них. Труднодоступные участки

поверхности оказываются вне воздействия электрического поля и, соответственно, плохо окрашиваются этим способом. Нанесение красок обычно проводят при напряжении (50-100) кВ.

трибостатический (с зарядкой за счет трибоэффекта)

Трибостатический способ зарядки частиц порошковых материалов основан на возникновении зарядов при трений. В результате трения разнородных (в первую очередь, диэлектрических материалов) с разными значениями энергии происходит переход электронов из материалов ¢ меньшей энергией в материал с большей энергией, при этом обе трущиеся поверхности заряжаются противоположными знаками. Наилучшим материалом в качестве зарядной поверхности почти для всех порошковых красок являются фторопласты.

Величина возникающего при трении заряда зависит от многих факторов

размера частиц,

уровня загрязнения контактной поверхности

длительности и эффективности контакта,

Порошковый ЛКМ при выходе из сопла распылителя проходит через пламя газовой горелки с температурой свыше 1500 ◦С. Частицы нагреваются до 120-150 °C => плавятся => наносятся на поверхность.

Способом газопламенного напыления наносят порошковые ЛКМ на трубы, химическое оборудование (мешалки, гальванические ванны, вентиляторы) с целью защиты их от коррозии.

Толщина покрытий (0,5-3) мм. Недостатки способа:

низкая производительность (3-4 м2/ч)

невысокое качество покрытий из-за разложения полимеров в процессе нанесения

Плазменное напыление

Нагревание распыляемого порошка осуществляется с помощью ионизированного газа — плазмы,

Используют низкотемпературную плазму с температурой 8000—10000 °С, которую получают пропусканием инертного газа (аргон, гелий, азот) через электрическую дугу.

Способ позволяет получать относительно тонкие покрытия более высокого качества, чем при газопламенном напылении.

При плазменном напылении исключается окисление полимеров, однако возможно их термическое разложение.

Способ находит применение для нанесения термостоийких пленкообразователей (полифторолефины, полиарилаты) на термостоикие субстраты (металлы, керамика). Установка

УMП-5-68

Струйное напыление

Беспламенный способ нанесения порошковых материалов. Порошок наносят на предварительно нагретые изделия из специального распылителя пневматического типа.

Подача порошка в распылитель осуществляется с помощью пневмошнекового питателя.

Струйное напыление может осуществляться как в ручном, так и в автоматическом режимах.

Наибольшее применение этот способ получил при защите теплоемких изделий: труб, валов, элементов металлоконструкции.

ГОСТ 9.105—80 ПОКРЫТИЯ ЛАКОКРАСОЧНЫЕ. Классификация в основные параметры методов окрашивания

4 Отверждение покрытий

Формирование покрытий из ЛКМ может быть проведено:

1.в естественных условиях (на открытой площадке или в помещении) при температуре окружающего воздуха

2.в искусственно созданных условиях — при энергетическом воздействии на материал (тепловом, световом, радиационном и т. д.).

ГОСТ 25129-2020 ГРУНТОВКА ГФ-024. Технические условия Тепловое отверждение / сушка покрытий

По способу подвода теплоты к ЛКП различают следующие способы:

конвективный

терморадиационный

индукционный

Конвективный

При конвективном способе нагревание слоя ЛКМ и изделия осуществляется за счет передачи теплоты от окружающего воздуха или топочных газов.

Теплота передается поверхности и постепенно распространяется внутрь пленки, поэтому затвердевание покрытия происходит с поверхности раздела пленка — газовая среда.

МИНУСЫ: В случает жидких ЛКМ образующийся на поверхности слой высохшего материала замедляет диффузию и отвод растворителя из объема пленки. В случае порошковых ЛКМ оплавленный с поверхности слой полимера мешает выходу воздуха из остальной части материала.

По типу теплоносителя:

паровые,

электрические,

пароэлектрические

газовые.

T= (50-110)oC - с паровым обогревом, > 110°С- с электрическим и газовым.

Сушилки

прямого действия

непосредственный контакт теплоносителя (нагретый воздух, топочные газы ) с изделием. Сушилки прямого действия применяют не только для отверждения покрытий (грунтовочные, шпатлевочные, верхние слои), но и для сушки изделий от воды при подготовке поверхности, мокром шлифовании и других операциях.

непрямого действия

теплота передается изделию от теплоносителя (обычно топочные газы) через стенку. Газовые сушилки непрямого действия используют лишь в тех случаях, когда прямой контакт изделия с топочными газами нежелателен, например, при получении светлых высокодекоративных покрытий.

Сушилки:

Периодического действия – Тупиковые

Непрерывного действия – Проходные

Для обеспечения нормальной работы сушильных камер:

скорость движения (перемешивания) воздуха: 0,8-2,5 м/с,

разность температур подаваемого и отсасываемого воздуха 10-12 °С.

Количество свежего воздуха вводится с таким расчетом, чтобы концентрация растворителя в сушильной камере не превышала 25% от нижнего предела взрываемости.

Терморадиационный

Принцип основан на использовании лучистой энергии, испускаемое нагретыми телами, (лампы накаливания, металлические и керамические плиты, спирали).

Коротковолновое излучение с = 760-2500 нм считается светлым. Излучение характерно для ламповых (или "светлых") излучателей.

Излучение с = 3500-4500 нм называют темным. Источниками его являются тела с температурой нагрева 650-720 К ("темные" излучатели).

Отличия терморадиационный способа oт конвективного.

oСущественно ускоряется подвод теплоты к изделию, в результате чего резко сокращается стадия подъема температуре окрашенного изделия;

oНагревание слоя лакокрасочного материала осуществляется не снаружи, аизнутри, oт подложки, что обеспечивает беспрепятственный выход летучих продуктов из пленки

Достоинства:

o высокая эффективность, простота компактность оборудования.

oПродолжительность отверждения / сушки по сравнению с конвективным способом сокращается в 2-10 раз

oНаибольший эффект достигается при получении покрытий из термопревращаемых пленкообразователей;

oНе применяется в случае быстросохнущих ЛКМ (эфироцеллюлозных, виниловых, полиакрилатных и др.).

Индукционный

Окрашенное изделие помещают в переменное электромагнитное поле токов промышленной, повышенной или высокой частоты. Нагрев происходит за счет вихревых токов, индуцируемых в подложке из ферромагнитных материалов.

Для отверждения покрытий применяют сушильные установки в виде металлических щитов или камер, в которых смонтированы кассеты с набором нагревательных элементов — индукторов.

Индукторы состоят:

o из магнитопровода (набор изолированных друг от друга пластин листовой стали) o обмотки из медной проволоки.

При прохождении через обмотку переменного тока с частотой 50-800 Гц создается электромагнитное поле.

Нагрев можно проводить с большой скоростью и практически до любой температуры.

Обычно отверждение покрытий осуществляют при 100 — 300

°С

Продолжительность отверждения алкидных покрытий составляет 5-30 мин.

Расстояние — HE более 10 мм

Формирование лакокрасочных покрытий Процессы, протекающие при формировании покрытий

1Физические - испарение среды, слияние частиц.

2Химические - протекание реакций:

o полимеризации o поликонденсации

СОСТАВ ОРГАНОРАСТВОРИМЫХ ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1Пленкообразователь:

раствор ПО в органическом растворителе, ПО (тв.ф)

2Пигменты

3Наполнители

4Добавки

5Растворитель / растворители

Пленкообразование, осуществляемое без химических превращений

Летучесть растворителелей

Влакокрасочной технологии органические растворители используются:

Индивидуально / в смеси.

В составе смесевых растворителей, выпускаемых в промышленных масштабах.