Глава 8. Лакокрасочные материалы и покрытия на их основе

Лаки представляют собой коллоидные растворы пленкообразующих веществ в растворителе.

Плёнкообразующие вещество называют лаковой основой. В качестве основы могут использоваться природные и синтетические смолы, битумы, высыхающие масла, эфиры целлюлозы, а также их композиции. После удаления из лака растворителя, а также в результате реакции окисления, полимеризации, поликонденсации или других химических процессов образуется твердая лаковая пленка.

Лакокрасочные покрытия могут быть прозрачными и непрозрачными (укрывистыми); прозрачные получают при нанесении лаков, укрывистые – при нанесении грунтовок, шпатлевок, красок.

По стойкости в различных условиях эксплуатации различают следующие виды лакокрасочных покрытий: атмосферостойкие, бензо- и маслостойкие, водостойкие, термостойкие, химстойкие, эрозионностойкие, электроизоляционные и др.

Все электроизоляционные лаки можно классифицировать по следующим признакам: назначению, режиму сушки и по химическому составу.

По назначению лаки делятся на три основных вида: пропиточные, покровные и клеящие.

Пропиточные лаки используются для пропитки волокнистых материалов (тканей, бумаг) и изоляции электрических аппаратов и машин. Они повышают электрическую прочность изоляции обмоток, уменьшают её влагопоглощаемость, повышают нагревостойкость.

Покровные лаки выполняют роль защитной пленки и предохраняет изоляцию от повреждения.

Клеящие лаки служат для получения некоторых электроизоляционных материалов путём склеивания их между собой, а также для склеивания деталей в процессе сборки изделия. Они применяются при производстве фольгированных, слюдяных, пленочных и др. композиционных материалов, а также для склеивания листов пакетов якорей, статоров и трансформаторов.

Основные требования к этим лакам: высокая клеящая способность, хорошие электрические и механические свойства, технологичность.

По режиму сушки лаки подразделяются на лаки горячей (печной) и лаки холодной (воздушной) сушки. Первые для получения твёрдой плёнки требуют повышенной температуры (выше 70С). Их используют для изоляции элекромашин и аппаратов, работающих при температурах 105–180C.

Лаки холодной сушки достаточно хорошо высыхают при температуре 20C.

Качество лаковых пленок, их электрические, механические и др. характеристики определяются в основном свойствами плёнкообразующего вещества.

По химическому составу лаковой основы электроизоляционные лаки можно разделить на три группы: маслосодержащие (масляно-канифольные, битумно-масляные, масляно-алкидные, масляно-фенольные); лаки на основе модифицированных (поливинилацетатные, полиэфирноэпоксидные, полиуретановые, полиэфиримидные, полиорганосилоксановые и др.) и немодифицированных (глифталевые, фенол- и крезолформальдегидные, полиэфирные, полиорганосилоксановые, полистирольные, полиимидные и др.) синтетических полимеров; лаки на основе природных смол и эфиров целлюлозы.

На основе лаков приготовляют покровные эмали и эмаль-лаки.

Покровные эмали представляют собой пропиточный лак с введенным пигментом, введение которого улучшает нагревостойкость и теплопроводность лаковой пленки, повышает ее твердость и атмосферостойкость. Эмали в основном предназначены для защиты поверхностей различных деталей электрических машин и аппаратов.

Специфические требования предъявляют к полупроводящим эмалям, которые предназначены для противокоронной защиты высоковольтной изоляции.

Эмаль-лаки предназначаются для создания электрической изоляции проводов. Эти провода называют эмаль-проводами, а изоляцию, покрывающую провод в виде тонкой лаковой пленки, – эмалевой.

Преимущество эмаль-провода перед другими обмоточными проводами – малая толщина изоляции, высокие электроизоляционные характеристики.

Выпускаются провода с масляной изоляцией (с эмалевой пленкой на основе высыхающих масел) и синтетической эмалевой изоляцией, которая имеет более высокую механическую прочность, чем масляная.

Порошковые лакокрасочные материалы

Новым направлением в развитии лакокрасочной техники, которые отвечают современной тенденции развития промышленности и представляют экономичную альтернативу широко применяемым покрытиям из жидких ЛКМ, являются покрытия на основе полимерных порошковых композиций (ППК).

Использование ППК позволяет получать высококачественные покрытия практически любой толщины, увеличивать срок службы изделий, повысить производительность труда, уровень механизации и автоматизации производственных процессов, сократить технологический цикл нанесения и формирования покрытий, резко снизить потери ЛКМ и исключить загрязнение окружающей среды токсичными и огнеопасными органическими растворителями, входящими в состав жидких ЛКМ.

В своем составе ППК содержат пленкообразующие вещества, наполнители, пластификаторы, стабилизаторы и другие специальные добавки, которые придают определенные физико-химические свойства композициям и определяют в конечном счете работоспособность защитных покрытий.

В качестве пленкообразующих веществ используются как термопластичные порошковые полимеры: полиолефины, поливинилбутираль, полиамиды, поливинилхлорид, фторопласты и др., так и термореактивные – полиэпоксиды, полиэфиры, полиимиды и др.

Покрытия из ППК формируются при нагреве, т.е. пленкообразованием из расплава с образованием твердой адгезионной пленки. Причем расплавление порошка, смачивание поверхности, слияние частиц расплавленного порошка и окончательный процесс формирования структуры сплошных покрытий проходят в определенном температурно-временном режиме и зависят от физико-химических характеристик порошковых композиций.

Различают две основные группы способов нанесения порошковых ЛКМ:

– способы, основанные на псевдоожижении порошков (нанесение в кипящем слое);

– способы, основанные на распылении порошков с одновременной электризацией их частиц (распыление в электрическом поле высокого напряжения).

Сущность способа получения покрытий в кипящем слое заключается в том, что изделие, нагретое несколько выше температуры плавления порошкового материала, погружается в ванну, в которой этот материал находится в псевдоожиженном состоянии. Последующее нагревание изделия вне ванны улучшает растекание расплава, а его охлаждение завершает процесс получения готового покрытия.

При нанесении ППК в электрическом поле высокого напряжения материал переводят в аэрозольное состояние и одновременно частицам сообщают заряд, благодаря которому они направленно перемещаются и равномерно осаждаются на поверхность окрашиваемого изделия, имеющего противоположный знак заряда.

При нанесении распылением в электрическом поле порошковый материал в виде аэрозоля подается в головку распылителя к электроду, к которому подведено высокое напряжение 30–90 кВ (преимущественно знак минус), заряжается при этом и распыляется сжатым воздухом, поступающим в головку.

В электрическом поле порошковые материалы можно наносить и без предварительного нагрева изделий. Благодаря этому, а также легкости автоматизации, возможности получения равномерных по толщине тонких покрытий на изделия сложной конфигурации и ряду других достоинств, способ является наиболее перспективным и получил широкое распространение в современной технике.

Основными технологическими факторами, влияющими на свойства покрытия, являются:

– давление сжатого воздуха;

– рабочее напряжение;

– время напыления;

– температура формирования покрытия;

– продолжительность формирования покрытия;

– расстояние от пистолета-распылителя до защищаемой поверхности.