Покриття з пластмас

Пластмаси широко застосовують як антикорозійні, вологозахист, стій­кі до спрацювання, удароміцні, декоративні покриття на металевих, па­перових, дерев'яних, скляних та інших виробах. З використанням полі­мерних покриттів масово виготовляють хімічну апаратуру, труби, лис­тову сталь, стійку до ударів склотару, таропакувальний папір, лінолеум тощо.

Пластмасові покриття в агресивних середовищах більш стійкі, ніж галь­ванічні. Вони міцніші та довговічніші від лакофарбових покриттів. У ряді випадків пластмасові покриття дешевші від лакофарбових у 1,5 і гальва­нічних - у 2...З рази.

Нижче розглядаються основні види пластмасових покриттів.

1. Покриття з рідких компаундів і замазок.Покривні компаунди готу­ють на основі термореактивних смол з отверджувачем та наповнювачем. Для підвищення їхньої еластичності добавляють пластифікатор, а для збільшення текучості (при нанесенні щіткою або пульверизатором) - роз­чинник.

Замазка за складом аналогічна компаунду, але містить більше напов­нювача; вона густіша, ніж компаунд, і тому наноситься шпателем.

2. Покриття з суспензійдістають методом спікання, частіше з фторо-пластів. На металеву поверхню пульверизацією або зануренням нано­сять шар диспергованого в етиловому спирті з ксилолом фторопласту. Потім цей шар підсушують при 50...60 °С і оплавляють при температурі 320...340 °С протягом 10...20 хв. Товщина одного шару близько 10 мкм. Звичайне покриття складається з 10 шарів, тому цей процес дуже трудо­місткий.

3. Покриття з порошків.Для покриттів використовують порошки тер­мопластів з розміром частинок 100...250 мкм, які відзначаються доброю розтічністю при оплавленні на гарячій поверхні металу, задовільною тер­мостабільністю і доброю адгезією (поліетилен, поліпропілен, капрон та ін.).

Покриття з порошків наносять такими способами: вихровим, струмин­ним або електростатичним.

Вихровий спосіб, або спосіб покриття в "киплячому" шарі, полягає в тому, що металевий виріб 1 (рис. VII.24), нагрітий до температури дещо вищої, ніж температура плавлення полімеру, занурюють у ванну з порош­ком полімеру в псевдозрідженому стані.

Рис. VII.24. Схеми нанесення полімерних покриттів:

а - у пневмовихровій ванні; 6-у вібруванні

При зіткненні виробу з нагрітою поверхнею полімер оплавляється, а при додатковому нагріванні розтікається, створюючи залежно від часу занурення (5...10 с) рівномірний шар покриття завтовшки 0,2...0,8 мм.

Застосовують пневмовихровий і вібровихровий способи нанесення по­криттів. Вони відрізняються конструкцією ванн для "зрідження" порошку.

У пневмовихровій ванні 2 (рис. VII.24, а) "киплячий" шар 3 порош­коподібного полімеру утворюється під дією струменів повітря або інерт­ного газу під тиском 0,2...0,4 МПа, що проходить через пористу перего­родку 4-повсть завтовшки 35...40 мм, пористу кераміку або інший мате­ріал.

"Зрідження" порошку у віброванні (рис. VII.24, б) відбувається за ра­хунок дії інерційних сил, що відштовхують частинки порошку від стінок ванни і одну від одної.

Струминний спосіб застосовують у двох різновидах: газополуменевому і холодно-струминному, причому в обох випадках використовують одну й ту саму установку.

При газополуменевому способі порошок полімеру подається по шлан­гу стисненим повітрям у полум'я ацетиленового пальника, плавиться і викидається у вигляді крапель розплаву на нагріту поверхню металевого виробу, утворюючи на ньому суцільну плівку покриття.

При холодноструминному способі ацетилен у пальник не подається. Порошок виходить з нього холодним і потрапляє на поверхню виробу, нагріту до температури, трохи вищої, ніж температура плавлення поліме­ру, прилипає до неї і оплавляється в суцільну плівку.

Електростатичний спосіб. У системі виріб - порошок при підключенні постійного струму напругою до 150 кВ частинки полімеру заряджаються негативно, а виріб є анодом. При створенні аеродинамічної рухливості порошку його частинки спрямовуються до виробу, налипають на його

поверхню і під дією теплоти нагрітого виробу або при подальшому його нагріванні плавляться, створюючи суцільний шар покриття.

Цей спосіб широко використовують, наприклад, для покриття зовніш­ньої поверхні металевих труб.

4. Покриття з розплавудістають екструзійним і відцентровим способа­ми. Процес покриття цими способами включає дві стадії: приготування розплаву і нанесення його на виріб.

Екструзійний спосіб широко застосовують для електроізолювання дро­ту. Цим способом можна також виготовити покриття на трубах, різного виду профілях.

Відцентровим способом наносять покриття на внутрішні поверхні тіл обертання відносно малої висоти і великого діаметра.

5. Покриття плитками, листами, плівкамивиконують футеруванням (об­кладанням) на клеях або замазках, плакуванням, намотуванням або на­кочуванням.

Футерування полягає в обкладанні плитками або листами на клеях чи замазках хімічної апаратури, посудин, сховищ.

Плакуванням покривають листову сталь з однієї або з обох боків полі­мерною плівкою за допомогою спеціального клею на багатовалковій уста­новці. Такий матеріал називають металопластом. Його можна гнути, штампувати, зварювати.

Намотуванням або накочуванням захищають від корозії труби, посу­дини. Наприклад, на зовнішніх поверхнях труб покриття дістають намо­туванням поліетиленової плівки. Трубу перед цим нагрівають і напоро-шують поліетиленом.

Накочуванням поліетиленового листа до гарячої поверхні дістають захисні покриття на металевих посудинах і сховищах.

11. Лакофарбові покриття

1. Загальні відомості.Для захисту металевих і неметалевих виробів і конструкцій від руйнівної дії навколишнього середовища та надання їм потрібного декоративного вигляду застосовують лакофарбові матеріа­ли - речовини, здатні після висихання залишати тонкі плівки, міцно зчеп­лені з поверхнею, на яку вони нанесені.

Лакофарбові покриття бувають одно- і багатошаровими. В багатоша­рових покриттях першим наносять шар ґрунту для міцного зчеплення з поверхнею та заповнення пор в ній, потім шар шпаклівки для вирівню­вання поверхні і насамкінець покривний шар.

Лакофарбові матеріали складаються із плівкоутворювальних речовин, розчинників, пігментів, наповнювачів, пластифікаторів, сикативів та ін­ших добавок.

Плівкоутворювальні речовини - основні компоненти лакофарбових ма­теріалів. Ними можуть бути: рослинна олія (оліфа), природні (янтар, шлак, каніфоль, асфальти) і синтетичні смоли, ефіри целюлози. Вони утворю-

ють на поверхні виробу плівку, а також є сполучниками інших компонен­тів лакофарбових матеріалів. Більшість з них належать до високомолеку-лярних сполук або стають ними в процесі плівкоутворення.

Розчинники - леткі органічні речовини, призначені для розчину плівко­утворювальних компонентів. Вони також впливають на швидкість плів­коутворення і фізико-механічні властивості плівки, не змінюючи її хіміч­них властивостей. До них належать вуглеводні (уайт-спірит, толуол), ефі­ри (етилацетат, бутилацетат), спирти (бутиловий, етиловий), кетони (аце­тон, метилетилкетон, циклогексанон) та ін.

Пігменти - порошкові речовини, які надають лакофарбовим матеріа­лам певного кольору, а також підвищують захисні властивості плівки -термо-, водо- і хімічну стійкість. До них належать: білі пігменти (білила цинкові, свинцеві, титанові), жовті (свинцевий крон, охра), червоні (су­рик свинцевий і залізний), зелені (оксид хрому) та ін.

Наповнювачі - порошкові речовини, що надають лакофарбовому по­криттю необхідні фізико-механічні властивості, а також зменшують вар­тість покриття (тальк, каолін, магнезія, гіпс тощо). У ряді випадків напов­нювачі одночасно можуть бути і пігментами.

Пластифікатори - органічні речовини, які протягом тривалого часу зберігають еластичність покриття, гнучкість плівки при низьких темпе­ратурах. Пластифікаторами є дибутилфталат, трикрезилфталат та ін.

Сикативи - солі деяких органічних кислот (резинати і нафтенати ко­бальту, свинцю, цинку). Вони діють як каталізатори в процесі полімери­зації плівкоутворювача і підвищують у 7...8 разів швидкість висихання масляних матеріалів при кімнатній температурі.

Лакофарбові матеріали можуть мати також інші добавки: стабілізато­ри, антистатики тощо.

2. Види лакофарбових матеріалів.Залежно від призначення лакофар­бові матеріали поділяють на лаки, фарби (емалі), ґрунтівки, шпаклівки.

Лаками називають розчини плівкоутворювальних речовин в розчин­никах, після висихання яких утворюються прозорі плівки.

Фарби - це композиції зазначених вище компонентів лакофарбових матеріалів. Якщо плівкоутворювачем у них є оліфа, то їх називають мас­ляними фарбами, а якщо введено лак, — то емалями,

Ґрунтівки і шпаклівки - це емалі або фарби з великою кількістю пігмен­тів і наповнювачів, які введені для одержання густої консистенції.

3. Підготовка поверхні для нанесення покриття.Якісне покриття мож­на одержати на добре підготовленій поверхні, ретельно очищеній від про­дуктів корозії, різних забруднень, старого покриття.

Підготувати поверхню для нанесення покриття можна механічним, хі­мічним або термічним способами.

До механічних способів підготовки поверхні належать піскоструминне і гідропіскоструминне очищення, очищення наждачними шкурками і щіт­ками. Ці способи можуть суміщати також знежирення поверхні добав­кою водного розчину лугів.

Хімічні методи передбачають знежирення поверхні органічними роз­чинниками і травлення водними розчинами кислот для видалення іржі та окалини.

Термічним способом видаляють іржу, окалину, сліди старого покрит­тя, нагріваючи поверхню полум'ям ацетиленокисневого пальника.

4. Нанесення лакофарбових матеріалів.Найпростішим способом нане­сення лакофарбових матеріалів є ручне нанесення їх щітками або шпате­лем. Проте цей спосіб малопродуктивний, а якість покриття значною мі­рою залежить від кваліфікації виконавця.

До продуктивніших способів належать пневматичне і рідке розпилен­ня, нанесення в електричному полі високої напруги.

Пневматичне розпилення здійснюють пульверизатором під дією стис­неного повітря.

При рідкому розпиленні лакофарбовий матеріал витісняється крізь отво­ри сопла під дією гідравлічного тиску. Цей спосіб економніший, ніж пнев­матичний, не супроводжується утворенням туману, дає змогу використо­вувати матеріали з більшою в'язкістю.

При нанесенні лакофарбових матеріалів в електричному полі частинки цих матеріалів у зоні електричного поля заряджаються і осідають на ви­ріб з протилежним зарядом. Розпилення може здійснюватися будь-яким способом.

5. Сушіння покриттів.При висиханні лакофарбових матеріалів відбу­ваються складні фізико-хімічні процеси. В термопластичних матеріалах випаровуються розчинники, а в термореактивних, крім того, відбуваєть­ся полімеризація або поліконденсація. Тому метод і режими сушіння по­криттів встановлюють з урахуванням властивостей лакофарбового мате­ріалу і виробу.

Сушіння може бути природним - при температурі повітря або штуч­ним - при підвищених температурах. Підвищення температури сушіння підвищує адгезію, твердість, паливо- і водостійкість покриття.

При штучному сушінні теплота може передаватися конвекцією або тер-морадіацією.

Конвективне сушіння ґрунтується на обтіканні пофарбованого виробу гарячим газом або продуктами згоряння в спеціалізованих сушильних установках з паровим, електричним або газовим обігріванням.

Терморадіаційне сушіння засноване на поглинанні пофарбованою по­верхнею теплової енергії, випромінюваної видимою і невидимою части­нами спектра інфрачервоних променів.

Досить часто лакофарбовані покриття сушать одночасно конвектив-ним і терморадіаційним методами.

Запитання і завдання для самоконтролю

1. Перелічіть характерні властивості пластмас як конструкційних матеріалів.

2. За якими ознаками щодо нагрівання класифікують пластмаси?

3. Перелічіть основні компоненти пластмас. Яку роль вони виконують?

4. Перелічіть основні способи переробки пластмас у вироби.

В чому полягає їх суть?

5. У чому особливості обробки пластмас різанням?

6. Перелічіть основні способи зварювання пластмас. У чому їх суть?

7. Як склеюють пластмаси?

8. Як дістають покриття з пластмас? Перелічіть основні види таких покриттів.

9. Назвіть основні компоненти лакофарбових матеріалів. Як дістають покрит­тя з цих матеріалів?