Полимерные покрытия. Строительные материалыосновы строительного дела Особенности полиэфирных покрытий

В качестве сырья для изготовления изделий, наша компания использует сталь с различными видами полимерных покрытий. Покрытия наносятся на заводах - изготовителях сырья, на сложном технологическом оборудовании. Оцинкованный лист покрывается фосфатным антикоррозионным слоем, затем для улучшения адгезии наносится грунтовка и покрывается с тыльной стороны защитным лаком, а с наружной - полимерным покрытием (полиэстер, матовый полиэстер, пластизол, ПВДФ, пурал, полиуретан) к тому же имеющее определенный цвет. Так же возможны варианты изготовления изделий из материала имеющего двустороннее полимерное покрытие.

Внешний вид и долговечность материалов из оцинкованной стали зависят от полимерного покрытия, предохраняющего ее от агрессивного воздействия среды. Покрытие наносится в заводских условиях по специальным технологиям.

Антикоррозионные свойства оцинкованной стали с полимерным покрытием, зависят от толщины цинкового слоя. Сталь с полимерным покрытием и массой цинкового слоя 275 г на кв. м прослужит до появления первых признаков коррозии черного металла на 5-7 лет дольше, чем сталь с массой цинкового слоя 180 г на кв. метр. Слой цинка без покрытия с годами смывается с крыши обыкновенной дождевой водой. Поэтому стальной лист, из которого делают фасадные и кровельные материалы, (металлочерепицу, профнастил, металлосайдинг, отливы , доборные элементы кровли) дополнительно покрывают двумя защитными слоями полимера с лицевой стороны и лака с тыльной стороны. Имеются материалы с двухсторонним полимерным покрытием.

Рассмотрим распространенные покрытия:

ОЦИНКОВАННАЯ СТАЛЬ

ОЦИНКОВАННАЯ СТАЛЬ - сталь имеющая защитное покрытие из цинка. В производстве изделий применяется оцинкованная сталь специальных конструкционных марок стали (S250GD, S280GD) ведущих мировых комбинатов с толщиной слоя цинка 18-20мкр с каждой стороны (275 г на м2). Благодаря этому изделия оптимально подходят для строительства и обладают непревзойденной долговечностью. В России продаются изделия для кровельных покрытий из стали, покрытой более тонким слоем цинка (140-200 г цинка на кв. м). Профнастил, отливы и доборные элементы из такой стали подходят в тех случаях, когда срок службы кровли и элементов рассчитан на 10-20 лет.

Aluzinc ®

Aluzinc ® - сталь имеющая защитное металлическое покрытие, состоящее на 55% из алюминия, на 43,4% из цинка и на 1,6% из кремния. Толщина алю-цинкового покрытия 20 мкм (150г/м2) Алюминий, благодаря появляющейся на покрытии оксидной пленке, на порядок повышает коррозионную стойкость материала изделий. Кроме того, изделия с покрытием из Aluzinc® практически не меняют свой внешний вид в процессе эксплуатации. Именно благодаря оксидной пленке, Aluzinc ® имеет высочайшую коррозионную стойкость и неизменность внешнего вида. Проведенные тесты на открытом воздухе показали, что после 30 лет эксплуатации, подвергаясь различным условиям окружающей среды, на материале не появляется никаких следов ржавчины. Высокая коррозионная стойкость позволяет применять изделия из Aluzinc ® на крышах, с углом наклона менее 5 градусов.

• Aluzinc ® не темнеет в отличие от оцинкованной стали.
• Аluzinc ® не выцветает и не царапается.
• Aluzinc ® Благодаря 100% металлическому покрытию, обладает пользующимся большим спросом натуральным серебристым блеском.

Aluzinc ® также вносит свой вклад в процесс контроля климата внутри здания, обладая великолепным теплоотражающим свойством, что придает Aluzinc ® характеристики теплового защитного экрана. Рекомендуем использовать профилированные изделия из Aluzinc ® в качестве облицовки (стеновой профнастил и сайдинг). Aluzinc ® делает здание ярким, привлекательным и долговечным. С точки зрения жаростойкости Aluzinc ® имеет преимущество среди металлических покрытий, он не выделяет ядовитых паров, не воспламеняется и не загорается.

Полиэстер (PE)

ПОЛИЭСТЕР (PE) - покрытие на основе полиэфира. Изделия с этим покрытием выдерживает высокую температуру воздуха, и большую стойкость к коррозии. Материал прочен и достаточно долговечен: кровля из стальных листов, покрытых полиэстером, может исправно прослужить 20-30 лет. Гарантийный срок - 10 лет. Своей популярностью полиэстер обязан высокой стойкостью к атмосферным воздействиям, эстетичностью, хорошими показателями цветостойкости, пластичностью, долговечностью, огромным выбором цветовых решений и все это по вполне приемлемым ценам. В России данный материал активно используется для изготовления кровельных и стеновых конструкций, причем как в частном, так в многоэтажном и промышленном строительстве. Широкая область применения стали с покрытием полиэстер обуславливается в первую очередь тем фактом, что данное покрытие подходит для любых климатических условий. Изделия из оцинкованной стали с покрытием полиэстер - это гарантия долговечности и высокой коррозионной стойкости, широкая цветовая гамма, многоцелевая область применения, приемлемая цена.

карта цветов покрытий

МАТОВЫЙ ПОЛИЭСТЕР (PEMA)

МАТОВЫЙ ПОЛИЭСТЕР (PEMA) - покрытие на основе полиэфира.. Это покрытие выбирают люди, которым не нравится, когда крыша блестит. Если провести по матовому полиэстеру рукой, он покажется бархатистым. Причина в том, что его поверхность не гладкая, как у остальных покрытий, а испещрена микроскопическими неровностями. Солнечный свет, отражаясь от него, становится рассеянным. Поэтому покрытие матовое. Так как точно установить, какова толщина покрытия, в этом случае невозможно, его на всякий случай наносят толстым слоем, про запас. Поэтому срок службы у него больше, чем у покрытия «полиэстер», хотя химический состав тот же. Срок службы - 40 лет. Гарантийный срок - 15 лет.
Материал обладает высокой цветостойкостью и механической стойкостью, сохраняет свои качества в любом климате. Оригинальное покрытие на основе полиэстера, благодаря бархатистой поверхности очень точно имитирует натуральные материалы.
Матовый полиэстер имеет привлекательную текстуру. За счет матовой, а не глянцевой поверхности, как у традиционного полиэстера, достигается имитация натуральных материалов. Повышенная стойкость к химическому воздействию и хорошие механические характеристики матового полиэстера достигается за счет толщины покрытия - 35 мкм.

Выбрать необходимый цвет Вам поможет - карта цветов покрытий

PVDF

PVDF - покрытие состоящее из поливинилфторида (80%) и акрила (20%). Самое стойкое полимерное покрытие стали к любым немеханическим воздействиям окружающей среды. Изделия из PVDF рекомендуется применять для облицовки стен, так как именно в стеновых панелях покрытие PVDF наилучшим образом проявит свои характеристики и обеспечит наиболее долгий срок эксплуатации. PVDF гарантирует долговечную сохранность кровли и стеновой облицовки. PVDF - самое экологичное покрытие, не выцветает со временем и обеспечивает повышенную стойкость к коррозионному воздействию воды, снега, кислот и щелочей. Максимальная температура эксплуатации +120 градусов, минимальная -50 0 С. Цвет облицовки или кровли вашего дома, если он сделан из стали с покрытием PVDF, со временем не потускнеет и не выгорит на солнце.
Если ваше помещение находиться в промышленной части города, вблизи дорог, возле озер или на морском побережье, если вы строите или облицовываете помещение химического производства, стены которого будут часто мыться водой или дезрастворами, то лучшим материалом для Вас тоже будет сталь с покрытием PVDF.
Оцинкованная сталь с покрытием PVDF производства Corus выпускается как стандартных цветов, по каталогу RAL так и цветов, имитирующих натуральные металлы - алюминий, медь, золото.

ПЛАСТИЗОЛ (PVC)

ПЛАСТИЗОЛ (PVC) - полимер, состоящий из поливинилхлорида и пластификаторов. Благодаря большой толщине (0,2 мм) это покрытие - самое устойчивое к механическим повреждениям, обладает высокой коррозионной стойкостью, что создает дополнительную защиту в условиях загрязненной окружающей среды или на морском побережье, однако оно обладает сравнительно низкой температурной стойкостью и быстро выцветает на солнце. Рекомендуется применять светлые цвета пластизола, которые меньше выгорают, нагреваются и лучше отражают свет. Покрытие имеет рельефную поверхность - тиснение, имитирующее кожу или штриховую насечку, которое не дает солнечных бликов.

Выбрать необходимый цвет Вам поможет - карта цветов покрытий

ПОЛИУРЕТАН (PU)

ПОЛИУРЕТАН (PU) - такое покрытие делают из полиуретана, модифицированного полиамидом и акрилом. Полиамид придает ему отличную стойкость к ультрафиолетовому излучению, а акрил обеспечивает высокую прочность. Имеет шелковисто-матовую поверхность. Долговечность материала складывается из высокой коррозионной стойкости, стойкости к негативному воздействию ультрафиолета, и непревзойденной стойкости к механическим повреждениям. Номинальная толщина покрытия - 50 мкм. Кроме того, полиуретан имеет очень высокую стойкость к воздействию многих кислот, т.е. химических веществ, характерных для промышленной атмосферы. Результаты теста на стойкость солевому туману подтверждают, что долговечность материалов с полиуретановым покрытием сохраняется и в условиях морского климата.
При обработке и гибке в условиях низких температур, материал не образует микротрещин в местах сгибов. Это покрытие является более долговечным, чем полиэстер. Срок службы - 30-50 лет. Гарантийный срок - 15 лет.
Покрытие на основе полиуретана, получило широкое распространение в России, благодаря своему английскому аналогу. Colorcoat Prisma производится в Англии, одним из крупнейших в мире металлургических концернов Corus. Сталь с покрытием Prisma имеет защитный слой Galvalloy состоящий из 95% цинка и 5% алюминия, обеспечивающий непревзойденную антикоррозионную защиту материала. Изделия, изготовленные с покрытием Prisma, имеют высочайшую стойкость к ультрафиолету и механическому воздействию.

сайт 2009

Коррозия снижает прочность и ухудшает внешний вид металлических конструкций, приводя со временем их к полному разрушению. Полиэфирные краски отлично защищают металл от ржавчины, одновременно придавая ему эстетичный внешний вид.

Общие характеристики

Твердые дисперсные структуры, в соединении которых присутствуют пленкообразующие смолы, отвердители (сиккативы), различные пигменты, а также установочные добавки, называются порошковыми красками.

Таким составам присущи:

• гомогенность (однотипность состава);
• физическое и химическое постоянство;
• неизменность смеси при эксплуатации и хранении.

Полиэфирные порошковые краски производятся следующим образом: все компоненты смешивают, затем гомогенизируют, (это происходит при высокой температуре в двухшнековом экструдере). Готовый расплав охлаждают, измельчают и просеивают, чем добиваются однородности порошка. Такие краски используют исключительно для металлических поверхностей. Однако за последнее десятилетие созданы несколько видов порошковых ЛКМ для пластика и дерева.

Такие краски отличаются экологической безопасностью, хорошими защитными свойствами, декоративностью. Кроме того, они экономичны. Окрашивание происходит в специальной камере, чем достигается 100% использование материала.

Особенности порошковой краски:

• декоративность (возможность использовать широчайшую цветовую палитру);
• надежность (высокая химическая устойчивость);
• возможность получить довольно толстое покрытие за одно окрашивание;
• полное отсутствие потеков на вертикалях;
• хорошая адгезия.

Разновидности

Широкое применение нашли порошковые краски на основе термоотверждаемых пленкообразующих. Они делятся на 2 вида: полиэфирные и эпоксидно-полиэфирные.

В их основе – специальный мелкодисперсный порошок, в котором используются полиэфир, пигменты и добавки, но при этом отсутствуют, какие бы то ни были растворители и эпоксидная смола.

Полиэфирные краски отличаются малой токсичностью, поэтому их применяют даже для окрашивания велосипедов, деталей автомобилей. Они разработаны для различных металлических поверхностей, регулярно испытывающих различные атмосферные воздействия (высокие/низкие температуры, снег, дождь, град, ветер) Устойчивость к перепадам температуры очень высокая. Способы нанесения – электростатический или трибостатический методы.

Среди других положительных характеристик:

• отличные показатели розлива и укрывистости;
• стойкость к агрессивным химическим веществам;
• быстрота высыхания.

Совет! Храните ЛКМ не более 12 месяцев при температуре 25°С.

Эпоксидно-полиэфирные

В основе таких красок находятся полиэфирные (до 50 – 70% общего состава) и эпоксидные смолы, дополненные отвердителем, наполнителями и пигментами (до 35 – 50% общего состава). Они относятся к порошковым эмалям внутреннего применения и имеют высокие прочностные характеристики:

• ударопрочность;
• эластичность;
• стойкость к растворителям;
• хорошую растекаемость.

Эпоксидно-полиэфирные (гибридные) краски применяют для окрашивания и улучшения внешнего вида изделий из металла, эксплуатируемых внутри помещения. Это может быть:

• электрооборудование;
• бытовая техника;
• посуда;
• мебель для дома и офиса;
• аксессуары для автомобилей;
• нагревательные приборы;
• туристические принадлежности.

Методы окрашивания: электростатический или трибостатический. Эпоксидно-полиэфирные составы отлично защищают от коррозии, не желтеют при воздействии высоких температур.

Совет! Работая с такими эмалями, соблюдайте осторожность – надевайте защитную маску, специальные очки и перчатки.

Методы покраски

Существует 2 способа нанесения порошковых полиэфирных и эпоксидно-полиэфирных составов – это электростатическое и трибостатическое распыление. Типовой процесс покраски состоит из следующих шагов:

1. Подготовки основания предмета к покраске – , обработки грунтовками.
2. Нанесения на окрашиваемый предмет порошка одним из самых подходящих для этого способов.
3. Полимеризации при температуре от 140 – 220 °С. Это зависит от вида краски. В процессе подогревания порошок медленно расплавляется, в результате чего получается прочное однородное покрытие.

Производители порошковых красок выпускают составы, напоминающие хром, патину, медь, анодированный алюминий и некоторые металлы. Поверхности после окрашивания могут быть глянцевыми, способными скрывать мелкие дефекты, или фактурными, подчеркивающими достоинства. Выбор для потенциального потребителя огромен.

Полиэфирные покрытия, армированные стекловолокном, требуют сухой, нейтрализованной (например, при помощи флюатиро-вания) бетонной основы. При 20 С они обнаруживают хорошую химическую стойкость в воде, разбавленных и среднеконцен-трированных растворах неорганических и органических кислот, растворах солей, имеющих кислую или щелочную реакцию, бен - N зине и минеральных маслах. С ростом температуры агрессивных сред химическая стойкость покрытий уменьшается.
Полиэфирные покрытия отличаются от всех других прозрачностью, твердостью, зеркальным блеском. Близки к ним поли-уретановые покрытия.
Полиэфирные покрытия, армированные стекловолокном, требуют сухой, нейтрализованной (например, при помощи флюатиро-вания) бетонной основы. При 20 С они обнаруживают хорошую химическую стойкость в воде, разбавленных и среднеконцен-трированных растворах йеорганических и органических кислот, растворах солей, имеющих кислую или щелочную реакцию, бензине и минеральных маслах. С ростом температуры агрессивных сред химическая стойкость покрытий уменьшается.
Полиэфирные покрытия имеют хорошую адгезию к древесине и бумаге; они отличаются блеском и прозрачностью, стойкостью к действию воды, спирта, жиров и низких температур.
Полиэфирные покрытия отличаются высокими механическими показателями, которые сохраняются при повышенных температурах. Полиэфирная пленка на основе лака ПЭ-943 обеспечивает хорошие электрические свойства. Так, ее удельное объемное сопротивление составляет 1 5 - 1015 - 5 3 - Ю15 Ом-см и не снижается после действия воды. Электрическая прочность в исходном состоянии равна 100 кВ / мм и мало изменяется при 200 С и после действия воды.
Полиэфирные покрытия отличаются хорошей адгезией к древесине, бумаге и некоторым другим материалам, блеском и прозрачностью, стойкостью к действию воды, спирта и бензина; они могут быть легко окрашены во все цвета.
Полиэфирные покрытия отличаются высокой механической прочностью, твердостью, блеском и стойкостью к действию воды, бензина, масла и разбавленных кислот.
Полиэфирным покрытиям присуща большая твердость, сильный блеск, удовлетворительная прочность на истирание. Однако они плохо сопротивляются ударным нагрузкам и малоэластичны; используются главным образом при окраске деревянных (и бетонных) поверхностей, адгезия полиэфирных лаков к металлам невысокая.
Кинетика изменения внутренних напряжений при эксплуатации покрытий из ПЭ-219 на различных подложках. 1 - береза. 2 - ясень. 3 - красное дерево. 4 - древесностружечная плита.| Кинетика изменения внутренних напряжений при эксплуатации покрытий из ПЭ-219 на различных подложках, обработанных порозаполнителем. Для полиэфирных покрытий, сформированных на ясене, с запасом адгезионной прочности более 4, с уменьшением толщины покрытий с 1200 до 300 мкм долговечность возрастает более чем в 2 раза. При малой начальной величине внутренних напряжений в покрытиях и небольшом запасе адгезионной прочности долговечность покрытий с уменьшением толщины покрытий возрастает в меньшей степени. В покрытиях толщиной 400 - 500 мкм, сформированных на древесине, нарушение адгезионной прочности при эксплуатации в атмосферных условиях наблюдается при величине критических внутренних напряжений, в 5 - 10 раз меньшей, чем в процессе формирования.
У полиэфирных покрытий, сформированных на древесных породах, наиболее широко применяемых в промышленности, внутренние напряжения, измеренные поперек волокон, всегда значительно больше напряжений вдоль волокон.
Благодаря однослойному полиэфирному покрытию, нанесенному толщиной 1 25 - 1 5 мм на водопроводные асбоцементные трубы, обеспечивается их газонепроницаемость при давлении до 0 5 МПа, а при двухслойном покрытии - при давлении до 0 7 - 1 МПа. Оно имеет высокую механическую прочность, истираемость, стойкость к агрессивным средам, бензину, природным и сжиженным газам, но обладает недостаточной стойкостью к длительному воздействию слабоминерализованной воды. Поэтому в состав покрытия вводят специальные добавки, повышающие его водостойкость.
Эпоксидные или полиэфирные покрытия, армированные стекловолокном, получаются при наложении на бетонную основу нескольких слоев эпоксидных или полиэфирных смесей, между которыми закладывается внутренний слой, представляющий из себя маты или ткань из стекловолокна. Такие покрытия отличаются хорошим сцеплением с сухой поверхностью бетона, большой механической прочностью, хорошим сопротивлением истиранию и отсутствием поглощения жидкостей даже под большим давлением.
Эпрксидные или полиэфирные покрытия, армированные стекловолокном, получаются при наложении на бетонную основу нескольких слоев эпоксидных или полиэфирных смесей, между которыми закладывается внутренний слой, представляющий из себя маты или ткань из стекловолокна. Такие покрытия отличаются хорошим сцеплением с сухой поверхностью бетона, большой механической прочностью, хорошим сопротивлением истиранию и отсутствием поглощения жидкостей даже под большим давлением.
При формировании полиэфирных покрытий наибольшее число функциональных групп расходуется на первой стадии полимеризации на образование надмолекулярных структур, характер которых зависит от природы подложки, условий формирования и толщины покрытий. На этой стадии пленкообразования полимеризация протекает главным образом внутри надмолекулярных структур. Это приводит к возникновению индукционного периода в изменении теплофизических параметров, внутренних напряжений и других физико-механических свойств покрытий.

Облагораживание поверхности полиэфирных покрытий путем шлифования и полирования их поверхности широко применяется для улучшения декоративных свойств покрытий. Эти операции входят в технологический цикл получения полиэфирных покрытий, предусматривающий удаление всплывающих добавок парафина, недостаточно отвержденных слоев и придания блеска поверхности. Качество проведения этой операции обычно оценивается визуально.
Кинетика усадки полиэфирных пленок при 80 С и при последующем охлаждении до 20 С, армированных различными материалами. При армировании полиэфирных покрытий волокнистыми наполнителями - стеклянными холстами, представляющими собой - сетку из коротких перепутанных волокон; усадка при полимеризации не проявляется, а наблюдается некоторое увеличение размера образцов. В процессе охлаждения армированных пленок усадка нарастает до некоторого постоянного значения.
Кинетика нарастания внутренних напряжений при формировании полиэфирных покрытий.| Зависимость внутренних напряжений (/ и прочности при разрыве (2 от содержани модифицированного ОДА (а и немодифицированного аэросила (б. При наполнении полиэфирных покрытий аэросилом, модифицированным окта-дециламином, скорость формирования практически не изменяется по сравнению с ненаполненными покрытиями. Это обусловлено экранированием поверхности аэросила группами NH модификатора. С увеличением содержания аэросила внутренние напряжения увеличиваются более чем в 2 раза, при этом прочность пленок на разрыв соответственно уменьшается, а адгезия покрытий к стеклу увеличивается. Эффект резкого понижения адгезии и внутренних напряжений при формировании полиэфирных покрытий наблюдается не только в присутствии модификатора на поверхности аэросила, но и при непосредственном формировании покрытий на поверхности подложки, модифицированной октадециламином. При полном модифицировании поверхности подложки адгезия снижается более чем на порядок, при этом соответственно наблюдается и резкое уменьшение внутренних напряжений. Обращает на себя внимание и тот факт, что понижение внутренних напряжений при непосредственном нанесении покрытий на модифицированную подложку значительно больше, чем при формировании покрытий на немодифицированной подложке в присутствии модифицированного аэросила.
При формировании полиэфирных покрытий наибольшее число групп расходуется на первой стадии на формирование надмолекулярных структур, характер которых зависит от природы подложки, условий формирования и толщины покрытий, и полимеризация идет главным образом внутри надмолекулярных структур. Это приводит к возникновению индукционного периода в изменении внутренних напряжений и теплофизиче-ских параметров при формировании покрытий. На второй стадии формирования происходит установление связей между этими структурами.
Структура полиэфирных блоков (а, г и покрытий (б, в, сформированных при 80 С, выявленная методом срезов. в, г - с кислородным травлением. Изучена микроструктура полиэфирных покрытий, полученных из 25 % - ных растворов олигоэфирмалеинатов в ацетоне. В таких оли-гомерных системах методом быстрого замораживания выявлены отдельные глобулярные ассоциаты. При воздействии электронного пучка в течение 5 мин в пленке практически не выявляется структура. При воздействии электронного пучка в течение 15 мин выявляется тонкая глобулярная структура, аналогичная структуре, обнаруженной методом срезов (см. рис. 3.11) в отвержденных покрытиях. При последующем облучении наблюдается агрегация структурных элементов с образованием более крупных надмолекулярных структур. Через 20 - 25 мин формирования наряду с глобулярными обнаруживаются полосатые структуры. Через 30 мин облучения наблюдается растрескивание пленки, при этом происходит смещение одного слоя покрытия относительно другого, что обусловлено различной структурой слоев по толщине пленки.
При снятии полиэфирного покрытия лучший эффект достигается при использовании смывки СМ-2 и Автосмывки, при снятии полиуретанового покрытия - смывок СМ-2 и БЭМ-2. Покрытия после разрушения удаляют шпателем, а затем остатки нитратцеллюлозного покрытия - растворителем 646, а остатки полиэфирного и полиуретанового покрытий - уайт-спиритом. Все эти смывки по эффективности удаления полиурета новых покрытий существенно уступают приведенному выше американскому составу [ пат.
Для отперждення полиэфирных покрытий применяют различные мономеры (стирол, метилметакрилат, хлорстирол и др.), которые сополимеризуются с полиэфирами, или реакци-онноспособные олигомеры, например олигоэфиракрилаты, применяемые в качестве растворителей полиэфиров.
Для полирования нитролаковых, нитроэмалевых, ал-кидных, полиэфирных покрытий используют полировочные пасты (Г 2 восковая, № 290, 291, 300), восковой полирующий состав № 3 и др.; шеллачные и другие смоляные лаковые покрытия полируют шеллачной политурой.
Для улучшения свойств полиэфирных покрытий применяют добавки различного назначения: для придания тиксотропных свойств-аэросил и эфиры целлюлозы, для улучшения розлива-силиконовые жидкости, для пластификации - ре - зиловьге олигомеры и др. Для повышения стабильности при хранении к полуфабрикатному лаку добавляют также ингибитор полимеризации-гидрохинон. Полуфабрикатные лаки поставляют в комплекте с раствором инициатора, который вводится перед употреблением.
При исследовании твердости полиэфирных покрытий установлено , что их твердость достигает предельного значения задолго до окончания процесса формирования покрытий вследствие большей скорости удаления растворителя и протекания окислительных процессов в поверхностном слое. В противоположность этому при формировании покрытий на основе ненасыщенных олигоэфиров, процесс полимеризации которых ингибируется кислородом воздуха, возможно более медленное нарастание твердости поверхностных слоев по сравнению с твердостью покрытия в целом. Кроме того, метод измерения твердости не позволяет контролировать начальную стадию процесса.
При увеличении толщины полиэфирных покрытий происходит линейное нарастание внутренних напряжений как в подложке на границе с пленкой, так и в покрытиях на деревянных подложках.
К операциям облагораживания полиэфирных покрытий также предъявляются некоторые специфические требования. Полиэфирное покрытие, представляющее собой нерастворимый в органических растворителях трехмерный полимер, не может подвергаться разравниванию, поэтому шлифование полиэфирных покрытий должно производиться только тонкими шкурками.

Для скоростного облагораживания нитроцеллюлозных и полиэфирных покрытий УралВНИИАШем разработана и внедрена в производство шлифовальная шкурка улучшенного качества на бумажной основе из карбида кремния зернистостью 6 - 4 особого гранулометрического состава; связка - мездровый клей. Оптимальный гранулометрический состав узко классифицированных по зернистости шлифовальных порошков, полученных в результате дополнительной виброклассификации абразивного материала, дает возможность снизить удельный расход шкурки и повысить производительность.
Пленки, нанесенные на стекловолокнистые, хлопковые, найло-новые, полиэфирные покрытия или на нетканые материалы из синтетических волокон. Такие структуры несут на себе или сухое, или частично липкое связующее. При контакте со склеиваемым материалом часть связующего остается на нем.
Испытания на тйердость для полиэфирных покрытий проводят в помещении при температуре воздуха 15 - 30 С, для нитроцеллюлозных - 18 - 25 С.
Наиболее эффективный метод нанесения полиэфирного покрытия на сухую внутреннюю поверхность труб - центробежный метод, при котором полимерный состав, заливаемый вовнутрь трубы, распределяется равномерным слоем на поверхности в процессе вращения трубы со скоростью 450 - 500 об / мин в течение 1 - 2 мин и при этом уплотняется. Создана заводская установка для нанесения полиэфирного покрытия труб этим методом. Перед нанесением покрытия трубы очищают металлическими щетками, а затем продувают сжатым воздухом при давлении 0 6 МПа. Отверждение покрытия после нанесения осуществляется на стеллажах при комнатной температуре.
Так, на примере парафинсодержащих полиэфирных покрытий, отверждаемых стиролом, установлено [ 18, с.
Монолитные эпоксидные, полиуретановые и полиэфирные полиуретановые и полиэфирные покрытия полов.
Зависимость логарифма длительной адгезионной прочности полиэфирных покрытий из лака ПЭ-219 на древесине от величины внутренних напряжений является линейной. Покрытия из этого лака, имеющие запас адгезионной прочности (А: авн 2) не отслаиваются при испытании их в атмосферных условиях в течение 2 лет и более. Аналогичное влияние природы подложки на долговечность покрытий обнаруживается и при других условиях эксплуатации. Так, при испытании ускоренными методами было установлено, что долговечность покрытий, сформированных на красном дереве и березе, на порядок ниже долговечности покрытий на ясене и древесностружечной плите.
Был изучен процесс формирования полиэфирных покрытий на деревянных подложках из-за все более возрастающего применения полиэфирных покрытий в различных отраслях промышленности для отделки древесины и отсутствия критериев, позволяющих выбрать и оценить оптимальные технологические условия их получения. Показано, что процесс формирования покрытий на древесине имеет ряд своих специфических особенностей.
Значительное влияние на физико-механические свойства армированных полиэфирных покрытий оказывает структура стеклянного холста, характер переплетения и толщина волокон, а также природа их поверхности. Для покрытий, армированных более жестким холстом ХЖК, обработанным парафиновой эмульсией, внутренние напряжения значительно меньше по сравнению с внутренними напряжениями в неармированных наполненных покрытиях. В табл. 6.4 приведены данные о влиянии наполнителей на механические свойства полиэфирных покрытий, армированных стеклянным холстом ВВ.
Влияние наполнителей на механические свойства полиэфиров. Это объясняется тем, что адгезия полиэфирных покрытий к цементу и древесине значительно больше, чем к кварцевому песку. Следовательно, внутренние напряжения в наполненных покрытиях повышаются с увеличением прочности взаимодействия между связующим и частицами наполнителя.
Влияние минеральных наполнителей на механические и адгезионные свойства полиэфирных покрытий, армированных стеклянным холстом ХЖК. Широкое применение для улучшения эксплуатационных свойств полиэфирных покрытий находят холсты, которые в отличие от лент и тканей характеризуются беспорядочным расположением волокон.
Фланцевые соединения аспирационных воздуховодов участков шлифования полиэфирных покрытий следует оборудовать специальными токопроводящими перемычками, обеспечивающими надежный электрический контакт. В помещениях окрасочных цехов необходимо предусматривать установку автоматических газоанализаторов, предупреждающих о возникновении в воздухе взрывоопасных концентраций растворителей.
Кинетика нарастания прочности на сдвиг 0Т (1, внутренних напряжений Овн (2, прочности на разрыв сгр (3 и модуля упругости Е (4 при формировании покрытий из олигоэфирмалеинатов при 20 (а и 80 С (б.
Напряжения, возникающие в процессе отверждения полиэфирных покрытий, составляют небольшую величину. Резкое нарастание внутренних напряжений наблюдается при охлаждении покрытий, подвергнутых термическому отверждению.
Зависимость долговечности покрытий из ПЭ-220 от природы под.| Зависимость долговечности покрытий из ПЭ-220 от внутренних на. Была изучена временная зависимость адгезионной прочности полиэфирных покрытий на основе ненасыщенных полиэфиров, отвержденных стиролом и триэтиленгликолевым диэфиром метакриловй кислоты и сформированных на различных подложках, а также алкидных покрытий. Временная зависимость адгезионной прочности покрытий из олигоэфирмалеинатов от величины внутренних напряжений получена при формировании покрытий при 18 С. Величина предельных критических напряжений, вызывающих самопроизвольное отслаивание покрытий, определялась путем прогрева образцов в течение 10 ч при80 С через различные промежутки времени.
Поточно-механизированные и автоматические линии по облагораживанию лакокрасочных полиэфирных покрытий (наиболее современные) имеют проходные станки для шлифования кромок, один или два проходных станка для шлифования пласти с взаимоперекрещивающимися шлифовальными лентами, многобарабанные (шесть или восемь) полировальные станки, соединенные между собой транспортными средствами. Производительность линий определяется скоростью подачи и обычно находится в диапазоне 3 - 12 м / мин.
Схема терморадиационной сушильной камеры с обогревом источников инфракрасных лучей горячими газами.| Схемы камер фотохимического отв ерждения покрытий источниками низкого (а и высокого (б давления. Преимущества этого способа в том, что полиэфирные покрытия сначала полимеризуются медленно, на поверхность выплывает парафин. По такому принципу работает фотохимическая сушильная камера СФХ-2М, которая состоит из металлического каркаса, пластинчатого конвейера и светильников.
Кинетика нарастания и релаксации внутренних напряжений при формировании покрытий на поверхности стекла при 80 С, модифицированного различными соединениями (. Величина адгезии и внутренних напряжений при формировании полиэфирных покрытий на поверхности подложки, модифицированной соединениями третьего класса, зависит от природы заместителей в фенильном кольце. С ростом электроотрицательности заместителя в ряду (C2H5) 2N, H, СН3О и увеличением расстояния между активными центрами внутренние напряжения понижаются больше, чем адгезия. Для выяснения причины этого явления была исследована структура поверхности подложки и покрытий в пограничном слое.
Влияние ПАВ на физико-механические свойства ненасыщенных полиэфиров.| Структура покрытий из исходного полиэфира (а и полиэфира, модифицированного 4 % ОДА (б. Об этом свидетельствуют данные о возникновении для полиэфирных покрытий, модифицированных ПАВ, полосы поглощения в области 3500 см 1, характерной для водородных связей. В процессе отверждения интенсивность этой полосы возрастает. Уменьшение межмолекулярного взаимодействия и упорядочение структуры молекул ненасыщенного полиэфира при оптимальном содержании ПАВ приводит к изменению морфологии надмолекулярных структур, возникающих в процессе полимеризации. На рис. 3.8 приведены реплики с поверхности полиэфирных покрытий, немодифицированных и модифицированных ПАВ, снятые на электронном микроскопе. Образцы предварительно подвергали кислородному травлению. Как видно из рисунка, в покрытиях из немодифицированной смолы возникает сетка из надмолекулярных структур глобулярного типа. При введении 1 % ОДА наблюдается структура в виде глобулированных пачек с микропористостью в центре. При увеличении концентрации ОДА до 2 % обнаруживается неполное разворачивание глобул, а при концентрации 3 - 4 % для покрытий характерна полосатая структура. Последующее увеличение ПАВ до 6 % приводит к формированию крупных структур полосатого типа.
При этом теплофизические свойства с изменением толщины полиэфирных покрытий изменяются антибатно внутренним напряжениям (рис. 2 - 2), в то время как теплофизические свойства свободных пленок не зависят от их толщины.
В Советском Союзе разработан фотохимический способ отверждения полиэфирных покрытий. Однако недостаток его заключается в том, что в отверждаемые системы необходимо дополнительно вводить фотосенсибилизаторы, время отверждения покрытий относительно велико - до 5 мин; метод неприемлем для пигментированных систем.
При введении немодифицированного аэросила внутренние напряжения в полиэфирных покрытиях возрастают более чем в 2 раза, при этом прочность пленок при разрыве соответственно уменьшается, а адгезионная прочность к стеклу увеличивается. При неполном модифицировании поверхности аэросила октадециламином резкое понижение внутренних напряжений и адгезионной прочности наблюдается только при большой степени наполнения, в то время как при полном заполнении поверхности аэросила модификатором эти же параметры понижаются в 3 - 4 раза.
Значительное влияние на величину внутренних напряжений в полиэфирных покрытиях оказывает порода древесины. Были получены данные о зависимости внутренних напряжений от толщины полиэфирных покрытий, сформированных на поверхности образцов, фанерованных древесиной различных пород.
Кинетические данные об изменении внутренних напряжений в полиэфирных покрытиях на подложках из древесины различных пород в процессе старения в атмосферных условиях показывают, что эта зависимость является немонотонной. Наибольшая релаксация внутренних напряжений наблюдается в наиболее влажные месяцы эксплуатации покрытий и связана, вероятно, с пластифицирующим действием влаги. При последующей эксплуатации покрытий внутренние напряжения возрастают, не достигая своей первоначальной величины. Резко выраженное необратимое изменение внутренних напряжений в процессе эксплуатации отмечено для покрытий, сформированных на красном дереве и обусловлено локальным отслаиванием их в местах концентрации внутренних напряжений.

Кинетические данные об изменении внутренних напряжений в полиэфирных покрытиях из лака ПЭ-219 на подложках из дерева, обработанных порозаполнителем КФ-1, в процессе старения в атмосферных условиях показали, что необратимое уменьшение внутренних напряжений в этом случае составляет 75 - 85 % и обусловлено, вероятно, локальным разрушением адгезионных связей. Было изучено также влияние на внутренние напряжения и адгезионные свойства полиэфирных покрытий различных композиций, модифицирующих поверхность древесины.

Полиэфирные покрытия

Полиэфирные покрытия отличаются от всех других прозрачностью, твердостью и зеркальным блеском. Эти свойства, хотя и в меньшей степени, присущи и полиуретановым покрытиям. Отремонтировать их в домашних условиях нельзя. Для того чтобы узнать, каким лаком следует покрыть мебель, рекомендуется сделать пробу. Для этого на незаметный участок поверхности нужно пипеткой нанести каплю 10%ного раствора гидроксида натрия. Если мебель покрыта спиртовым лаком, покрытие через 2-3 мин растворится. В том случае, когда пленка не растворилась, на то же место следует нанести каплю растворителя для нитролаков (ацетон, растворители 646, 647 и т. д.). Если и при этом пленка не растворится, значит покрытие алкидное, полиэфирное или полиуретановое.

При потускнении покрытия блеск можно восстановить с помощью различных полирующих средств, поступающих в розничную торговлю.

При повреждении всего лакового покрытия его следует удалить и нанести новое. Старую лаковую пленку снимают тон

кими шлифовальными шкурками либо с помощью растворителей. Удалять лаковую пленку с поврежденного участка следует очень осторожно, чтобы одновременно не снять с поверхности древесины порозаполняющие составы и красители. Если после снятия старой лаковой пленки не нарушены грунтовка, порозаполнение древесины и ее окрасочный слой, можно приступить к восстановлению лакировки.

Для реставрации нитроцеллюлозных покрытий лучше всего использовать мебельные нитролаки в аэрозольной упаковке. В этом случае участки, которые не требуется лакировать, защищают бумагой или слоем вазелина.

Нитролак наносят в 3-4 слоя. Масляный лак можно наносить тампоном в 2-3 слоя, давая каждому слою лака высохнуть перед нанесением следующего. При ремонте алкидного покрытия чаще всего используют лак ПФ283. Вновь нанесенное лаковое покрытие нужно отполировать.

Кухонную мебель и другие предметы домашнего обихода, имеющие непрозрачное покрытие, можно перекрасить. Перед окраской старое покрытие следует обезжирить: для этого достаточно протереть его уайтспиритом (если покрытие масляное или алкидное) или растворителем 646 (если покрытие нитроцеллюлозное). По старому покрытию обычно красят кистью в 2 слоя. При этом для окраски по масляным и алкидным покрытиям обычно применяют масляные краски и эмали (ПФ223, ПФ115 и др.), а по нитроцеллюлозным покрытиям - эмали НЦ25 и НЦ132.

Порошковые лакокрасочные материалы начали применяться в начале 50-х годов в США, и с тех пор потребность в этих материалах постоянно возрастает. В 2000 г. мировое производство порошковых красок в мире оценивалось в 720 тыс. тонн, в 2003 г. составило 875 тыс. тонн. По прогнозам западных экспертов к 2008 г. оно составит до 1 млн. 220 тыс. тонн. При этом доля порошковых красок достигнет 18% от всего объема производимых ЛКМ.

За 40 лет порошковые краски (ПК ) широко внедрились во все сферы нашей жизни. Ими окрашивают холодильники, посуду, садовый и хирургический инструмент, фурнитуру, мебель (садовая , офисная, медицинская, кухонная), пылесосы, стиральные машины, микроволновые печи, научные приборы, электро и слесарный инструмент, станки, компьютеры, полупроводники, кондиционеры, велосипеды, мотоциклы, автомобили, киоски, витрины магазинов и музеев, сельхозмашины, воздушные и морские суда, буровой инструмент и трубы (водопроводные , газовые, нефтяные диаметром от 10 мм до 2 м), насосы для всех видов жидкостей, включая высокоагрессивные, элементы архитектуры и крыши, электро, радио и бытовые приборы, игрушки, микроэлектродвигатели и космические станции и многое другое.

Широким распространением порошковые краски обязаны прежде всего тому, что они не содержат растворителей и на 100% состоят из веществ, которые при отверждении превращаются в тонкослойное, практически непроницаемое для влаги, кислорода, кислот, солей и других химических веществ высокопрочное и твердое абразивостойкое покрытие со сроком службы, превышающим порой срок службы окрашенного изделия.

Порошковые краски имеют перед традиционными органорастворимыми следующие преимущества:

Готовность к употреблению

Порошковые краски всегда поставляются в виде смеси, готовой к употреблению и не нуждаются в разведении или иной подготовке.

Отсутствие растворителя

Порошковая краска не содержит растворителя или летучих веществ, что позволяет серьезно снизить риск возникновения пожара, устранить проблему утилизации растворителя, и свести к минимуму вредное воздействие на обслуживающий персонал.

Низкий процент отходов

Полнота использования порошковой краски принанесении достигает 98%. Краска, не попавшая на изделие, может быть возвращена и использована повторно при покраске. При использовании жидких красок до 60% ее теряется при нанесении за счет испарения растворителя.

Снижение затрат

Технология получения порошкового покрытия обеспечивает экономию материалов (использование ПК на 93-97%), энергии (используемый объем воздуха обновляется два раза в час вместо 15 раз/ч при традиционных методах окраски), производственных площадей (уменьшение на 30%) и затрат труда (на 40-50%).

Технологичность

Порошковая краска более проста при нанесении и нет необходимости в привлечении высококвалифицированного персонала. Технология окрашивания позволяет получить требуемую толщину пленки от 35 до 250 микрон при нанесении в один слой.

Улучшенные свойства

Порошковые краски позволяют получать покрытия, обладающие высокими физико-механическими, защитными и декоративными свойствами при наличии широкой цветовой гаммы и эффектов ( «металлики » и покрывные лаки различных цветов, структурированные поверхности (мелкая и крупная структура, «эффект кожи», «антики », «муар »), покрытия различной степени блеска (глянцевые , полуглянцевые, полуматовые, матовые).

За счет указанных преимуществ удельная стоимость окраски единицы площади поверхности изделия порошковой краской ниже, чем при использовании обычных красок, несмотря на их более высокую стоимость. При этом получаемое покрытие обладает повышенным комплексом защитных и декоративных свойств.

Что же представляют собой порошковые краски?

Порошковые краски — это твердые дисперсные композиции, в состав которых входят пленкообразователи (смолы ), отвердители, наполнители, пигменты и целевые добавки. Независимо от состава готовая порошковая композиция представляет собой сыпучий дисперсный порошок, который должен обладать однородностью, физической и химической стабильностью и неизменностью состава при хранении и использовании.

Качество приготовления композиции во многом предопределяет внешний вид и свойства покрытий. Технология изготовления ПК состоит из нескольких стадий:

1) Сухое смешение компонентов в смесителе. В
результате получается так называемый премикс,
который далее направляется в экструдер.

2) Экструдирование: смешение компонентов в
расплаве. На выходе получается однородный материал
в виде ленты, который далее дробится до получения
так называемых «чипсов » размером 0,5-1 см.

3) «Чипсы » загружаются в мельницу, где измельчаются
до размера частиц, как правило, от 10 до 100 мкм. При
этом максимальную долю составляет фракция с
размером частиц 40-50 мкм.

Готовую ПК наносят на изделия из стали, алюминия, цветных металлов, стекла, керамики, древесины, пластмассы и силикатных материалов в электростатическом поле (электростатика , трибостатика, в ваннах «кипящего слоя»).

Наибольшее применение нашли ПК на основе
термоотверждаемых пленкообразователей.

Первоначально это были эпоксидные, полиэфирные и акриловые ПК. Позднее были разработаны эпоксиполиэфирные (или гибридные), а также полиуретановые и полиэфирные, отверждаемые триглицидилизоциануратом (ТГИЦ ). В настоящее время наиболее распространены полиэфирные, эпоксидно-полиэфирные и эпоксидные порошковые материалы.

Выбор того или иного типа порошковой краски должен определяться прежде всего тем, какими свойствами должно обладать покрытие, его назначением и условиями его эксплуатации.

Эпоксидные порошковые краски

Основное достоинство эпоксидных порошковых красок — оптимальное сочетание хороших физико-механических и электроизоляционных свойств. Покрытия на их основе отличаются исключительно высокой адгезией, механической прочностью и химической стойкостью. Их можно применять при окраске изделий из разных металлов без предварительного грунтования поверхности. В свою очередь их можно наносить в качестве грунта под жидкие и порошковые лакокрасочные материалы. Если при использовании эпоксидного порошкового покрытия требуется повышенная противокоррозионная стойкость, рекомендуется черные металлы и оцинкованную сталь фосфатировать, а алюминий и его сплавы хроматировать.

Хорошая стойкость к щелочам и кислотам, алифатическим и ароматическим углеводородам, маслам, топливу, воде позволяют использовать эпоксидные ПК для наружной и внутренней защиты магистральных трубопроводов. Используя эпоксиды, можно получить покрытия толщиной до 500 мкм с одинаково хорошими твердостью, эластичностью и ударной прочностью.

Традиционными потребителями эпоксидных порошков являются электротехника и радиотехника, где эти покрытия заменяют многие виды сложной электроизоляции. Существенным недостатком эпоксидных покрытий является их ограниченная атмосферостойкость (меление при эксплуатации на открытых площадках) и склонность к пожелтению из-за перегрева в печи отверждения, особенно если она обогревается газом.

Эпоксидно-полиэфирные порошковые краски

Если к порошковому покрытию не предъявляются повышенные антикоррозионные требования и/или не требуется устойчивость к действию растворителей, эпоксидные порошки заменяют эпоксидно-полиэфирными (применяется сочетание эпоксидной и полиэфирной смол), которые получили название гибридных порошков.

При появлении гибридных порошков потребителей больше привлекала их низкая цена, но впоследствии расширение их сбыта было обусловлено технологическими преимуществами (например , их покрытия стойки к перегреву при отверждении), повышением механических свойств, химической стойкости, а также пониженной чувствительностью к ультрафиолетовому излучению (для композиций с небольшим содержанием эпоксикомпонентов). Применение эпоксиполиэфиров с различным соотношением эпоксидной и полиэфирной смол позволяет широко их использовать для отделки предметов домашнего обихода, металлической, садовой, офисной, медицинской и школьной мебели, спортивных снарядов, торгового, осветительного и электрооборудования и др. Большим спросом эпоксиполиэфиры пользуются благодаря высоким декоративным качествам покрытий на их основе. Современная технология получения порошковых красок позволила не только расширить цветовую гамму покрытий, но и добиваться различной фактуры покрытия. Это такие покрытия, как «муар », покрытие под «кожу », покрытия с мелкой и крупной структурой, серия «антиков », металлики различных цветов. Особое положение занимают так называемые покрывные лаки, используемые для защиты цветных металлов (бронза , медь, латунь) и тонкого слоя металла вакуумного напыления от окисления, позволяющие выигрышно оттенить поверхность, а также лаковые и наполненные композиции для стекла (флаконы для парфюмерии и косметики и т.д.).

Полиэфирные порошковые краски

Полиэфирные покрытия отличаются прежде всего атмосферостойкостью, механической прочностью и повышенной стойкостью к истиранию. По атмосферостойкости покрытий полиэфирные краски превосходят любые другие порошковые материалы Диэлектрические показатели близки к показателям эпоксидных покрытий. Они обладают высоким глянцем и хорошей адгезией к металлам, в том числе и к легким сплавам. Однако щелочестойкость полиэфирных покрытий низка.

Полиэфирные ПК делятся на два типа:

1) отверждаемые триглицидилизоциануратом (TGIC );

2) отверждаемые гидроксилсодержащим отвердителем
типа PRIMID.

Покрытия на основе TGIC наиболее устойчивы к атмосферным воздействиям и применяются в архитектуре. Однако существует довольно противоречивая информация о токсичности данного компонента, что и влечет за собой использование альтернативного варианта на основе PRIMID в тех случаях, когда нет необходимости в особенно высокой атмосферостойкости.

Назначение полиэфирных покрытий: алюминиевые фасонные профили, архитектурно-строительные конструкции, диски колес и детали машин, сельскохозяйственное оборудование, садовый инвентарь и т.д. Полиэфирные покрывные лаки для покрытий с высокими атмосферостойкостью и глянцем используются в многослойной технологии (например , при окраске дисков колес) для окончательной отделки изделия.

К полиэфирным ПК относят также так называемые «полиуретаны », отверждаемые блокированным изоцианатом и отличающиеся рядом особенностей. Полиуретановые покрытия характеризуются устойчивым блеском, обладают водо- и атмосферостойкостью, стойкостью к жидкому топливу, минеральным маслам, растворителям. Их применяют для защиты изделий, подвергающихся трению, абразивному износу, некоторых видов химического оборудования и емкостей для хранения жидких и газообразных химических веществ. Однако в Западной Европе и России такие материалы не получили большого распространения.

Технологический процесс окраски изделия порошковым материалом состоит из следующих стадий:

Подготовка поверхности: обезжиривание, удаление загрязнений и окислов, при необходимости и возможности - преобразование (конверсия ) поверхности для повышения адгезии и защиты от коррозии (фосфатирование , хроматирование); нанесение слоя порошковой краски на окрашиваемую поверхность;

Формирование пленки покрытия: оплавление,
отверждение, охлаждение.