Лакокрасочные покрытия. 
Материаловедение и технология конструкционных материалов. 
Штамповочное и литейное производство

Свойства и классификация лакокрасочных покрытий.

Лакокрасочные материалы — это составы, наносимые на защищаемую поверхность тонкими слоями и образующие после высыхания и отверждения твердую, плотную и прочно сцепленную с поверхностью пленку. Они состоят из основных материалов (связующие — пленкообразующие вещества, пигменты, наполнители) и вспомогательных (пластификаторы, отвердители, растворители и др.).

Пленкообразование при формировании лакокрасочного покрытия происходит следующими способами: испарением растворителей (например, для поливинилхлоридных покрытий); взаимодействием с отверждающими агентами (для эпоксидных покрытий); поликонденсацией (для фенольных покрытий); окислением (для маслосодержащих покрытий); расплавлением и напылением (для полиэтилена и др.).

Системой лакокрасочного покрытия называют сочетание слоев лакокрасочных материалов, последовательно нанесенных на защищаемую поверхность.

Толщина покрытия зависит от типа и свойства наносимого лакокрасочного материала, его вязкости, процесса нанесения, степени агрессивности среды и других условий эксплуатации, свойств металла и степени сложности его поверхности, возможности нанесения определенным способом и назначения.

Обычно толщина однослойной пленки правильно нанесенной эмали при 18…22°С составляет 25…30 мкм, а нагретой до.

40. .60°С — 15…20 мкм.

Для жестких условий эксплуатации минимальная общая толщина эпоксидного и винилового покрытий принимается равной.

250. .300 мкм, алкидного и полиуретанового — 200…250, кремнийорганического — 80… 120 мкм. Для мягких условий эксплуатации толщина может быть уменьшена на 10… 12%.

Лакокрасочным материалам присущи определенные физические (плотность, теплопроводность, атмосферостойкость и др.), механические (прочность, твердость, эластичность, истираемость и др.), химические (кислото-щелочестойкость, токсичность и др.) свойства.

Все лакокрасочные материалы по своему виду (грунтовки, эмали, краски, лаки) в зависимости от рода основного пленкообразующего вещества подразделяют:

по составу на группы:

КО — кремнийорганические;

ХС — сополимерно-винилхлоридные;

ЭП — эпоксидные;

ПФ — пентафталевые;

по преимущественному назначению:

• 1 — атмосферостойкие;
• 2 — ограниченно атмосферостойкие;
• 3 — консервационные;
• 4 — водостойкие;
• 5 — специальные;
• 6 — маслобензостойкие;
• 7 — химически стойкие;
• 8 — термостойкие;
• 9 — электроизоляционные;

О — грунтовки;

00 — шпатлевки.

Грунтовки — это пигментированные растворы пленкообразователей в органических растворителях. Они служат для создания на защищаемой поверхности антикоррозионного слоя и обеспечения высокой прочности сцепления как с поверхностью, так и с последующими покрывными слоями. В системе поверхность — грунтовка — покрывной состав (эмаль) грунтовка выполняет роль «химического мостика».

Эмали (покрывные слои) — это пигментированные и наполненные лаки, предназначены для обеспечения защиты металла от коррозии совместно с грунтовками и придания объекту требуемого декоративного вида. Как правило, их наносят на предварительно загрунтованные поверхности.

В различных отраслях пищевой промышленности лакокрасочные композиции часто изготавливают на месте на основе таких связующих, как эпоксидные, кремнийорганические, полиуретановые, сополимервинилхлоридные и другие смолы. В них добавляют пигменты и наполнители, а также вспомогательные материалы (пластификаторы, растворители, разбавители, отвердители). Все компоненты перемешивают, перетирают и фильтруют до получения готовых к употреблению составов.

Пигменты — это тонкоизмельченные цветные природные и синтетические неорганические оксиды, соли металлов, органические или металлические вещества (порошки), не растворимые в дисперсных средах и воде, способные создавать с пленкообразующим покрытием защитное покрытие. Многие пигменты обладают высокими противокоррозионными свойствами. Они предназначены для получения окрашенных покрытий и обеспечивают твердость, снижают набухание пленки в воде.

Наполнители — это дисперсные неорганические природные или синтетические вещества, не растворимые в растворителях, воде и дисперсионных средах. Они предназначены для повышения адгезии, модуля упругости, твердости, прочности, тепло-, огне-, кислото-, щелочеи атмосферостойкости покрытий, снижения стоимости покрытия, придания композиции требуемой теплопроводности, снижения температурного коэффициента расширения покрытий до значений, характерных для металлов. Их добавляют до 25% от количества вводимых пигментов.

Пластификаторы — это низколетучие растворители, изменяющие вязкость системы, повышающие ее эластичность и предназначенные для облегчения условий пленкообразования, повышения стойкости к растрескиванию при цикле нагрев — охлаждение, регулирования таких физико-механических свойств, как хрупкость, повышение удлинения, сопротивление удару, эластичность.

Растворители (разбавители) — это органические жидкости, однокомпонентные растворители или их смеси, предназначенные для разведения лакокрасочных материалов до рабочей вязкости и улучшения их технологических свойств. Растворители должны иметь хорошую растворяющую способность, оптимальную температуру кипения и минимальную токсичность.

Отвердители — это химические соединения, добавляемые в состав только определенных лакокрасочных материалов (эпоксидных, уретановых и др.) для их отверждения.

Износостойкие покрытия. Одним из необходимых условий при выборе материалов для покрытий является высокая износостойкость защитных покрытий.

Полимерные покрытия являются эффективным средством для повышения износостойкости. Долговечность покрытий зависит от плотности материалов, из которых они изготовлены, их адгезионной способности к подложке, трибометрических свойств, равномерности распределения в них модификаторов и наполнителей.

Большинство полимерных материалов имеют высокую износостойкость. Использование тонких полимерных слоев в сочетании с теплостойкостью металлического основания позволяет создавать надежно работающие износостойкие покрытия.

С повышением молекулярной массы и регулярности макромолекул в ряду одного типа полимера износостойкость покрытий увеличивается. Свойства износостойких покрытий во многом зависят от состава композиции, изменяя который можно регулировать износостойкие характеристики в широких пределах и получать покрытия различного назначения как с низким, так и с высоким коэффициентом трения.

Чаще других полимеров для износостойких покрытий используют полиуретаны, пентапласт, политетрафторэтилены, полиамиды, эпоксидные композиции. Например, хорошо противостоят абразивному износу трубы, покрытые изнутри полиуретаном.

Покрытия на основе ненаполненных полиуретановых эластомеров по стойкости к абразивной эрозии превосходят ряд марок нержавеющих сталей.

Одним из перспективных износостойких материалов является поливинилденфторид (ПВДФ). Его применяют как в качестве покрытий и футеровок элементов насосных агрегатов, так и для изготовления насосов для перекачивания агрессивных сред.

Одним из рациональных способов повышения износостойкости покрытий является модифицирование полимерных композиций неорганическими и минеральными наполнителями, например дисульфидом молибдена, тальком, аморфным бором, корундом, оксидом цинка, карбидом кремния и др.

Снижению износа покрытий способствует наполнение полимерных композиций стекловолокном, графитом, цементом, асбестом, маршаллитом, повышающими прочность, теплостойкость и другие характеристики полимеров.

Контрольные вопросы

• 1. С какой целью налетали наносят покрытия?
• 2. Какие виды покрытий используют?
• 3. Какова технология нанесения покрытий? Как классифицируют процессы нанесения покрытий?
• 4. Каковы область применения и свойства цинковых покрытий?
• 5. Каковы область применения и свойства алюминиевых покрытий?
• 6. Каковы область применения и свойства оловянных и хромсодержащих покрытий?
• 7. В чем сущность нанесения покрытия плакированием?
• 8. Как наносят покрытия осаждением в вакууме?
• 9. Что представляет из себя эмаль? Какие способы эмалирования вы знаете?
• 10. Какие способы нанесения органических полимерных покрытий вы знаете?
• 11. В чем заключается вихревой метод напыления?
• 12. В каких областях используют теплозащитные покрытия?
• 13. Каковы материалы и свойства терморегулирующих покрытий?
• 14. Каковы назначение и область использования лакокрасочных покрытий?
• 15. С какой целью используются пигменты, наполнители и пластификаторы?