Нанесение полимерного покрытия на металл

Что такое полимерное покрытие? Полимерное покрытие металла

Нанесение полимерного покрытия на металл

Полимерное покрытие – это уникальная возможность защитить металлические поверхности. Это самый эффективный и современный способ борьбы с коррозией, которая рано или поздно все равно появляется на металлических изделиях.

В чем суть?

Для улучшения эксплуатационных свойств металла используются полимеры, которые могут вступать в реакцию в определенных условиях. Подобные покрытия представляют собой сухие составы на основе порошка мелкой дисперсии, куда дополнительно добавляются отвердители, наполнители и пигменты.

Полимерное покрытие было выбрано для повышения защитных средств металла не случайно: металлы проводят электрический ток, как следствие, заряд передается изделию, в результате чего образуется электростатическое поле. Оно притягивает частицы порошка, удерживая их на поверхности обрабатываемого изделия.

Особенность полимерного покрытия – в высокой степени устойчивости к любым видам воздействия. Кроме того, оно эстетично.

Как проходит полимеризация

Цех порошковой окраски состоит из нескольких участков:

  • Участка подготовки изделий: чтобы полимерное покрытие было нанесено правильно и равномерно, металлическое изделие сначала тщательно очищается от пыли, ржавчины, грязи. Целесообразно использовать эффективную пескоструйную обработку и фосфатирование. Обязательный этап – обезжиривание металлической поверхности.
  • Камеры напыления: в окрасочной камере выполняется непосредственно покраска. Камера термическая, она способна нагреться до температуры в 200 градусов и прогревается равномерно. Порошок начинает плавиться, за счет чего образуется ровное и гладкое покрытие по всей поверхности металла, заполняются и его поры.
  • Полимеризация изделия выполняется в камере охлаждения: здесь температура постепенно падает, а полимерная пленка становится тверже. Спустя 24 часа полимерное покрытие уже готово к эксплуатации.

Технология окраски: в чем суть

Нанесение порошкового покрытия выполняется в несколько этапов. На первом обрабатываются поверхности.

Очень важно, чтобы металлические изделия были тщательно очищены от загрязнений, окислов, а обезжиривание поверхности будет способствовать улучшенной сцепляемости.

После подготовки выполняется этап маскировки, то есть скрываются те элементы металлического изделия, на которые не должен попасть порошковый состав.

Детали, которые должны быть обработаны, завешиваются на транспортную систему, затем отправляются в камеру покраски. После напыления на металле образуется порошковый слой. На этапе полимеризации формируется покрытие, которое представляет собой оплавление слоя краски.

В чем особенности?

Металл, обработанный полимерным покрытием, отличается надежностью и повышенной прочностью. Объясняется это тем, что образуется герметичная монолитная пленка, полностью покрывающая поверхность изделия и прочно держащаяся на нем. Благодаря полимерному покрытию металл обладает:

  • высокой адгезией к поверхности;
  • высокой прочностью и износоустойчивостью;
  • длительным сроком эксплуатации при сохранении первоначальных свойств;
  • богатой цветовой гаммой;
  • быстрым производственным циклом.

Полимерное покрытие металла выполняется на основе различных материалов и красящих порошков. Выбор конкретного вещества зависит от того, для каких целей наносится покрытие, насколько важны декоративные свойства.

Полиэстер

Для полимерного покрытия металла чаще всего используется именно полиэстер. Это недорогой материал, обладающий высоким уровнем гибкости, формуемости, к тому же он может эксплуатироваться в любых климатических условиях.

Лист с полимерным покрытием на основе полиэстера отличается стойкостью к ультрафиолетовому излучению и коррозии.

Материал образует качественную и прочную пленку на поверхности, благодаря чему при любых условиях транспортировки стальные листы доставляются в целости.

Широко используется и матовый полиэстер: покрытие имеет совсем маленькую толщину, а поверхность металла получается матовой. Особенность данного материала – в высокой цветостойкости, хорошей стойкости к коррозии и механическому воздействию.

Пластизоль

Еще одно популярное полимерное покрытие металла – пластизоль. В составе этого декоративного материала – поливинилхлорид, пластификаторы; внешне он привлекает внимание тисненой поверхностью.

Это самое дорогое покрытие, и в то же время самое стойкое к механическим повреждениям благодаря большой толщине покрытия.

С другой стороны, материал не обладает высокой температурной стойкостью, а потому под воздействием солнечных лучей при высокой температуре покрытие будет портиться. За счет большой толщины стойкость к коррозии пластизоля высокая.

Популярна сталь с полимерным покрытием на основе пурала, которая отличается шелковисто-матовой структурной поверхностью. Стойкость к перепадам температуры и воздействию химических веществ делает данный состав популярным для обработки металлов.

Характеристики стали с полимерным покрытием

Особенности материалов с полимерным покрытием – в прочности, формуемости, высокой коррозийной стойкости. После обработки сталь обретает прекрасный внешний вид, которому можно придать любые цвета и оттенки.

Прокат выполняется по ГОСТ, полимерное покрытие получается качественным. Окрашенный прокат может иметь одно- или двухслойное покрытие, возможны варианты, когда вещество наносится с одной или с обеих сторон.

Благодаря полимерному покрытию улучшаются эксплуатационные свойства стали:

  • металл с полимерным покрытием может быть переработан в готовые изделия;
  • покрытие распределяется по поверхности равномерно, поэтому и степень защиты равномерная;
  • отсутствие пор служит залогом хорошего уровня защитных свойств;
  • сталь отличается хорошей адгезией;
  • металл может сохранять защитные и декоративные свойства больше 10 лет.

С экономической точки зрения сталь оцинкованная с полимерным покрытием более выгодна: во-первых, она способствует высокой производительности и качеству, так как снижается себестоимость нанесения покрытий.

Во-вторых, покупателю не нужно самому вкладывать средства в дополнительную обработку стали для защиты ее поверхности. Отметим, что антикоррозионные свойства оцинкованной стали, которая обработана полимерным покрытием, зависит от толщины слоя.

Чтобы повысить срок эксплуатации стальных изделий, они дополнительно покрываются двумя слоями полимера, что делает защиту металла еще выше.

Особенности покрытия

Полимерное покрытие – это пленка, которая обладает целым комплексом уникальных эксплуатационных характеристик. Предварительно окрашенный прокат создается на основе нескольких типов полимеров.

Любой материал, обработанный на основе такого метода – стальной лист или сетка с полимерным покрытием – отличается ударопрочностью, стойкостью к воздействию коррозии и высокой адгезией.

Немаловажно и то, что порошковое окрашивание позволяет сделать поверхность металла любой с точки зрения цвета, в том числе и искусственно состаренной, например, под стиль антик.

Сегодня популярен такой способ окраски стального проката, как Coil Coating.

Суть метода в том, что покрытие наносится на автоматизированной линии, то есть листы рулонного проката обрабатываются на линии, после чего на них валиковыми машинами наносится покрытие.

Данная технология получила распространение благодаря тому, что нет потерь материалов, а сама линия более производительна, а потому и выгодна.

Как и при любых других отделочных работах, сначала требуется подготовить поверхность, после чего выполняется ее окраска. Данная технология позволяет вести качественную обработку стали, алюминия и белой жести. Таким образом, полимерное покрытие – это возможность улучшить эксплуатационные свойства металла, повысить его защитные свойства и обеспечить длительность эксплуатации.

Полимерные покрытия: виды, свойства, особенности нанесения

Нанесение полимерного покрытия на металл
Полимерные покрытия применяются для защиты металлических деталей от коррозии и придания им декоративного внешнего вида.

Особой разновидностью полимерных материалов являются антифрикционные покрытия, которые не только препятствуют износу деталей, но и выполняют функцию смазки.

Полимерные покрытия предназначены для обработки металлических поверхностей в целях защиты от коррозии и придания декоративного внешнего вида.

В качестве полимерного покрытия могут выступать полиэстер, поливинилденфторид (ПВДФ), пластизол, пурал и др.

Рассмотрим эти материалы, сферы их применения и технологии нанесения подробнее.

Полиэстер

Полиэстер (полиэфир) – наиболее популярный полимер, используемый в качестве покрытия. Он характеризуется высокой стойкостью к УФ-излучению, отличными антикоррозионными свойствами, эластичностью (легко поддается формовке).

Полиэстеровое покрытие выдерживает практически любые температуры – как низкие, так и высокие.

По сравнению с другими видами полимеров полиэстер наиболее доступен по цене.

Не слишком выдающиеся прочностные характеристики материала компенсируются его обработкой кварцевым песком. Однако стоимость нанесения покрытия при этом возрастает.

Транспортировка изделий с полиэстерово-кварцевым защитным слоем представляет определенные сложности, так как песок может повредить смежные с ним поверхности.

ПВДФ-покрытие

Поливинилденфторид (ПВДФ) применяется для защиты металлов не намного реже, чем полиэстер. Данный полимер состоит из поливинилхлорида (80 %) и акрила (20 %).

ПВДФ образует на деталях блестящий, устойчив к выцветанию слой, поэтому часто используется в качестве декоративного покрытия. Данный материал может придать поверхности глянец, эффект «металлик», медный или серебристый оттенок.

Поливинилденфторид устойчив к механическому воздействию и обладает наибольшим сроком службы среди всех полимеров. ПВДФ используется для обработки металлических поверхностей, которые эксплуатируются под воздействием агрессивной окружающей среды.

Пластизол

Пластизол, как и ПВДФ-покрытие, обладает отличными декоративными свойствами. По стоимости он является самым дорогим, однако при этом обладает наилучшей устойчивостью к механическим повреждениям.

Пластизол наносится толстым слоем (до 200 мкм) и используется для создания фактурных покрытий, тисненых поверхностей и штампованных рисунков.

Данный материал отлично защищает детали от влаги и коррозии, однако под воздействием очень высоких температур (свыше +80 °С) и прямого УФ-излучения может терять свои свойства. Именно поэтому его не рекомендуется использовать в южных широтах (в крайнем случае можно применять пластизол светлых тонов с максимальной светоотражающей способностью).

Пурал

Пурал изготавливается на основе полиуретана и модифицированного полиамида. Покрытие из пурала отличается шелковисто-матовой поверхностью, высокой термостойкостью и устойчивостью к резким перепадам температур.

Данный материал не выцветает и не разрушается под действием химически агрессивных сред. Пурал не так устойчив к пластическому деформированию, как пластизол, и стоит дороже, чем полиэстер, однако по соотношению цены и качества является оптимальным вариантом из всех представленных выше.

Наибольшее распространение пураловые покрытия получили при производстве кровельных элементов из оцинкованного металла. Сталь, обработанная пуралом, приобретает красивый внешний вид, высокие антикоррозионные характеристики и устойчивость к УФ-излучению.

Полимерные антифрикционные покрытия

Особой разновидностью полимерных защитных покрытий являются антифрикционные покрытия (АФП).

Внешне эти материалы похожи на краски, однако пигмент в их составе заменяют высокодисперсные частицы твердых смазочных веществ: дисульфид молибдена, графит, политетрафторэтилен и др.

Твердые смазки равномерно распределены в полимерном связующем: эпоксидной, титанатовой, полиуретановой, акриловой, фенольной и других смолах.

Востребованность антифрикционных покрытий обусловлена их отличными рабочими характеристиками: высокой несущей способностью, широким диапазоном эксплуатационных температур, противозадирными и антикоррозионными свойствами.

В отличие от обычных полимерных покрытий, АФП выдерживают длительное воздействие химически-агрессивных сред и экстремальных нагрузок. Антифрикционные покрытия выполняют не только защитную, но и смазочную функцию, чем также выигрывают у полимеров.

В качестве примера таких материалов можно привести отечественные покрытия MODENGY. Они используются в самых различных отраслях промышленности и автомобилестроения.

Типовыми узлами применения покрытий являются средне- и тяжелонагруженные подшипники, направляющие, зубчатые передачи, детали ДВС (юбки поршней, дроссельная заслонка и пр.

), резьбовые соединения и другие пары трения из различных материалов (металлов, резин, пластмасс).

Антифрикционные твердосмазочные покрытия (АТСП) MODENGY наносятся однократно на весь срок службы деталей, что позволяет полностью отказаться от масел и пластичных смазок для дальнейшего обслуживания.

Достоинства и недостатки полимерных покрытий

Полимерные покрытия обладают как неоспоримыми преимуществами, так и явными недостатками.

К достоинствам полимеров можно отнести:

  • Эстетичность
  • Непроницаемость
  • Относительную термостойкость
  • Электроизоляционные свойства
  • Устойчивость к воде
  • Экологичность
  • Высокую адгезию
  • Большой выбор расцветок

Однако, наряду с положительными сторонами, полимерные покрытия не лишены недостатков. Главный из них – высокая стоимость нанесения, которая складывается из стоимости самого полимера, вспомогательных (грунтовочных) материалов, специального оборудования и пр.

Еще одним минусом полимерных покрытий является сложность их удаления. Они достаточно устойчивы к химикатам, поэтому растворителем удалить полимерный слой не получится. Снять покрытие можно только с помощью специального инструмента.

Существенный недостаток полимеров – невозможность их нанесения без специальных инструментов, которыми располагают только промышленные предприятия или узкие специалисты.

Помимо всего прочего, полимерными составами возможно покрывать не все металлы, а только те, которые проводят электрический ток. Это связано с особым методом нанесения полимеров – путем магнитной индукции.

Нанесение полимерного покрытия

При нанесении полимерного покрытия методом напыления главную роль играет оборудование.

Бак краскопульта имеет положительный заряд, в то время как окрашиваемая деталь заряжается отрицательно. Благодаря этому при контакте полимерного состава с поверхностью изделия возникает явление, схожее с магнитной индукцией при замыкании электрода.

Весь процесс нанесения разделен на этапы, следование которым напрямую влияет на качество конечного результата. При малейших отклонениях от технологии рабочие характеристики полимерного покрытия могут быть сведены к нулю.

На первом этапе работы происходит подготовка поверхности: она тщательно очищается от загрязнений и обезжиривается, те участки, которые обрабатывать не нужно, закрываются.

Далее следует предварительное грунтование изделия, нанесение самого покрытия, возможно лакирование. Все операции происходят в специальной закрытой камере, изолированной от проникновения пыли и других частиц. Одно из главных требований к этой камере – хорошая освещенность, позволяющая специалисту рассмотреть поверхность детали и нанести покрытие с любого ракурса.

Обрабатываемую деталь подвешивают на специальных крюках, подают на нее отрицательный заряд и приступают к нанесению покрытия. Весь процесс занимает достаточно много времени, материал наносится в один слой во избежание неравномерности.

Третий этап – полимеризация. Изделие с покрытием медленно прогревается в специальной камере с максимальной температурой +200 °C. Процесс занимает около 1 часа. Температура и время отверждения зависят от толщины слоя. Важным фактором правильной сушки является медленный и равномерный нагрев печи, во время которого покрытие растекается по детали, проникая во все труднодоступные места.

На последнем этапе изделие охлаждается. Для этого температура в печи постепенно снижается до +100 °C. Нельзя допускать резкого охлаждения камеры, так как на полимерном покрытии могут появиться трещины. Запрещается также открывать печь, так как перепад температуры вызовет те же последствия.

Остывшую деталь извлекают из печи и помещают в камеру для нанесения краски или лака. Данная операция необязательна и имеет, скорее, декоративное значение. Таким образом полимерному покрытию придается дополнительный блеск и глубина.

Полимерное покрытие металла

Нанесение полимерного покрытия на металл

Порошковое полимерное покрытие металла – это наиболее эффективный на данный момент известный способ защиты изделий от разрушительного воздействия коррозии. Суть метода заключается в нанесении на поверхность предмета порошковой краски, которая при затвердевании образует сплошную непроницаемую полимерную пленку. Данное средство является хорошей альтернативой:

  • жидким лакокрасочным материалам;
  • изолирующим материалам (резина, пластик);
  • оцинковке.

Прочное крепление обеспечивается за счет притяжения частичек краски к электростатическому полю металла. Важным преимуществом покрытия является способность сохраняться в самых неблагоприятных условиях.

Еще один плюс полимерной пленки заключается в ее эстетичности, материалу можно придать любую расцветку. Метод позволяет значительно повысить эксплуатационные свойства и долговечность металлических изделий.

Таким образом, полимерное покрытие обладает следующими свойствами:

  • высокая эстетичность;
  • непроницаемость;
  • низкая цена;
  • стойкость в неблагоприятной среде;
  • абсолютная устойчивость к воде;
  • большая прочность;
  • жаростойкость;
  • электроизоляционные свойства;
  • экологичность;
  • абразивостойкость;
  • плотное прилегание к защищаемой поверхности;
  • высокая вариативность окраса;
  • долгое сохранение первоначального цвета.

Технология полимерного покрытия металла

Объект предварительно очищается, с его поверхности удаляются окалины, устраняются другие дефекты, например, окислы, ржавчина. С этими задачами хорошо справляется пескоструйная обработка.

Непосредственно перед нанесением краски на участок последний обезжиривается при помощи химических средств. Нередко полимеризация проводится не на всей поверхности изделия.

В таком случае не предназначенные для окраски участки прикрываются чехлами, данный процесс называется маскировкой.

нанесение состоит из трех этапов:

  • напыление;
  • термическая обработка;
  • полимеризации.

Предмет помещается в камеру, с помощью распылителей на него наносится порошковая краска. Важно следить, чтобы смесь распределялась равномерно.

Температура в камере повышается до момента, когда порошок начинает плавиться, иногда она может достигать 200 градусов Цельсия.

Расплавленный материал преобразуется в гладкую и ровную пленку, которая заполняет все поры на поверхности металла. Технология оплавления заключается в прохождении трех этапов:

  • оплавление, когда материал переходит в вязко-текучее состояние;
  • оплавленные частицы преобразуются в единый слой;
  • поверхность металла смачивается расплавленным полимером, в результате чего образуется полимерно-порошковая смесь.

Образование твердого полимерного слоя происходит в камере охлаждения. По мере понижения температуры покрытия оно постепенно становится менее вязким и стягивается, в результате изделие оказывается надежно обтянуто пленкой. Термореактивные разновидности полимерно-порошковых смесей не требуют обязательного специального охлаждения. Обычно покрытие полностью затвердевает в течение суток.

Виды материалов

Для полимерной защиты предметов чаще всего применяются:

  • полиэстер;
  • пластизоль;
  • полиуретаны;
  • поливинилдефторид.

Полиэстер является наиболее популярной разновидностью, именно он чаще всего применяется в металлочерепице и профнастилах. Толщина полимерного покрытия составляет 0,02-0,03 мм. Материал отличается прочностью и долговечностью, так срок службы кровли в среднем составляет 20-30 лет, при этом гарантия действует не менее 10 лет.

Покрытие из пластизола обычно обладает большей толщиной, около 2 мм, благодаря чему оно отличается высокой устойчивостью к механическим повреждениям и обеспечивает хорошую защиту от коррозии.

Состав полимерного покрытия

Основой любой порошково-полимерной смеси является так называемое связующее вещество, которое в свою очередь состоит из наполнителя и отвердителя. Всего в состав полимерного покрытия металла входят следующие компоненты:

  • связующее;
  • пигменты-колеры;
  • добавки для достижения технологических характеристик.

Во многие краски можно самостоятельно добавлять колеры, тем самым изменяя их первоначальный цвет.

Сфера применения

Сфера применения порошковых красок постоянно расширяется, материал позволяет значительно повысить эффективность и долговечность традиционных металлических конструкций. Также данный метод используется для покрытия других материалов:

  • бетона;
  • стекла;
  • керамики;
  • МДФ;
  • стеновых камней.

В быту полимерно-порошковая смесь применяется для обработки мебели и фурнитуры, оконных профилей, различной техники, в том числе и офисной, ограждений, кровельных материалов, перегородок, элементов фасада, спортивного инвентаря. Кроме этого, смесь задействуют для защиты производственного оборудовании, станков, складской и торговой техники, колесных дисков.

Металл с полимерным покрытием

Нанесение полимерного покрытия на металл

Для изготовления металлочерепицы, сайдинга, профнастила, строительных конструкций, бытовой техники все чаще используется сталь с полимерным покрытием, так называемая «полимерка», «металлопласт».

Полимерные покрытия для металла используются в Европе уже более 40 лет для придания строительным конструкциям декоративных свойств и защиты от коррозии.

Металлы с полимерным покрытием объединяют в себе прочность  стали с коррозийной стойкостью полимерного покрытия.

Цветовая палитра металла с полимерным покрытием весьма разнообразна, поэтому при выборе цвета обычно используют каталоги цветов либо образцы цвета. Покрытие может быть матовым и блестящим, иметь различную фактуру (в том числе имитировать дерево, камень и пр.).

Структура стального листа с полимерным покрытием

Нанесение полимерных покрытий на оцинкованную сталь — сложнейший процесс, так как стальной лист с полимерным покрытием имеет многослойную структуру: стальной лист, слой цинка, пассивирующий слой, слой грунта, с лицевой стороны — слой цветного полимера, а с  нижней стороны листа «многослойный пирог» завершает защитная краска.

В качестве основы при изготовлении берется стальной прокат толщиной 0,4-2,0мм. На него может наноситься слой цинка (или алюмоцинка) как гальваническим методом, так и методом погружения в расплав. Иногда полимерное покрытие наносят сразу на черный металл (однако такие металлопласты очень недолговечны). Затем металл пассивируется, грунтуется и покрывается защитным слоем различных полимеров.

Методы нанесения полимерного покрытия

Полимерное покрытие  получают различными методами:

  • путём нанесения на полосу заранее изготовленной плёнки,
  • погружением полосы в расплав полимера,
  • валковым методом нанесения жидкого полимера(Coil Coating),
  • напылением полимера в порошкообразном состоянии электростатическим методом.

Покрытие может быть как одностороннее, так и двустороннее. Прокат с односторонним полимерным покрытием –  это прокат с двухслойным полимерным покрытием на лицевой стороне и однослойным полимерным покрытием на обратной стороне.

Двухслойное полимерное покрытие – покрытие, состоящее из слоя грунта и слоя отделочного полимера.

Однослойное покрытие – это, как правило, покрытие обратной стороны проката, состоящее из слоя защитной эмали без регламентирующих требований к внешнему виду,  толщине, коррозионной стойкости и т.д.

Нанесение полимерного покрытия является заключительным этапом производства металлопроката. По желанию заказчика может наноситься защитная пленка из полиэтилена.

Таким образом, чаще всего сталь с полимерным покрытием имеет нижеприведенную структуру.

1 — стальной лист

2 — слой цинка

3 — пассивирующий слой (антикоррозионный слой)

4 — слой грунта

5 — полимерное покрытие

6 — защитная краска с обратной стороны

 Грунтовочный слой  предназначен для обеспечения прочного сцепления и высокой коррозионной стойкости всей системы, т.е. от качества грунтовки зависит, насколько будет крепко держаться полимерное покрытие.

Виды полимерных покрытий для стального листа

В качестве полимерных покрытий используют:

  • полиэстер (полиэфир), обозначается PE. SP;
  • полиэстер матовый, модифицированный тефлоном, PEMA;
  • пурал, полиуретан, модифицированный полиамидом, PURAL;
  • пластизоль поливинилхлоридный, PVS;
  • поливинилиденфторид, PVDF, состоит из 80% поливинилхлорида и 20% акрила;
  • акрил, AY.

Полиэстер является самым популярным покрытием из-за оптимального соотношения «цена-качество» и имеет удовлетворительную устойчивость к УФ-излучению и коррозии. Однако стойкость к механическим повреждениям выше у покрытий Пурал и PVDF.

Пурал дороже полиэстера, но он имеет и более высокую химическую стойкость, а также к механическому воздействию и перепадам температур.

Самым устойчивым к механическим повреждениям из-за толщины, но вместе с тем и наименее стойким к перепадам температур и к УФ-излучениям является пластизоль.

Самое долговечное и наиболее дорогостоящее покрытие – это поливинилиденфторид (PVDF).

Наименее долговечное и нестойкое к механическому и атмосферному воздействию-это акриловое покрытие. 

Все эти покрытия могут иметь различную фактуру, блеск, цвета. Таким образом, полимерные покрытия имеют разную стойкость к ультрафиолетовому излучению, к высоким и низким температурам, атмосферному воздействию, к механическим повреждениям и другим

Вышеприведенные покрытия являются изначально жидкими и наносятся валковым методом, который является наиболее распространенным и востребованным как в России, так и в других странах.

Важнейшие требования к покрытиям – прочное сцепление (адгезия) отдельных слоев друг с другом, нижнего слоя с подложкой, твердость, прочность при изгибе и ударе, влагонепроницаемость, атмосферостойкость, комплекс декоративных свойств (прозрачность или укрывистость, цвет, степень блеска, узор и др.).

Основные преимущества проката с полимерным покрытием

  • Возможность штамповки, профилирования, гибки металла в готовые изделия (металлочерепица, профилированный настил, детали бытовых приборов и пр.)
  • Однородные и стабильные свойства по всей поверхности
  • Прекрасные защитные свойства
  • Атмосферостойкость
  • Сохранение защитных и декоративных свойств более 10 лет
  • Разнообразие цветов и фактур

Изготовлением металла с полимерным покрытием занимаются чаще всего металлургические заводы, производящие тонколистовую сталь. Наиболее известные из них: Новолипецкий металлургический комбинат, Череповецкий металлургический комбинат, международные концерны Arcelor Mittal, RАUТАRUUККI OY (Финляндия), ЕСО STAНL (Германия), ISPAT KARMET (Караганда, Казахстан), HOGOVENS (Голландия), BRITISH STEEL (Великобритания), MIRIAD (Франция ) SSAB TUNNPLAT AB ( Швеция ). Однако, сейчас появляется все больше и больше производителей, оказывающих услуги по нанесению полимерных покрытий на любой необходимый заказчику типоразмер листа металлургических гигантов.

Полимерные покрытия

Нанесение полимерного покрытия на металл

Для защиты металлов от коррозии широкое применение находят полимерные покрытия.

Они не только защищают металл от коррозионных и прочих химических воздействий, но и придают изделию отличные электроизоляционные, декоративные, антисептические и другие свойства.

По сравнению с лакокрасочным и эмалевым полимерные покрытия имеют ряд преимуществ. Они более прочны, эластичны, лучше связаны с металлом; в процессе эксплуатации стираются и растрескиваются значительно меньше, чем эмали.

Металлопласты состоят из основы, металлической подложки и полимерного покрытия. Материалами основы чаще всего являются стальные или алюминиевые листы, придающие металлопластом необходимую прочность и жесткость.

Достоинство стальных листов – высокая прочность и незначительный по сравнению с алюминием коэффициент температурного расширения.

По сравнению со стальными алюминиевые листы имеют незначительную массу и более гладкую поверхность, более высокую стойкость в кислой среде и промышленной атмосфере.

В качестве металлической подложки в металлопластах используется цинковое покрытие, получаемое методом погружения в расплавленный металл или электрогальванизацией. Толщина электролитического цинка редко превышает 8-10 мкм. Особенно важна оцинковка на торцах и около отверстий, где полимерные покрытия могут отсутствовать.

К полимерным покрытиям предъявляются чрезвычайно высокие требования. Пластик должен быть стоек к истиранию, ударным нагрузкам, действию химических реагентов, температурным и климатическим условиям эксплуатации.

Последнее требование является очень важным, поскольку все полимерные материалы в большей или меньшей мере подвержены атмосферному старению.

При старении значительно ухудшаются диэлектрические свойства полимера, изменяется естественная окраска и снижается устойчивость к действию различных химических реагентов.

Кроме вида полимера, используемого при изготовлении металлопласта, очень важным является выбор типа (состояния) материала, изготовленного для нанесения на металл. Применяются четыре типа: пластизоль, органозоль, готовая пленка, порошок.

Пластизоль – это свободная или почти свободная от растворителей смола, дисперсированная в веществах, называемых пластификаторами. Пластизоль имеет пастообразный вид и применяется для нанесения толстых (свыше 80 мкм) покрытий. Наличие пластификаторов придает поверхности из пластизолевого покрытия относительную мягкость.

В органозоле количество пластификаторов меньше, а растворителя больше. Толщина покрытия органозолем составляет 30-50 мкм. Поверхность покрытия в этом случае тверже, чем при нанесении пластизоля.

Покрытие пленкой имеет ограниченное применение. Оно используется для изделий, эксплуатирующихся преимущественно внутри помещений, с целью улучшения декоративных свойств. Толщина пленки составляет 50-500 мкм.

Порошкообразные вещества, используемые для покрытий, относятся к системе покрытий без растворителя. Достоинством этого вида покрытия является полноценное использование материала и возможность доведения толщины покрытий до 150 мкм при отсутствии пористых участков и трещин.

Наиболее широко распространен в качестве покрытия для металлов поливинилхлорид (ПВХ). Он обладает рядом ценных качеств. Поливинилхлоридное покрытие позволяет получать толщины широкого диапазона и цветовой гаммы.

Оно стойко к кислотам, щелочам, растворителям, имеет хорошие диэлектрические свойства, довольно высокую прочность и эластичность. Недостатком ПВХ является низкая теплостойкость. Максимальная температура длительной эксплуатации +80 ºС, кратковременная +100 ºС.

Применяются три основных типа виниловых покрытий: органозоли, пластозоли и пленки.

Применение органозолей и пластозолей обусловлено их высокими физико-механическими свойствами, атмосферостойкостью, химической стойкостью и хорошей антикоррозионной защитой.

Большим достоинством этих материалов является высокое содержание сухого вещества (в пластиках 95-100 %, в органозолях до 60 %), что позволяет при нанесении одного-двух слоев материала получать покрытия толщиной 60-300 мкм и более (пластизоли) и 50-80 (органозоли).

Пленочный ПВХ – это пластифицированная поливинилхлоридная смола с добавлением стабилизаторов, наполнителей и пигментов. Молекулы пластификатора, распределяясь между молекулами полимера, уменьшают силы сцепления в пленке (отсюда снижается прочность пленки) и придают молекулам полимера большую свободу передвижения. При этом повышается эластичность пленки.

Кроме пленок ПВХ в качестве покрытий применяются полиэтиленовые пленки. У них высокое сопротивление большинству агрессивных сред и их паров, растворителей, масел и т. п. Полиэтилен

незначительно адсорбирует влагу, в него почти не проникают водяные пары (примерно в 10 раз меньше, чем в поливинилхлоридные пленки). Диэлектрические свойства также намного превосходят показатели поливинилхлорида. Полиэтиленовая пленка практически не горит, а при высоких температурах только плавится.

2. Способы нанесения полимерных покрытий

Разработаны и реализованы следующие основные технологические принципы получения металлопластов:

  • нанесение на металлическую основу пластизолей и пластифицированных органозолей;
  • плакирование полимерной пленкой металла, предварительно покрытого адгезионным подслоем;
  • плакирование металла полимерной пленкой, в состав которой входят компоненты, обеспечивающие прочную и долговечную связь покрытия с подложкой;
  • нанесение на металлическую основу пластизолей и пластифицированных органозолей;

Технологическая схема процесса покрытия листовой стали и алюминия включает следующие основные группы операций:

  • подготовка поверхности полосы;
  • нанесение, полимерных покрытий и отделку поверхности покрытия.

Для нанесения покрытий типа пластизолей и органозолей применяются валковые машины (рис. 6.7). Наносимый материал, находящийся в желобе между двумя дозирующими валками 3, 4, захватывается и передается непосредственно на формообразующий валок 2. Зазор между дозирующим валком и формообразующим определяет толщину слоя покрытия металлической ленты 1.

Рисунок 6.

7 – Схема валковой машины для нанесения покрытий: 1 – металлическая лента; 2 – наносящий валок;3 – дозирующие валки; 4 – опорный валок

Валковые машины обеспечивают высокую скорость процесса нанесения покрытия (до 90 м/мин) и применяются для непрерывной обработки лент и рулонов.

Эти машины включают несколько валковых агрегатов; позволяют без остановки всей машины переходить на формование покрытий другого типа, разных толщин, а также покрывать обе стороны металла.

Валковые машины обычно размещают в отдельных изолированных боксах, где создается повышенное давление воздуха (0,7 МПа).

После нанесения на полосу пластизоля она поступает в сушильные печи, где происходит удаление растворителя. Время сушки в зависимости от материала и толщины покрытия, скорости движения ленты составляет 0,5 до 2 мин.

Плакирование металла полимерной пленкой осуществляется по следующей технологической схеме: подача ( сматывание с рулона) металла, подготовка поверхности металла, нанесение подслоя ( грунта) с одной или обеих сторон, нанесение основного ( отделочного) слоя покрытия, сушка, сматывание в рулоны.

Предварительная подготовка поверхности может включать щеточную обработку, химическое или электролитическое обезжиривание, травление, промывку.

Однако предварительная обработка металлических поверхностей может быть недостаточна для надежного сцепления термопластов. Необходимо еще нанесение слоя грунта, в качестве которого применяются сополимеры термопластичных и термореактивных смол.

Термореактивная часть сополимера хорошо сцепляется с металлом, а термопластичная перемещается по поверхности и хорошо совмещается с наносимым термореактивным покрытием. Толщина грунтового слоя зависит от состава и может изменяться от 50 мкм до 0,3 мм.

Схема установки для нанесения покрытия представлена на рисунке 6.8.

Рисунок 6.

8 – Схема установки для нанесения покрытия: 1 – покрывающий валок; 2 – емкость с грунтом; 3 -вспомогательный валок; 4 – натяжной валок; 5 – устройство для нанесения покрытия на нижнюю сторону полосы

Металл после грунтовки имеет температуру 160 ºС, пленка при этом тоже может быть нагрета до 40-50 ºС. Накладывается пленка двумя валками, покрытыми резиной (рис. 6.9). Скорость наложения может быть от 6 до 30 м/мин.

Рисунок 6.

9 – Схемы расположения валков для покрытия металлической ленты полимерными пленками: а – без натяжных роликов; б- с натяжными роликами; в – с натяжным и нижним опорным роликом; 1 – лента; 2 – разматыватель с рулоном пленки; 3 – накатывающий валок; 4 – опорный валок; 5 – натяжной ролик; 6 -промежуточный ролик; 7 – верхний опорный валок

Нанесение порошковых полимеров на поверхность металлических материалов может осуществляться различными способами, основным из которых является электростатический.

Сущность электростатического способа напыления состоит в том, что заряженные частицы полимера под воздействием сил электрического поля движутся к изделию и осаждаются на его поверхности. Между напыляемым изделием и распылителем создается поле высокого напряжения, в котором частицы полимера электризуются.

Заряженные частицы образуют облако, которое осаждается на поверхности изделия. В зависимости от величины напряжения и давления воздуха частицы имеет различную степень проникновения в углубления изделия и разную рассеивающую способность. Порошок не осевший на изделие улавливается регенерирующим устройством и вновь используется.

Способом электростатического напыления наносят порошковые полимеры, лаки, эмульсии, смолы, фторопласт и др. На рисунке 6.10

приведена схема установки для напыления полиэтилена на поверхность стальной ленты.

Первой стадией процесса является подготовка поверхности ленты, заключающаяся в промывке и травлении. После этого лента поступает в камеру предварительного индукционного нагрева.

Нагретая лента подается в ионизационную камеру, в которой специальные распылители наносят порошок на непрерывную движущуюся ленту.

Далее полоса поступает на оплавление в горизонтально расположенные индукторы, на выходе из которых охлаждается воздушными форсунками и наматывается в рулон.

Рисунок 6.

10 – Схема установки для получения полимерных покрытий электростатическим напылением: 1 – система наматывания полосы в рулон; 2 – воздушные форсунки; 3, 8 – индукторы; 4 – бункер; 5 – дозатор; 6 – распылитель; 7 – ионизационная камера; 9,14 – ванны промывки горячей водой; 10,12 – ванны струйной промывки; 11 – ванны хромирования; 13 – ванна травления; 15 – ванна обезжиривания

Применение полимерных покрытий

Широкое использование листового проката с полимерными покрытиями связано с его высокими антикорризионными свойствами в разнообразных условиях и широкой цветовой гаммы. Возможность переработки листов с полимерными покрытиями: применение гибки, профилирование, штамповка и др.

В зависимости от предполагаемой области применения могут быть усилены те или иные свойства: погодостойкость, химическая стойкость, стойкость к истиранию.

Листы из профилированного штампованного материала могут служить облицовкой или же входить в состав трехслойных панелей.

В авиа-, вагоно- и судостроении металлопласт используется для внутренней обшивки, отделки, изготовления перегородок.

Металлопласт нашел применение для изготовления кожухов бытовых приборов, холодильников, стиральных машин, торгового оборудования.

Полимерные покрытия с проводящим слоем нашли широкое применение в электро- и электронной промышленности при производстве печатных схем конденсатора.

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.