Лако-красочные материалы — производство

Нагревание-наиболее обычный и всераспространенный метод перевода жестких пленкообразователей в вязкотекучее состояние, при котором обеспечивается слияние их частиц. Формирование пленки сопровождается процессами: удаления воздуха из порошка; деформации частиц и вязкого течения материала; смачивания поверхности подложки расплавом краски; отверждения пленкообразователя (для термореактивных красок). Закономерности процесса. Френкель изучил изменение контактной поверхности при слиянии 2-ух схожих сферических частиц, соприкасающихся сначало в одной точке и вывел зависимость конфигурации радиуса поры во времени  от поверхностного натяжения и вязкости материала.

По данным Гегузина, рост контактного перешейка (радиуса хорды слияния) меж 2-мя сферическими частичками при вязком течении материала подчиняется зависимости:

Нами при исследовании сплавления частиц эпоксидного порошка было установлено, что уменьшение вязкости расплава при нагревании происходит по закону логарифмической функции, поверхностное натяжение меняется линейно. При всем этом коэффициент в уравнении Френкеля равен приблизительно 40. Слияние частиц с удовлетворительной скоростью протекает при вязкости расплавов 102 Па-с. При одной и гой же вязкости пленкообразователи с высочайшим поверхностным натяжением (эпоксиолигомеры, =50 мДж/м2) сформировывают покрытия резвее, чем пленкообразователи с низким поверхностным натяжением (полифторолефины, =20 мДж/м2). При сплавлении миниатюризируется объем порошкового материала; усадка стадии активного уплотнения, равно как изменение личных частиц при изотермическом нагреве, носят прямолинейный нрав. Конечная величина усадки находится в зависимости от относительной пористости порошкового материала. Вычислены значения энергии активации процесса слияния частиц; они оказались приблизительно равными значениям энергии активации вязкого течения этих материалов. Это гласит о том, что слияние частиц порошковых материалов происходит по механизму вязкого течения. Движущей силой процесса является поверхностная энергия системы. Капиллярное давление добивается в исходной стадии процесса 102 Дж/м2 и поболее. Сплавление частиц порошковых красок может быть проведено в широком интервале температур; очевидно, чем ниже температура, тем длительнее этот процесс. А именно, покрытия из поливинилбутиральных красок можно получить в интервале температур от 160 до 300 С; время формирования покрытий при всем этом меняется от 50 до 2 мин. Характеристики покрытий, получаемых при различных температурах, неидентичны. Так, покрытия, сделанные при низких температурах, обычно, более светлые, но наименее гладкие, чем покрытия высокотемпературного сплавления. Механическая крепкость и адгезия у их также могут быть разными.

Образование покрытия связано с установлением контакта полимера с поверхностью подложки. Полнота контакта находится в зависимости от смачивающей возможности расплава, которая, в свою очередь, определяется энергетическими факторами системы полимер – подложка, а конкретно, убылью свободной поверхностной энергии на границе раздела жесткое тело – жидкость – газ.

Скорость смачивания и растекания может быть связана с параметрами воды (расплава) и твердого тела (подложки).

Потому что твердые тела, служащие подложкой (металлы, силикаты и др.), являются высокоэнергетическими (500-2000 мДж/м2), они почти всегда удовлетворительно смачиваются расплавами пленкообразователей, имеющими низкие значения поверхностного натяжения (15-55 мДж/м2). Очевидно, в процессы смачивания заносят свои поправки адсорбционные и конверсионные слои, также микрорельеф поверхности.

Смачивание и растекание улучшаются с увеличением температуры формирования покрытий, при всем этом противодействующая сила определяющая гистерезис смачивания, приметно миниатюризируется. Температурная зависимость растекания расплавов у различных полимеров неодинакова: в случае пентапласта она носит прямолинейный нрав, полиамидов – меняется по сложной функции. Огромное воздействие на растекание оказывают деструктивные процессы.

Один из действенных путей улучшения растекания расплавов (даже с огромным поверхностным натяжеиием) кропотливая подготовка поверхности покрываемых изделий и применение грунтовок.

Применение наружного давления (прикатывание расплавленного порошка, действие центробежной силы) ускоряет деформацию частиц на подложке и содействует получению более ровненьких и высококачественных покрытий. Смачивание почти во всем определяет адгезионную крепкость покрытий. Максимум адгезии соответствует окончанию процесса сплавления частиц, при котором достигается предельная степень контакта полимера с подложкой. Тут адгезионная крепкость часто может служить аспектом оценки завершенности процесса образования покрытия.

Роль наружной среды. В практических критериях покрытия обычно сформировывают на воздухе. При всем этом вероятна термоокислительная деструкция полимеров; она протекает тем лучше, чем выше температура нагрева и длительнее процесс. Установлено, что при получении покрытий сплавлением частиц молекулярная масса нестабилизированного ПЭНД миниатюризируется примерно в 2 раза, полипропилена в 30-40 раз; характеристическая вязкость порошкового поливинилбутираля падает в 2-3 раза.

Воздушная среда неблагоприятно сказывается и на передаче теплоты слою порошкового материала, а отсюда, и на скорости формирования покрытий. Обозначенные недочеты в значимой степени устраняются, если средой служат водянистые теплоносители. В качестве последних применимы вещества, имеющие высочайшее поверхностное натяжение (более 40 мДж/м2) и плохо смачивающие частички порошковой краски (краевой угол смачивания не ниже 60). Отличные результаты дает применение жидкометаллического теплоносителя (сплава С-1) и нитрит-нитратной консистенции (сплава СС-4). В отдельных случаях могут быть использованы другие теплоносители силиконовые масла, роданиды щелочных металлов, высшие спирты и т.д. При использовании водянистых теплоносителей резко ускоряется процесс слияния частиц вследствие большей скорости теплопередачи и сразу понижается деструкция пленкообразователей из-за отсутствия контакта с воздухом. В особенности существенно ускоряется формирование покрытий из композиций на базе полифторолефинов и других теплостойких и образующих высоковязкие расплавы полимеров: длительность стадии сплавления частиц при всем этом миниатюризируется в 20-30 раз; сразу на 20-60 понижается температура формирования покрытий.

При применении водянистых теплоносителей облегчается получение покрытий на нетермостойких подложках (дерево, бумага, ткани), понижаются затраты энергии и улучшается качество покрытий.