ПОКРЫТИЯ ЦЕЛЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Противообледенительные покрытия. К ним относятся покры­тия с низкой адгезией ко льду или низкой температурой льдообразо­вания. Последний вариант покрытий возможен при применении кра­сок с наполнителями — антифризами. Краски подбирают таким об­разом, чтобы пленкообразователь, будучи нерастворимым в воде, не препятствовал диффузионному обмену антифризов (в основном, хло­риды одно — и двухвалентных металлов) и воды. Концентрация анти­фризов берется предельно высокой. В зависимости от типа антифри­за и степени его капсуляции пленкообразователем температура обра­зования льда понижается на десятки градусов.

Покрытия с низкой адгезией ко льду получают с применением пленкообразователей, обладающих низкой поверхностной энергией. Они не препятствуют льдообразованию, однако, вследствие низких значений критического поверхностного натяжения, не смачиваются или плохо смачиваются водой и поэтому слабо адгезируют со льдом.

Имеется два варианта получения таких покрытий, основанных на едином принципе: 1) применение лакокрасочных материалов на пленкообразователях, обладающих низкой поверхностной энергией, и 2) гидрофобизация обычных (не водоотталкивающих) покрытий.

Прочность сцепления льда с покрытием является функцией поверхностной энергии и соответственно критического поверх­ностного натяжения материала пленки (рис. 4.16). Наиболее низкие

800 г ^ Рис. 4.16. Зависимость адгезионной проч­

600

подпись: 600Ности льда от критического поверхност­ного натяжения материала пленки

400

подпись: 400

200

подпись: 200

50 75

А, мДж/м2

подпись: 50 75
а, мдж/м2

25

подпись: 25Значения поверхностной энергии (ме­нее 30 мДж/м ) имеют фторуглерод — ные полимеры, кремнийорганические полимеры и олигомеры, гюлиолефины (полиэтилен, полипропилен, парафин) (табл. 4.2).

При использовании этих и подоб­ных им пленкообразователей образу­ются покрытия, не смачиваемые или плохо смачиваемые водой (краевой угол смачивания 0 равен 80-95°) и обладающие низким сцеплением со льдом.

Значительные возможности для получения водоотталкивающих покрытий дает принцип использования расслаивающихся компози­ций растворного или эмульсионного типа, когда при формировании покрытий система в результате несовместимости компонентов или кристаллизации одного из них разделяется послойно. Верхний слой обязательно должен содержать низкоэнергетическую составляющую покрытия. Такие покрытия с 0 более 100° образуют, в частности, эпок­сидно-фторопластовые лаки и эмали, водоразбавляемые композиции

Таблица 4.2

Адгезия льда при -15 °С к полимерам с различными значениями критического поверхностного натяжения (по данным А. В. Панюшкина)

Полимер

Акр, мДж/м2

Краевой угол смачивания 0, градусы

АУ кПа

Политетрафторэтилен

18,5

97

12

Политрифторхлорэтилен

22

94

15

Поливинилиденфторид

25

90

20

Полиорганосилоксан

22

93

18

Парафин

25

91

30

Полипропилен

29

85

100

Полиэтилен

31

82

170

Полистирол

33

73

220

Поливинилхлорид

40

60

350

Полиметилметакрилат

39

61

450

Эпоксиполимеры

44

56

520

Полиамиды

61

20

920

С наполнителем порошком фторопластов, наносимые способом элек­троосаждения. Гидрофобизацию покрытий могут вызвать и другие специально подобранные компоненты лакокрасочных составов — от — вердители, пигменты (в первую очередь, органические), пластифика­торы.

Другой эффективный способ получения несмачиваемых водой по­крытий — их поверхностная гидрофобизация. Наибольшее распростра­нение из гидрофобизаторов получили кремнийорганические жидкости (ГКЖ-94, АМГ-9, ВМС-1000), мыла поливалентных металлов, перфто — рированные жидкости. Ими обрабатывают поверхности покрытия, применяя гидрофобизаторы в жидком или парообразном состоянии.

При поверхностной обработке полиалкилсиланами покрытий, со­держащих гидроксильные группы, протекает следующая реакция, приводящая к понижению их гидрофильности:

TOC o "1-5" h z Я И И

I I I

И—Б1СЬ И—51С12 К-^СЬ, —51—0—51—0—51—

III

ОН ОН ОН ООО

I I I +н2о I I I

_ттр|

Покрытие Покрытие

Возможно взаимодействие и по другим группам. Краевой угол смачивания покрытий водой резко возрастает: при использовании кремнийорганических гидрофобизаторов он достигает 88-106°, пер­форированных — 150-155°.

Разработана технология получения гидрофобных покрытий с низ­кой (10-30 кПа) адгезией ко льду на основе эпоксидных и виниловых пленкообразователей (эмали ЭП-439П, ЭП-437, ХС-527, ХС-1168) ор­ганосиликатных покрытий — ОС-56-22 и др. Адгезия льда к покры­тию из ОС-56-22 составляет 40-70 кПа, тогда как адгезия к металли­ческой поверхности достигает 1,0-1,2 МПа.

11ротивообледенительные покрытия находят применение при за­щите судов, самолетов, строительных конструкций (фундаменты, сваи), при эксплуатации морозильного оборудования. Вследствие малой адгезии и пониженной прочности эффективность скалывания льда на обледеневших судах с такими покрытиями возрастает в 1,5-2,5 раза. Уменьшение смерзания строительных конструкций с грунтом (удельное сопротивление на сдвиг бетона и стали при использовании таких покрытий снижается в 1,5-2 раза) приводит к устранению их вспучивания под действием возникающих касательных напряжений.

Антиадгезионные покрытия повышенной термостойкости, Из­вестные под названием "антипригарные", получили особенно широ­кое применение в пищевой промышленности и кондитерском про­изводстве, при выпечке хлеба, хлебобулочных изделий, при разделке теста, а также при изготовлении предметов домашнего обихода (ско­вороды, кастрюли, формы для выпечки хлеба и др.).

Главные требования к таким покрытиям:

1) высокая и стабильная адгезия к субстратам (в основном, к ме­таллам);

2) низкое сцепление с изготовляемыми пищевыми продуктами;

3) термическая устойчивость (в пределах температур до 260 °С и нередко выше).

Кроме того, они должны удовлетворять санитарным нормам по токсикологии и безопасности.

Для получения таких покрытий нашли применение в основном составы на основе фторсодержащих и кремнийорганических мате­риалов и силоксановых каучуков. Используют как жидкие материа­лы растворного и дисперсионного типа, так и порошковые, непиг — ментированные и пигментированные с применением термостойких пигментов и наполнителей.

Высокая и стабильная адгезия к металлам достигается тщатель­ной подготовкой поверхности — дробеструйной очисткой и после­дующей гидрофобизацией силанами, аминосиланами, фторирован­ными или титанорганическими соединениями. После нанесения ла­кокрасочных материалов покрытия формируют или отверждают при нагревании, в основном в присутствии соответствующих отвердите — лей и катализаторов.

В зависимости от вида изготовляемой пищевой продукции при­меняют разные антипригарные составы. При защите металлических форм, предназначенных для выпечки хлеба, зарекомендовали себя составы на основе силоксановых каучуков (СКТН-1, СКТН-А), крем — нийорганические лаки (КО-919, К0-08), компаунд КЛТ. Металличе­ские листы и противни для выпечки хлебобулочных и других изде­лий, не требующих очень высоких температур нагрева, покрывают порошковыми составами на основе фторопластов (Ф-32Л, Ф-42Л), а также эпоксидно-фторлоновыми лаками. Изготовление покрытий на внутренней стороне сковородок для прожаривания пищевых про­дуктов требует применения специальных фторсополимеров — более термостойких и химически устойчивых. Новыми материалами для получения антипригарных покрытий являются кремнийорганиче — ские составы "Пента-133" и "Силапен".

Длительность эксплуатации покрытий во многом зависит от ка­чества подготовки поверхности металла, степени гидрофобности и термостабильности материала пленки. Нередко она достигает по — лугода непрерывного использования формы, после чего требуется восполнение покрытия. Применение антипригарных покрытий по­зволяет экономить пищевые масла (смазку), делает производство хлебобулочных изделий более производительным, удобным и эко­номичным.

Съемные покрытия. Съемные, или низкоадгезионные, покрытия применяют для временной защиты от загрязнения, механических и других повреждений металлических и пластмассовых изделий на период консервации, хранения, транспортировки и монтажа. Важная область применения таких покрытий — защита мест, не подлежащих химической обработке (травлению, химическому фрезерованию), а также нанесению гальванических и лакокрасочных покрытий. Съем­ные покрытия наносят как непосредственно на подложку, так и по­верх готовых лакокрасочных покрытий. Главное требование к таким покрытиям — способность независимо от срока хранения легко уда­ляться (сдираться) с поверхности изделия, не оставляя на ней каких — либо дефектов. Наиболее жесткие требования предъявляются к съем­ным покрытиям, предназначенным для предохранения лакокрасочных покрытий на лицевых поверхностях приборов и машин. После их удаления поверхность должна выглядеть как только что окрашенная.

Съемные покрытия получают из растворов, дисперсий и распла­вов пленкообразователей. Для их изготовления применяют полимер­ные пленкообразователи, плохо адгезирующие к различным субстра­там: растворимые и плавкие фторопласты, перхлорвинил, сополиме­ры винилхлорида, полистирол, этицеллюлозу, сополимеры этилена с пропиленом, атактический полипропилен, синтетические каучуки (полихлоропреновый, полиакрилонитрильный, бутадиенстирольный) и др. Одновременно в состав композиций вводят антиадгезивы — пластификаторы, воски, парафин, минеральные и силиконовые мас­ла, амиды жирных кислот и др. Компонентами покрытий, наноси­мых на поверхность металлов, также служат ингибиторы коррозии, например Акор-1 (нитрованное минеральное масло), МСДА-11 (соль дициклогексил-амина и жирных кислот), хромат гуанидина. Съем­ные покрытия наносят толстыми слоями от 100 до 800 мкм. Их уда­ляют с поверхности механическим путем. Большинство покрытий (кроме латексных) обратимо и может повторно перерабатываться после снятия с поверхности в исходные лакокрасочные материалы.

Разработана и выпускается серия лакокрасочных материалов, об­разующих съемные покрытия: на виниловых полимерах и сополиме­рах (лаки ХС-567 и ХС-596, эмаль ХВ-114, состав ХВ-036), на фторсо — полимерах и эфирах целлюлозы (составы ФГ1-5, ФП-6, ЗИПУ, АБЦУ, АЦЗК), воднодисперсионные составы "Карболатс", "Нитролатс" и др.

Их применяют избирательно но черным и цветным металлам, пла­стмассе (гетинакс), резине или наносят поверх лакокрасочных по­крытий. Составы ИС-КЧ-51 и ИС-ВА зарекомендовали себя при за­щите мест, не подлежащих окрашиванию.

При комнатной температуре низкая адгезионная прочность по­крытий сохраняется в течение нескольких лет.

Применяя разнородные некоалесцирующие материалы, можно получать многослойные послойно разделяемые покрытия. Это дос­тигается, например, путем чередования слоев эпоксидного (эмаль ЭП-574) или перхлорвинилового (эмаль ХВ-124) лакокрасочного материала и фторопластового лака (Ф-32л, Ф-42л). Один из приемов получения съемных покрытий заключается в их нанесении на про­межуточный слой низкоплавких не совмещающихся с полимером веществ. При нагревании покрытия вещество плавится, образуя на межфазной границе слой жидкости, при этом покрытие легко отде­ляется от подложки. Роль промежуточного слоя могут выполнять, например, парафин, а также органические и неорганические кри­сталлические вещества.

Применение съемных и послойно разделяемых покрытий — про­стой способ обновления окраски и дезактивации поверхности от ра­диоактивных и химических загрязнений.

Комментирование и размещение ссылок запрещено.

Комментарии закрыты.