Способ получения покрытия на металлических изделиях Советский патент 1978 года по МПК B05D1/34 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЯХ

Изобретение относится к химической технологии, в частности к технологии получения защитных покрытий из полимерных материалов. Полимерные покрытия являются эффективным методом защиты металлических деталей и оборудования от действия различных факторов: агрессивных жидких сред, кислорода, тепла, радиации и др. Перспективно использование полимерных покрытий из термопластичных (кристаллизующихся) полимеров. В большинстве случаев покрытия из термопластов получают плавлением полимеров на поверхности защищаемых изделий. Иногда применяют приклеивание листового или блочного полимерного материала к поверхности. При формировании покрытия из расплавов используют нанесение полимера на холодную или нагретую выще температуры плавления полимера поверхность изделий. Нагрев изделий обычно используют при формировании покрытий из порощков. Известен способ нанесения порошкообразных полимеров на поверхность металлических изделий, нагретых несколько выше температуры плавления полимера. Порошок находится в псевдоожиженном состоянии. Частицы полимера, соприкасаясь с горячей поверхностью, прилипают к поверхности 1. Покрытия получаются тем толще, чем выше теплоемкость изделия или его температура. Те.хнология-формирования покрытий на нагретых поверхностях имеет недостатки. Например, она неприменима для полимеров с высокой температурой перехода в низкотекучее состояние, близкой к температуре деструкции. Примером может служить фторопласт-3. Для него температура потери прочности составляет 265- 275°С, а разложения - около 300°С. При нанесении покрытий из фторопласта-3 температура покрываемой детали должна находиться в интервале температур 265-300°С. Учитывая, что в момент нанесения полимера деталь охлаждается, обеспечить такой тепловой режим практически невозможно. Независимо от способа предварительного нагрева изделия создать постоянную температуру на поверхности чрезвычайно трудно. В связи с неравномерным нагревом изделия покрытие на различных участках поверхности формируется при разных температурах. В результате получаются разнотолщинные покрытия. Это ракже недостаток метода получения покрытий на нагретых изделиях. В настоящее тзремя не существует технологически простого метода одновременного нанесения полимера на поверхность сложных: и громоздких изделий. Обычно в этих случаях применяют последовательное нанесение полимера, например, методом распыления на предварительно нагретую покрываемую поверхность В процессе нанесения полимера изделие охлаждается и покрытие на различных участках поверхности формируется при разных температурах. Получаемое покрытие, как и в случае предварительного нагрева, имеет неодинаковую толщину.

Таким образом, при нанесении покрытий на нагретую поверхность изделия основную трудность составляет поддержание, на покрывае.мой поверхности необходимой температуры.

Это практически исключается при нанесении полимера на холодную (например при комнатной температуре) поверхность изделий. Оплавление покрытий в данном случае происходят в термошкафах. Режим оплавления покрытий можно поддерживать постоянным с достаточно высокой точностью. Так, например, выпускаемые отечественной промышленностью печи типа СПОЛ обеспечивают .±5°С. Обычно такой разброс температур устраивает производственников.

При нанесении покрытий на нагретую поверхность изделий в основном используется суспензионный метод. Суспензии представляют собой взвеси мелкодисперсных полимеров & органических жидкостях. Примером может служить суспензия пентапласта, состояш,ая из измельченного твердого полимера и дисперсион ной среды 2. В качестве дисперсионной среды используют органические веш,ества с температурой кипения не выше 150°С, выбранные из группы, содержапдей низшие спирты, или низшие кетоны, или смеси. Для фторопласта-3 в качестве дисперсионной среды используют спиртобензольную смесь или спирт, для каучуков - воду. Обш,им для дисперсионной среды является ее инертность по отношению к даспергируемому полимеру. Суспензию приготавливают диспергированием предварительно подготовленного порошкообразного полимера в дисперсионной среде. Для образования устойчивой суспензии в дисперсионную среду добавляют поверхностно-активнью вешества.

Покрытия из суспензий получают следующим образом.

Па поверхность .изделия любым известным методом (пневматическое распыление, распыление под высоким давлением, распыление в электростатическом поле, аэрозольное распыление, электроосаждение, струйный облив, окунание, налив, на валках, в барабанах, кистью и др.) наносят слой суспензии, которую затем сушат при низких температурах до побеления. После высушивания покрытия помещают в термошкаф для оплавления полимера. Суспензионный метод позволяет получать покрытия из всех полимерных материалов, находящихся в обычных условиях в твердом состоянии. Для каждого твердого полимера можно подобрать дисперсионную среду, в которой он

не растворяется. Основным недостатком суспензионного метода является то, что он не позволяет при одноразовом нанесении полимера получать покрытия толще 20 мкм. Так, при нанесении покрытия из фторопласта-3, фторопласта-4Д толщина одного слоя покрытия находится в пределах 8-12 мкм. Для антикоррозионной защиты требуется покрытие с общей толщиной 0,3-0,5 мм. Эта толщина может быть достигнута путем многократного нанесения суспензии с последующим формированием каждого слоя. При такой технологии процесс получения покрытий занимает много времени. Так, общее время, затрачиваемое на получение антикоррозионного покрытия на суспензии пентапласта, составляет 15-20 ч 3. В этих условиях возможна также значительная деструкция полимерного материала, ухудщающая свойства покрытий.

Следовательно, суспензии, полученные диспергированием порошкообразного полимера в

0 инертной по отнощению к данному полимеру органической жидкости, имеют один недостаток - низкую скорость осаждения полимера при получении покрытий.

Для повыщения эффективности осаждения

5 полимера из суспензий необходимо разработать такой способ, получения суспензии, чтобы при ее одноразовом нанесении на нагретую поверхность изделия получить покрытия толщиной 0,3-0,5 мк.м.

При подборе дисперсионной среды (раство-0ра полимера) необходимо следить за тем, чтобы растворитель был инертны.м по отношению к диспергируемому полимеру, а раствор полимера при высушивании растворителя образовывал пленку. Необходимая вязкость дисперсионной среды регулируется концентрацией раствора и содержанием в дисперсионной среде порощкообразного полимера.

Паиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения

0 покрытия на металлических изделиях нанесением на них композиции из раствора полимера - полиизобутилена битумного ряда в бензине, содержащем порощкообразную добавкуокись цинка или каолин, с последующей термо5 обработкой 4.

Цель изобретения - повышение эффективности способа, позволяющее.получать покрытия толщиной до 1 мм.

Это достигается те.м, что в качестве добавки используют полиэтилен или пентапласт, а в качестве раствора полимера - 10%-ный раствор поливинилбутираля в этиловом спирте или 10%-ный раствор пентапласта в циклогексаноне.

5 Осуществляют предложенный способ следующим образом.

Суспензию получают диспергированием полимера в дисперсионной среде в лабораторном смесителе. Покрытия наносят кистью. В качест- ве известных суспензий используют спиртовую суспензию пентапласта и водную суспензию полиэти.чена. Для получения суспензий по предложенному способу используют растворы пентапласта и поливинилбутираля. В качестве растворителя для пентапласта применяют циклогексанон, для поливинилбутираля - этиловый спирт. После нанесения суспензии на поверхность изделий ее высушивают до побеления поверхностного слоя, а затем оплавляют.

При использовании предложенной суспензии можно получать покрытия толщиной до 1 мм.

Это достигается благодаря тому, что при высушивании растворенный полимер образует пленку, которая скрепляет диспергируемый порошок полимера и удерживает его на поверхности покрываемого изделия. При использовании известны.х суспензий, наносимых толстым слоем на поверхность изделий, полимер при высушивании дисперсионной среды осыпается. В результате получается дефектное покрытие. Осыпания полимера частично можно избежать при неполном высушивании дисперсионной среды. Однако в этом случае на покрытии при его оплавлении образуются наплывы и подтеки. Таким образом, основным достоинством предлагаемой суспензии является возможность полного удаления жидкой дисперсионной среды при ее высушивании. Растворенный полимер может использоваться не только как скрепляющий агент, но и для модификации свойств диспергируемого порошкообразного полимера. Подбирая тип растворяемого полимера и его

концентрацию, можно в широких предел; х- изменять адгезионные (прочность сцепления и другие физико-механические свойства покрытий.

Формула изобретения

Способ получения покрытия на металлических изделиях нанесением на них композиции из раствора полимера в органическом растворителе, содержащем порошкообразную добавку с последующей термообработкой, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности способа, в качестве добавки используют полиэтилен или пентапласт, а в качестве раствора полимера используют 10%-ный раствор поливинилбутираля в этиловом спирте или

10°/о-ный раствор пентапласта в циклогексаноне.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

4.Патент ФРГ №. 885765, кл. 22 i 1, 1963.