SU611689A1

SU611689A1 - Method of obtaining coatings on metallic articles

Info

Publication number: SU611689A1
Application number: SU762327250A
Authority: SU
Inventors: Николай Иванович Егоренко; Дмитрий Григорьевич Лин; Евгений Николаевич Соколов
Original assignee: Институт Механики Металлополимерных Систем Ан Белорусской Сср
Priority date: 1976-02-17
Filing date: 1976-02-17
Publication date: 1978-06-25

Description

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЯХ(54) METHOD FOR PRODUCING COATING ON METAL PRODUCTS

Изобретение относитс к химической технологии , в частности к технологии получени защитных покрытий из полимерных материалов. Полимерные покрыти вл ютс эффективным методом защиты металлических деталей и оборудовани от действи различных факторов: агрессивных жидких сред, кислорода, тепла , радиации и др. Перспективно использование полимерных покрытий из термопластичных (кристаллизующихс ) полимеров. В большинстве случаев покрыти из термопластов получают плавлением полимеров на поверхности защищаемых изделий. Иногда примен ют приклеивание листового или блочного полимерного материала к поверхности. При формировании покрыти из расплавов используют нанесение полимера на холодную или нагретую выще температуры плавлени полимера поверхность изделий. Нагрев изделий обычно используют при формировании покрытий из порощков. Известен способ нанесени порошкообразных полимеров на поверхность металлических изделий, нагретых несколько выше температуры плавлени полимера. Порошок находитс в псевдоожиженном состо нии. Частицы полимера, соприкаса сь с гор чей поверхностью , прилипают к поверхности 1. Покрыти получаютс тем толще, чем выше теплоемкость издели или его температура. Те.хнологи -формировани покрытий на нагретых поверхност х имеет недостатки. Например, она неприменима дл полимеров с высокой температурой перехода в низкотекучее состо ние, близкой к температуре деструкции. Примером может служить фторопласт-3. Дл него температура потери прочности составл ет 265- 275°С, а разложени - около 300°С. При нанесении покрытий из фторопласта-3 температура покрываемой детали должна находитьс в интервале температур 265-300°С. Учитыва , что в момент нанесени полимера деталь охлаждаетс , обеспечить такой тепловой режим практически невозможно. Независимо от способа предварительного нагрева издели создать посто нную температуру на поверхности чрезвычайно трудно. В св зи с неравномерным нагревом издели покрытие на различных участках поверхности формируетс при разных температурах . В результате получаютс разнотолщинные покрыти . Это ракже недостаток метода получени покрытий на нагретых издели х . В насто щее тзрем не существует технологически простого метода одновременного нанесени полимера на поверхность сложных: и громоздких изделий. Обычно в этих случа х примен ют последовательное нанесение полимера , например, методом распылени на предварительно нагретую покрываемую поверхность В процессе нанесени полимера изделие охлаждаетс и покрытие на различных участках поверхности формируетс при разных температурах . Получаемое покрытие, как и в случае предварительного нагрева, имеет неодинаковую толщину.The invention relates to chemical technology, in particular, to the technology of producing protective coatings from polymeric materials. Polymer coatings are an effective method of protecting metal parts and equipment from various factors: corrosive liquids, oxygen, heat, radiation, etc. The use of polymer coatings from thermoplastic (crystallizing) polymers is promising. In most cases, thermoplastic coatings are obtained by melting polymers on the surface of the protected items. Sometimes gluing of sheet or block polymeric material to the surface is used. When forming a coating from melts, the application of polymer to cold or heated surfaces above the melting point of the polymer is used. Heating products are usually used in the formation of coatings of powders. There is a known method for applying powdered polymers to the surface of metal products heated slightly above the melting point of the polymer. The powder is in a fluidized state. Polymer particles, in contact with a hot surface, adhere to the surface 1. The coatings are thicker, the higher the heat capacity of the product or its temperature. Technologists — the formation of coatings on heated surfaces has drawbacks. For example, it is not applicable to polymers with a high transition temperature to a low-flow state close to the degradation temperature. An example is fluoroplast-3. For it, the temperature of loss of strength is 265-275 ° C, and decomposition is about 300 ° C. When coating with fluoroplastic-3, the temperature of the part to be coated should be in the temperature range of 265-300 ° C. Considering that at the moment of application of the polymer, the part is cooled, it is almost impossible to provide such a thermal mode. Regardless of the way the product is preheated, creating a constant surface temperature is extremely difficult. In connection with the uneven heating of the product, the coating on different parts of the surface is formed at different temperatures. As a result, coatings of different thicknesses are obtained. This is also a disadvantage of the method of obtaining coatings on heated products. At present, there is no technologically simple method for simultaneously applying polymer to the surface of complex: and bulky products. Typically, in these cases, sequential polymer deposition is used, for example, by spraying onto a preheated coated surface. During the polymer deposition process, the product is cooled and the coating on different surface areas is formed at different temperatures. The resulting coating, as in the case of preheating, has an unequal thickness.

Таким образом, при нанесении покрытий на нагретую поверхность издели основную трудность составл ет поддержание, на покрывае .мой поверхности необходимой температуры.Thus, when applying coatings on the heated surface of the product, the main difficulty is to maintain the required temperature on my surface.

Это практически исключаетс при нанесении полимера на холодную (например при комнатной температуре) поверхность изделий. Оплавление покрытий в данном случае происход т в термошкафах. Режим оплавлени покрытий можно поддерживать посто нным с достаточно высокой точностью. Так, например, выпускаемые отечественной промышленностью печи типа СПОЛ обеспечивают .±5°С. Обычно такой разброс температур устраивает производственников .This is practically eliminated when the polymer is applied on a cold (for example, at room temperature) surface of the products. The melting of coatings in this case occurs in the heating cabinets. The coating melting mode can be kept constant with sufficiently high accuracy. For example, SPOL type furnaces produced by domestic industry provide ± 5 ° С. Typically, this temperature variation suits the production workers.

При нанесении покрытий на нагретую поверхность изделий в основном используетс суспензионный метод. Суспензии представл ют собой взвеси мелкодисперсных полимеров & органических жидкост х. Примером может служить суспензи пентапласта, состо ш,а из измельченного твердого полимера и дисперсион ной среды 2. В качестве дисперсионной среды используют органические веш,ества с температурой кипени не выше 150°С, выбранные из группы, содержапдей низшие спирты, или низшие кетоны, или смеси. Дл фторопласта-3 в качестве дисперсионной среды используют спиртобензольную смесь или спирт, дл каучуков - воду. Обш,им дл дисперсионной среды вл етс ее инертность по отношению к даспергируемому полимеру. Суспензию приготавливают диспергированием предварительно подготовленного порошкообразного полимера в дисперсионной среде. Дл образовани устойчивой суспензии в дисперсионную среду добавл ют поверхностно-активнью вешества.When coating on the heated surface of the products, the suspension method is mainly used. Suspensions are suspensions of finely divided polymers & organic liquids An example is a suspension of pentaplast, consisting of crushed solid polymer and dispersion medium 2. Organic substances, boiling point not higher than 150 ° C, selected from the group containing lower alcohols or lower ketones, are used as the dispersion medium. or mixtures. For fluoroplast-3, an alcohol-benzene mixture or alcohol is used as a dispersion medium, and water is used for rubbers. Generally, it is for the dispersion medium that it is inert with respect to the dispersed polymer. The suspension is prepared by dispersing a previously prepared powdered polymer in a dispersion medium. To form a stable suspension, a surface-active substance is added to the dispersion medium.

Покрыти из суспензий получают следующим образом.Suspension coatings were prepared as follows.

Па поверхность .издели 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.) нанос т слой суспензии, которую затем сушат при низких температурах до побелени . После высушивани покрыти помещают в термошкаф дл оплавлени полимера. Суспензионный метод позвол ет получать покрыти из всех полимерных материалов, наход щихс в обычных услови х в твердом состо нии . Дл каждого твердого полимера можно подобрать дисперсионную среду, в которой онPasted on the surface by any known method (pneumatic spraying, high pressure spraying, electrostatic spraying, aerosol spraying, electroplating, jetting, dipping, pouring, rolls, drums, brushes, etc.) applied a layer of suspension, which then dried at low temperatures until whitening. After drying, the coating is placed in a heat chamber to reflow the polymer. The suspension method makes it possible to obtain coatings from all polymeric materials that are in the usual conditions in the solid state. For each solid polymer, it is possible to choose a dispersion medium in which it

не раствор етс . Основным недостатком суспензионного метода вл етс то, что он не позвол ет при одноразовом нанесении полимера получать покрыти толще 20 мкм. Так, при нанесении покрыти из фторопласта-3, фторопласта-4Д толщина одного сло покрыти находитс в пределах 8-12 мкм. Дл антикоррозионной защиты требуетс покрытие с общей толщиной 0,3-0,5 мм. Эта толщина может быть достигнута путем многократного нанесени суспензии с последующим формированием каждого сло . При такой технологии процесс получени покрытий занимает много времени . Так, общее врем , затрачиваемое на получение антикоррозионного покрыти на суспензии пентапласта, составл ет 15-20 ч 3. В этих услови х возможна также значительна деструкци полимерного материала, ухудщающа свойства покрытий.does not dissolve. The main disadvantage of the suspension method is that it does not allow for a single coating of the polymer to produce coatings thicker than 20 microns. So, when applying the coating of fluoroplast-3, fluoroplast-4D, the thickness of one coating layer is in the range of 8-12 microns. A coating with a total thickness of 0.3-0.5 mm is required for corrosion protection. This thickness can be achieved by repeatedly applying a slurry followed by the formation of each layer. With this technology, the process of obtaining coatings takes a long time. Thus, the total time spent on obtaining an anticorrosion coating on a suspension of pentaplast is 15–20 hours. Under these conditions, significant destruction of the polymeric material is also possible, which degrades the properties of the coatings.

Следовательно, суспензии, полученные диспергированием порошкообразного полимера вTherefore, suspensions obtained by dispersing powdered polymer in

0 инертной по отнощению к данному полимеру органической жидкости, имеют один недостаток - низкую скорость осаждени полимера при получении покрытий.Inert organic liquids with respect to this polymer have one drawback — low polymer deposition rates in the preparation of coatings.

Дл повыщени эффективности осаждени To increase deposition efficiency

5 полимера из суспензий необходимо разработать такой способ, получени суспензии, чтобы при ее одноразовом нанесении на нагретую поверхность издели получить покрыти толщиной 0,3-0,5 мк.м.5 of the polymer from suspensions, it is necessary to develop such a method of obtaining a suspension so that when it is applied once on the heated surface of the product, a coating with a thickness of 0.3-0.5 µm will be obtained.

При подборе дисперсионной среды (раство-0 ра полимера) необходимо следить за тем, чтобы растворитель был инертны.м по отношению к диспергируемому полимеру, а раствор полимера при высушивании растворител образовывал пленку. Необходима в зкость дисперсионной среды регулируетс концентрацией раствора и содержанием в дисперсионной среде порощкообразного полимера.When selecting a dispersion medium (polymer solution), it is necessary to ensure that the solvent is inert with respect to the polymer being dispersible, and that the polymer solution forms a film when the solvent is dried. The required viscosity of the dispersion medium is controlled by the concentration of the solution and the content of the powdered polymer in the dispersion medium.

Паиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ получени The closest to the described invention to the technical essence and the achieved result is the method of obtaining

0 покрыти на металлических издели х нанесением на них композиции из раствора полимера - полиизобутилена битумного р да в бензине , содержащем порощкообразную добавкуокись цинка или каолин, с последующей термо5 обработкой 4.0 coatings on metal products by applying to them a composition from a solution of a polymer — polyisobutylene of a bituminous series in gasoline containing powdered zinc oxide or kaolin additive, followed by heat treatment 4.

Цель изобретени - повышение эффективности способа, позвол ющее.получать покрыти толщиной до 1 мм.The purpose of the invention is to increase the efficiency of the method, which makes it possible to obtain coatings up to 1 mm thick.

Это достигаетс те.м, что в качестве добавки используют полиэтилен или пентапласт, а в качестве раствора полимера - 10%-ный раствор поливинилбутирал в этиловом спирте или 10%-ный раствор пентапласта в циклогексаноне .This is achieved by the fact that polyethylene or pentaplast is used as an additive, and a 10% solution of polyvinyl butyral in ethyl alcohol or a 10% solution of pentaplast in cyclohexanone is used as a polymer solution.

5 Осуществл ют предложенный способ следующим образом.5 Carry out the proposed method as follows.

Суспензию получают диспергированием полимера в дисперсионной среде в лабораторном смесителе. Покрыти нанос т кистью. В качест- ве известных суспензий используют спиртовую суспензию пентапласта и водную суспензию полиэти .чена. Дл получени суспензий по предложенному способу используют растворы пентапласта и поливинилбутирал . В качестве растворител дл пентапласта примен ют циклогексанон , дл поливинилбутирал - этиловый спирт. После нанесени суспензии на поверхность изделий ее высушивают до побелени поверхностного сло , а затем оплавл ют.Suspension is obtained by dispersing the polymer in a dispersion medium in a laboratory mixer. Coat with brush. As known suspensions, an alcoholic suspension of pentaplast and an aqueous suspension of polyethylene are used. To obtain suspensions according to the proposed method, pentaplast solutions and polyvinyl butyral are used. Cyclohexanone is used as a solvent for pentaplast, and ethyl alcohol for polyvinyl butyral. After the suspension is applied to the surface of the products, it is dried until the surface layer is whitened, and then melted.

При использовании предложенной суспензии можно получать покрыти толщиной до 1 мм.Using the proposed suspension, coatings up to 1 mm thick can be obtained.

Это достигаетс благодар тому, что при высушивании растворенный полимер образует пленку, котора скрепл ет диспергируемый порошок полимера и удерживает его на поверхности покрываемого издели . При использовании известны.х суспензий, наносимых толстым слоем на поверхность изделий, полимер при высушивании дисперсионной среды осыпаетс . В результате получаетс дефектное покрытие. Осыпани полимера частично можно избежать при неполном высушивании дисперсионной среды . Однако в этом случае на покрытии при его оплавлении образуютс наплывы и подтеки . Таким образом, основным достоинством предлагаемой суспензии вл етс возможность полного удалени жидкой дисперсионной среды при ее высушивании. Растворенный полимер может использоватьс не только как скрепл ющий агент, но и дл модификации свойств диспергируемого порошкообразного полимера. Подбира тип раствор емого полимера и егоThis is due to the fact that upon drying, the dissolved polymer forms a film that holds the dispersible polymer powder together and holds it on the surface of the article to be coated. When using known suspensions applied by a thick layer on the surface of products, the polymer crumbles when the dispersion medium is dried. The result is a defective coating. Scattering of the polymer can be partially avoided by incomplete drying of the dispersion medium. However, in this case, on the coating, when it is melted, sags and smudges form. Thus, the main advantage of the proposed suspension is the ability to completely remove the liquid dispersion medium when it is dried. The dissolved polymer can be used not only as a binding agent, but also to modify the properties of the dispersible powdered polymer. Selecting the type of polymer being dissolved and its

концентрацию, можно в широких предел; х- измен ть адгезионные (прочность сцеплени и другие физико-механические свойства покрытий .concentration, can be in wide limits; x - change adhesive (adhesion strength and other physicomechanical properties of coatings.

Claims

1. Yakovlev A.D., Zdor V.F., Kaplan V.I. Powder polymer materials and coatings based on them. “Chemistry, Leningrad Branch, 1971, p. 150-157.

2. USSR author's certificate number 228270, cl. C 08 L 71/02, 1968.

3. Results and prospects of scientific research in the field of processing of pentaplast and expanding the scope of its consumption. Sat Abstracts of 1 All-Union meeting. Cherkasy, 1975.

4. Patent FRG №. 885765, cl. 22 i 1, 1963.