Towaroznawstwo artykułów przemysłowych. Wykład 12 Farby i lakiery

Transkrypt

1 Towaroznawstwo artykułów przemysłowych Wykład 12 Farby i lakiery

2 Wiadomości ogólne Tradycyjnie rozróżnia się powłoki: metalowe konwersyjne nieorganiczne organiczne

3 Powłoki metalowe Katodowe: Cu, Ni, Sn, Cr naniesione metale są bardziej elektrododatnie, niż stal) chronią mechanicznie, muszą być szczelne. Anodowe: Zn, Cd są bardziej elektroujemne elektrochemicznie, niż stal. Chronią mechanicznie i elektrochemicznie. Powłoki metalowe nanoszone są elektrochemicznie (galwanicznie), metodą ogniową, chemicznie, natryskowo lub przez napylanie w próżni.

4 Powłoki galwaniczne Ochronne mające za zadanie wyłącznie ochronę metalu podłoża przed korozją, Dekoracyjne nakładane dla poprawy wyglądu zewnętrznego powierzchni (barwa, połysk, gładkość), Ochronno dekoracyjne stosowane jako ochrona przed korozją z jednoczesnym nadaniem i zachowaniem własności dekoracyjnych powierzchni metalu podłoża, Techniczne (funkcjonalne) stosowane w celu uzyskania określonych własności fizycznych lub technologicznych powierzchni, np. zwiększenie odporności na ścieranie, zmiana współczynnika tarcia, poprawa własności elektrycznych powierzchni, poprawa zdolności łączenia przez lutowanie, zmiana wymiarów pokrywanych części, regeneracja zużytych powierzchni, uzyskanie zwiększonego stopnia odbicia i połysku powierzchni, zabezpieczenie określonych powierzchni w czasie wykonywania innych procesów obróbki powierzchniowej oraz uzyskiwania grubych warstw w galwanoplastyce.

5 Oznaczenia powłok galwanicznych Podział i oznaczenia powłok galwanicznych i konwersyjnych podano w PN 73/H Zgodnie z tą normą oznaczenie powłoki podawane w dokumentacji powinno zawierać symbol metalu podłoża symbol rodzaju powłoki (sposób nakładania) oznaczenie metalu powłoki grubość powłoki lub poszczególnych warstw w powłoce (µm) podaną bezpośrednio po symbolu metalu stanowiącego powłokę lub warstwą pośrednią w powłoce symbol literowy oznaczający sposób wykończenia powierzchni powłoki oznaczenie rodzaju powłoki konwersyjnej wytworzonej dodatkowo na powłoce metalowej

6 Powłoki konwersyjne Nanoszone metodą elektrochemiczną lub chemiczną Do grupy powłok konwersyjnych zalicza się powłoki: fosforanowe, powstające w wyniku zanurzenia metalu w wodnym roztworze zawierającym jednopodstawiony fosforan metalu na II stopniu utlenienia i nadmiar kwasu fosforowego(v), chromianowe, wobec Ag, Al, Cd, Cu, Mg, Zn stosowane głównie w celu zwiększenia odporności korozyjnej oraz przyczepności metalu, zmniejszenia podatności powierzchni na tworzenie się na nich odcisków palców, oraz dla uzyskania efektów barwnych lub dekoracyjnych. tlenkowe, na Al (oksydowanie anodowe) i uszczelnianie, polegające na wygrzewaniu oksydowanego aluminium, w ciągu ok. 1 godziny, w wodzie destylowanej, w temperaturze od 96 do 98 O C. Zabieg ten powoduje powstawanie hydratów Al 2 O 3, które zasklepiają pory. szczawianowe uzyskane w roztworach kwasu szczawiowego, na stale dla ułatwienia obróbki plastycznej na zimno.

7 Powłoki nieorganiczne Emalie nieorganiczne: szkliste masy powstające wskutek stopienia surowca ceramicznego (glina) i materiałów schudzających (piasek, kreda) z topnikami (boraks, soda). Służą do pokrywania powierzchni metali w celach ochrony przed korozją oraz zdobniczych. Dawniej: szmelc, smalc technika zdobienia wyrobów metalowych, najczęściej złotych lub miedzianych, za pomocą szklistych powłok składających się z mieszaniny sproszkowanych minerałów oraz topników z dodatkiem pigmentów, stopionej w temperaturze ok C w specjalnym piecu.

8 Powłoki organiczne Spoiwo Składniki Postać fizyczna Warunki schnięcia Właściwości powłok Zastosowania Olejne pokostowe Olej lniany Olej zagęszczony Na powietrzu godz. Dobra przyczepność i elastyczność Farby podkładowe i na drewno Olejnożywiczne Oleje schnące + żywice Fe Fo lub Me Fo Mieszaniny rozcieńczon e benzyną Na powietrzu godz. Zależnie od składu twardość i połysk za cenę elastyczności i przyczepności Emalie do zastosowań wewnętrznych i zewnętrznych Ftalowe modyfik. olejami (alkidowe) Oleje i żywice alkidowe Roztwór Na powietrzu godz. Wysoki połysk, elastyczność i przyczepność Podkładowe, antykorozyjne, nawierzchniowe odporne na warunki atm. Ftalowoaminowe Żyw. alkid. + modyfik. żyw. moczn. melaminowe Mieszaniny r rów obu grup W piecu 120 C, min. lub utwardz.kw. Duża odp. chemiczna i termiczna Emalie syntet. piecowe o dużych walorach estet.

9 Powłoki organiczne, cd. Spoiwo Składniki Postać fizyczna Warunki schnięcia Właściwości powłok Zastosowania Kreodurowe Żywice Fe Fo modyfikowa ne olejami R ry w rozpuszczal nikach + żywice W piecu C, min. Twarde, elastyczne, odporne chemicznie Podkłady i emalie antykorozyjne odporne chem. Poliwinylowe, chlorokauczkowe PVC chlorowane, chlorokauczuk R ry w rozp. + alkidy lub inne subst. zmiękcz. Na powietrzu 15 min. 4 godz. Twarde powłoki szybkoschnące pleśnio i chemoodporne Podkł. i emalie antykorozyjne odporne na wodę, kwasy i zasady Epoksydowe Żywice epoksydowe lub epoksyestrowe Roztwory żywic i modyfikatorów Pod wpł. utwardzaczy do 2 h lub w piecu 120 C, min. Przyczepne, twarde powłoki dekoracyjne Podkłady i emalie Nitrocelulozowe Różne nitrocelulozy R ry w estrach lub ketonach Na powietrzu do 60 min. Twarde szybkoschnące powłoki dekoracyjne Powłoki benzynoodporne i na skórę

10 Powłoki organiczne, cd. Spoiwo Składniki Postać fizyczna Warunki schnięcia Właściwości powłok Zastosowania Akrylowe i metakrylo we Żywice akrylowe R ry w estrach, ketonach, Termoplast. do 60 min. utwardz. w piecu C 0,5 3,5 godz. Przyczepne, odporne na światło Farby na stal lub metale lekkie, niezółknące, do tworzyw i szkła Ftalowestyrenowane Żywica alkidowa polimeryzowana ze styrenem R r żywicy Na powietrzu 60 min. w piecu C min. Twarde szybkoschnące, piecowe elastyczne Do maszyn rolniczych, młotkowe, dekoracyjne Emulsyjne Poli(octan winylu) kopolimery styrenowoakrylowe Wodorozcieńczalne Na powietrzu 4 godz. Porowate, dobre właściwości dekoracyjne Do tynków, murów Proszkowe Poliestry, epoksydy Brak W piecu C min. Błyszczące do matowych Metale powlekanie elektrostat.

11 Oleje schnące Oleje lniany, tungowy Olej Nasycone Olejowy Linolowy Linolenowy Lniany Tungowy 5,5 4,0 8,5 82* *ściślej kwas α eleostearynowy (ω 5t,7t, 9c nienasycony) O OH O OH O OH O OH kwas stearynowy, C 18 9 kwas olejowy 9 6 kwas linolowy kwas α linolenowy R 1 ω 1 ω 1 ω O C H 2 C O O CH C H 2 O O C C O R R trans cis

12 Powłoki organiczne, składniki Substancje błonotwórcze: składniki spoiwa lakierowego, posiadający zdolność wysychania, dzięki czemu powstaje powłoka (błona) lakierowa. Może być pochodzenia naturalnego lub syntetycznego. Zestalenie się substancji błonotwórczej zachodzi wskutek: wyparowania rozpuszczalnika, reakcji chemicznej z innymi składnikami lakieru albo substancjami z otaczającego powietrza, oddziaływania z promieniowaniem UV lub podwyższenia temperatury. Właściwości substancji błonotwórczej wpływają w znacznym stopniu na cechy powłok lakierowych. Przykłady substancji błonotwórczej: olej lniany, żywice, lateksy.

13 Powłoki organiczne, składniki Pigment i napełniacze: substancje spełniające następujące funkcje: dekoracyjne nadanie odporności na działanie światła ograniczenie pęcznienia w wodzie (wobec pary wodnej) i w rozpuszczalnikach, pasywacja powierzchni metalu (minia), ochrona elektrochemiczna (pył cynkowy), zobojętnianie czynników kwaśnych (pigmenty zasadowe), zwiększenie twardości i odporności na zarysowanie.

14 Powłoki organiczne, składniki Rozpuszczalniki i rozcieńczalniki: produkty ciekłe o możliwie niskiej temperaturze wrzenia i małym cieple parowania. Nie wchodzą one w skład powłok. Regulują sposób nanoszenia powłoki i jej jakość. Coraz częściej ciecze organiczne są eliminowane jako składniki powłok, na rzecz wody (farby emulsyjne, lub, ogólnie, wodorozcieńczalne) i farb bezrozpuszczalnikowych (np. farb proszkowych lub fotoczułych), utwardzanych po naniesieniu na substrat.

15 Powłoki organiczne, składniki Składniki modyfikujące i uszlachetniające: zapobiegające korzuszeniu, zwilżające, zagęszczające i tiksotropujące, poprawiające rozlewność (zapobiegają powstawaniu pęcherzyków powietrza, kraterów itp.), peptyzujące (zapobiegają galaretowaceniu), matujące (zmniejszają połysk), przeciwdziałające powstawaniu piany, bakterio, grzybo i owadobójcze, inne (nadające odporność na działanie UV, inhibitujące korozję itp.).

16 Połysk powłoki, a doznania człowieka Silny Rodzaj połysku Jedwabisty, połyskujący Matowy Właściwy pokryciom prześwitującym Nadaje powierzchni barwnej ognistość,dużą żywość barwy, wspaniałość i majestatyczność wyglądu, zdolność sprawiania wrażenia, że jest przepojona światłem żywość, lekkość, przeźroczystość, pogodny wygląd spokój, łagodność, powagę, nie wywołującą przygnębienia szklistość, chłód, spokój, przypominający nieruchomą taflę wody

17 Barwy Barwa Barwa Zasadnicza Uzupełniająca Zasadnicza Uzupełniająca Fioletowa Żółta Żółta Fioletowa Błękitna Niebieska Niebieskozielona Zielona Zielonożółta Żółtopomarańczowa Żółtopomarańczowa Pomarańczowoczerwona i czerwona Pomarańczowoczerwona Czerwonopurpurowa Purpurowofioletowa Żółtopomarańczowa Pomarańczowa Czerwona Błękitna i niebieska Niebieska Niebieskozielona Niebieskozielona

18 Specyficzne właściwości dekoracyjne powłoki marszczone (wrinkle finish) i krystaliczne powłoki młotkowe (enamel finish), powłoki z efektem skórki krokodylowej, powłoki odblaskowe (płatki aluminium lub perełki szklane o średnicy kilkudziesięciu μm), powłoki świecące (fosforescencyjne, fluorescencyjne, radioaktywne)

19 Warstwy powłoki lakierniczej Powłoki odporne na działanie warunków atmosferycznych zawierają do czterech typów warstw, ale w sumie może być kilkanaście, albo nawet kilkadziesiąt warstw powłoki. Typy warstw to: podkład szpachlówka emalia lakier

20

21

22 Metody nanoszenia powłok i uszczelnień Pędzlem i wałkiem Natryskiem pneumatycznym Hydrodynamiczne Elektrostatyczne Zanurzeniowe i fluidyzacyjne Elektroforetyczne Autoforetyczne Przez polewanie, rozlewanie Powlekanie na walcach

23 Nanoszenie powłok

24 Pistolet lakierniczy

25 Nanoszenie hydrodynamiczne Polega na nanoszeniu ciekłego materiału po jego rozpyleniu bez udziału sprężonego powietrza. Materiał spręża się do ciśnienia 8 24 MPa. Nanoszenie zanurzeniowe i fluidyzacyjne Przedmiot malowany zanurza się w materiale ciekłym. Odmiana fluidyzacyjne polega na zastosowaniu materiału stałego (sproszkowanego), zawieszonego w postaci złoża fluidalnego. Przedmiot malowany może być ogrzany.

26 Malowanie elektrostatyczne. Farby proszkowe Farby proszkowe: Termoutwardzalne substancje, służące do malowania proszkowego. Skład farby to żywica, pigmenty i wypełniacze. Jako podstawowy składnik stosuje się żywice epoksydowe (na farby wewnętrzne), żywice poliestrowe (na farby zewnętrzne narażone na czynniki atmosferyczne), poliuretany i silikony (farby do pracy w temperaturach do 600 C). Stosuje się również mieszanki poliestrowoepoksydowe. Środki pomocnicze decydują o takich cechach farby jak rozlewność roztopionej farby, odgazowanie zapobieganie tworzeniu pęcherzyków gazu, łatwość elektryzowania się w urządzeniach elektrokinetycznych (tribo), struktura powierzchni farby, odporność na korozję farb podkładowych, łatwość fluidyzacji. Po pomalowaniu farbą proszkową malowane elementy są nagrzewane, w rezultacie czego farba proszkowa ulega stopieniu, w wyniku czego na jego powierzchni powstaje jednolity film polimeru.

27 Proces wytwarzania farb proszkowych

28 Pistolet z ładowaniem koronowym wewnętrznym proszek przeciwelektroda rozpraszacz proszku

29 Malowany element musi być uziemiony

30 Nanoszenie elektroforetyczne Autoforeza: nanoszenie warstwy w wyniku reakcji podłoża metalowego z roztworem polimeru.