ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЛЩИНЫ НАПЫЛЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ПОРОШКОВЫХ КРАСОК, ПОЛУЧЕННЫХ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИМ СПОСОБОМ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

МЕТАЛЛУРГИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

УДК 621.79

С.Н. Барабанов, Э.Т. Сефералиев, А.Р. Давыдова, Е.В. Барабанова

ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЛЩИНЫ НАПЫЛЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ПОРОШКОВЫХ КРАСОК, ПОЛУЧЕННЫХ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИМ СПОСОБОМ

Аннотация. Проведено исследование зависимости толщины покрытия от дистанции напыления, времени напыления и электрического напряжения.

Ключевые слова: полимерная порошковая краска, покрытие, толщина, электростатический способ

S.N. Barabanov, E.T. Seferaliyev, A.R. Davydova, E.V. Barabanova

INVESTIGATION OF THE THICKNESS OF POLYMER POWDER COATINGS APPLIED ELECTROSTATICALLY

Abstract. The article presents a research into dependence of the thickness of coatings on the spraying distance, spraying time, and electric tension.

Keywords: polymer powder-coated paint, coating, thickness, electrostatic method

ВВЕДЕНИЕ

Появление порошковых красок стало одним из важнейших событий в лакокрасочной индустрии, так как они обладают высокими защитными и декоративными свойствами. Способ порошкового окрашивания является альтернативой нанесению жидких лакокрасочных материалов. На сегодняшний день порошковая полимерная краска используется во многих сферах быта человечества и разных отраслях промышленности, круг которых непрерывно расширяется. Исследование толщины слоя покрытия полимерных порошковых красок необходимо, чтобы выявить оптимальную толщину покрытия, которая будет снижать риск появления коррозии, различных дефектов покрытия и ухудшению свойств адгезии [1-2].

Цель данной работы заключается в исследовании зависимости толщины покрытия полимерных красок: П-201, П-ХВ-716, П-ВЛ-212 от различных режимов напыления.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

В качестве образцов для нанесения краски была взята Ст 3

В качестве порошкового материала были взяты три вида краски:

• Краска Пигма П-201 (ТУ 2312-427-05034239-93).

• Краска П-ХВ-716 (ТУ 301-10-1706-92).

• Краска П-ВЛ-212 (ТУ 6-10-855-83).

1) Пигма П-201 (ТУ 2312-427-05034239-93) [3].

Краска предназначена для окраски металлических деталей бытовых холодильников, а также различных металлических изделий машиностроительной и электротехнической промышленности.

Технология напыления

Подготовка поверхности - металлические поверхности очищают от продуктов коррозии и обезжиривают. Способ нанесения - электростатическое распыление с различным способом зарядки. Режим формирования покрытия - 15 мин при температуре 180° С.

2) Краска П-ХВ-716 (ТУ 301-10-1706-92) [5].

Обладает высокими противокоррозионными свойствами, также стойкая к агрессивным средам: кислотам, растворам солей.

Технология напыления

Подготовка поверхности - металлические поверхности очищают от продуктов коррозии и обезжиривают. Способ нанесения - окунание в ванну псевдоожиженного слоя. Режим формирования покрытия - 3 мин при температуре 250° С.

3) П-ВЛ-212 (ТУ 6-10-855-83) [5].

Краска предназначена для окрашивания стальных поверхностей, эксплуатируемых внутри помещений. Покрытия стойки к статическому воздействию трансформаторного масла.

Технология напыления

Подготовка поверхности - металлические поверхности очищают от продуктов коррозии и обезжиривают, окунают в ванну псевдоожиженного слоя. Режим формирования покрытия - 3 мин при температуре 250° С. Нанесение покрытия производилось при помощи пистолета-распылителя.

Схема пистолета-распылителя представлена на рис. 1.

Нанесение слоя сухой полимерной порошковой краски производится по оксидированной поверхности изделий. Для этого изделия подвешиваются в окрасочную камеру и окрашиваются в созданном электрическом поле путем распыления краски небольшим давлением воздуха с помощью пистолета-распылителя.

Для оплавления порошковых материалов используется электропечь с автоматической регулировкой температуры в диапазоне 150 ^ 300° С.

Электропечь представляет собой термоизолированную камеру из листового проката. На передней стенке печи установлена вертикально открывающаяся дверь, которая уплотняет дверной проем с помощью термопрокладок. На задней стенке камеры печи установлен вытяжной вентилятор, соединенный клиноременной передачей с приводным электродвигателем. На боковых стенках камеры расположены трубчатые электронагреватели, отделенные

экранами от рабочего пространства печи. Определенные значения продолжительности и температуры обработки могут обеспечиваться ручным управлением либо в автоматическом режиме с помощью схемы шкафа управления.

Рис. 1. Конструкция пистолета-распылителя: 1 - умножитель напряжения (УН 65), 2 - корпус пистолета-распылителя (ПР), 3 - преобразователь напряжения (ПН), 4 - блок питания (БП), 5 - переключатель напряжения

Внешний вид электропечи представлен на рис. 2.

Рис. 2. Внешний вид электропечи П0901

Полученные результаты измерения толщин покрытий представлены на рис. 3.

По данным рис. 3 видно, что наибольший рост толщины электростатически напыляемых полимерных порошковых покрытий происходит за время напыления от 10 до 40 с, а далее скорость напыления резко замедляется. Это связано с тем, что с ростом расхода порошка и толщины покрытия происходит сильное уменьшение удельного заряда т. е. значительная часть слабо заряженных частиц порошка крупного размера «сдувается» компрессорной воздушной струей с опыляемой поверхности.

Рис. 3. Зависимости толщины электростатически напыленных порошковых покрытий от времени напыления, полученные при избыточном давлении Р - Р0 = 0,2 МПа, напряжении и = 60 кВ и дистанции напыления Ь = 250 мм с использованием полимерных порошковых красок: Пигма П - 201 (о), П - ХВ - 716 (А) и П - ВЛ - 212 (□)

Рис. 4. Зависимости толщины электростатически напыленных порошковых покрытий от электрического напряжения напыления, полученные при избыточном давлении Р - Р0 = 0,2 МПа, времени т = 40 с и дистанции напыления Ь = 250 мм с использованием полимерных порошковых красок: Пигма П - 201 (о), П - ХВ - 716 (А) и П - ВЛ - 212 (□)

Из рис. 4 можно заключить, что зависимость толщины электростатически напыленных полимерных порошковых покрытий от электрического напряжения имеет четко выра-

женные максимумы, приходящиеся на И = 60 кВ, что свидетельствует в пользу роста удельного объемного заряда порошков в межэлектродном пространстве при и < 60 кВ и снижения этого параметра при и > 60 кВ, связанного со слишком большим увеличением напряженности электрического поля в межэлектродном зазоре, приводящим к ускорению движения частиц порошков; наименее заряженные крупные частицы порошков при и > 60 кВ начинают как бы «сдуваться» с опыляемой поверхности.

На рис. 5 наблюдается рост толщины электростатически напыленных полимерных покрытий с дистанцией напыления при Ь < 250 мм, это объясняется влиянием нарастания удельного объемного заряда в межэлектродном пространстве.

Ь.МКМ

600..

500т.

300..

200..

100..

О_■_■_,_._._,_,-.

50 100 150 200 250 300 350 Ш

Рис. 5. Зависимости толщины электрически напыленных порошковых покрытий от дистанции напыления, полученные при избыточном давлении Р-Р0 = 0,2 МПа, напряжении И = 60 кВ и времени т = 40 с с использованием полимерных порошковых красок:

Пигма П - 201 (о), П - ХВ - 716 (А) и П - ВЛ - 212 (□)

При Ь > 250 мм начинает сказываться влияние силы тяжести и сопротивления воздушному потоку, вследствие чего наиболее крупные и плохо заряженные частицы порошка начинают вообще не долетать до опыляемой поверхности, что приводит к уменьшению толщины покрытия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты исследования нанесения полимерных покрытий при различных значениях режимов напыления позволяют сделать заключение, что при напряжении в 40-45 кВ, расстоянии 240-250 мм и времени 6-7 с, формируется устойчивое полимерное покрытие с толщиной более 600 мкм и хорошей адгезией.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Порошковые материалы на основе модифицированных термопластов и рекомендации по их применению в промышленности / А.Д. Яковлев, А.Г. Сирота, В.А. Столярова, Н.Н. Сергеева. Л.: ЛДНТП, 1984. 20 с.

2. Численное моделирование распределения напыляемых частиц в плазменной струе при плазменном напылении / И.А. Ермолаев, А.И. Жбанов, О.А. Коромыслова, В.С. Кошелев // Теплофизические измерения в начале XXI века: Четвертая Международная теплофизическая школа (МТФШ-4). Тамбов, 24-28 сентября 2001 г. Тамбов, 2001. С. 89-92.

3. Яковлев А.Д. Порошковые краски. Л.: Химия, 1987. 216 с.

4. Мюллер Б., Пот У. Лакокрасочные материалы и покрытия. Принципы составления рецептур. М.: Пэйнт-Медиа, 2007. 237 с.

5. Порошковые краски. Технология покрытий / под ред. ЗАО «Промкомплект». СПб.,

2001. 256 с.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

Барабанов Сергей Николаевич -

Sergey N. Barabanov -

кандидат технических наук, доцент кафедры PhD, Associate Professor, «Материаловедение и биомедицинская Department of Materials Science and

инженерия» Саратовского государственного Biomedical Engineering,

технического университета имени Гагарина Ю.А.

Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

Сефералиев Эмир Талибович -

студент Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.

Emir T. Seferaliyev -

Student,

Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

Давыдова Анастасия Руслановна -

студент Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.

Anastasia R. Davydova -

Student,

Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

Барабанова Елена Витальевна -

студент Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.

Elena V. Barabanova -Student,

Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

Статья поступила в редакцию 05.05.21, принята к опубликованию 14.05.21