RU2004385C1 - Способ нанесени пластмассовых покрытий на металлические поверхности - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : на металлическую поверхность нанос т пленку масла плотностью менее 3 г/м , предпочтительно 0.3-1.5 г/м , затем провод т электростатическое осаждение порошка пластмассы , при этом толщина получаемого пластмассового покрыти  составл ет более 40 мкм, предпочтительно 50-80 мкм. Сушку ведут при температуре и времени, обеспечивающих диффузию масла через слой покрыти  и последующее его испарение . Возможно нанесение щелочного и/или фос- фатсодержащего покрыти  перед осаждением порошка пластмассы. В том случае, если не все масло испарилось, оно образует на пластмассовом покрытии тонкую пленку. В данном способе используют масло, сохран ющее стабильность свойств при нагреве . 2таба

Description

§

Изобретение относитс  к способам нанесени  пластмассовых покрытий на металлические поверхности.

Известен способ нанесени  пластмассовых покрытий, в котором нанесенный на металлическую поверхность пластмассовый слой подвергаетс  расплавлению, а затем - отверждению охлаждением. Этот способ примен етс , например, дл  нанесени  покрыти  на металлические детали, предназ- наченные дл  автомобилестроени , машиностроени , дл  корпусов бытовых и других приборов, дл  металлической мебели и полок, а также дл  игрушек.

При изготовлении этих металлических деталей исходной заготовкой в большинстве случаев  вл етс  смотанна  в рулон полоса , котора  на врем  транспортировки и хранени  защищаетс  от коррозии путем нанесени  сло  масла, лака или другого вида покрыти  (покрытие рулонов). Полоса разматываетс  с рулона и с помощью резки, штамповки, расточки, фальцевани  и загиба перерабатываетс  в готовую продукцию. При этом масл ное или лаковое покрытие также служит смазкой и средством дл  предотвращени  прилипани  между инструментом и заготовкой (полосой).

В известных способах на изготовленные детали в конечной стадии обработки наноситс  покрытие или лак с тем, чтобы защитить их от коррозии и придать им желаемую окраску. При мокром лакировании дл  этого используетс  лак, содержащий растворитель. Но испарение растворител  часто св зано со значительным загр знением окружающей среды. Этого удаетс  избежать при применении электростатического метода нанесени  порошкового покрыти . Известен способ нанесени  пластмассовых покрытий на металлическую поверхность , в котором электростатически зар женный порошок напылением наноситс  на покрываемую поверхность, где происходит его сцепление с основным металлом из-за электростатических сил прит жени , В качестве порошка дл  применени  пригодны такие термопласты, как, например, полиэфиры или эпоксидные смолы, или же композиции из них. В результате нагревани  порошковый слой сплавл етс , образу  в зкую массу, котора  хорошо сцепл етс  с металлом и создает гладкую поверхность. При охлаждении покрытие отверждаетс .

Чтобы обеспечить получение поверхности безупречного качества при применении традиционного метода считалось неизбежным проводить предварительное обезжиривание . Дл  этого, однако, необходимы моющие средства и растворители, которые

 вл ютс  экологически вредными. Кроме того , эта рабоча  операци  св зана со значительными затратами, Они возникают не только в св зи с необходимым оборудованием , а в частности, из-за нагревательной энергии , необходимой дл  сушки металлических деталей, смоченных растворител ми или моющими средствами, Но без такой сушки нельз  обеспечить достижение высокой

0 производительности. Эти проблемы избегаютс  при применении рулона, покрытого лаком или другим видом покрыти , вместо покрытого маслом. Но это св зано с другими существенными недостатками. Так, напри5 мер, продукцию большой гаммы разных оттенков можно производить в большом количестве только при наличии больших складских мощностей, т.е. при высокихсклад- ских затратах. Переход на другой оттенок

0 всегда обусловливает смену рулона на технологической линии, св занную с высокими затратами. С другой стороны, один и тот же цвет на разных рулонах имеет разные оттенки , в особенности при закупке у разных по5 ставщиков.

Далее, при использовании предварительно лакированных или покрытых полос кромки металлических деталей, полученных резкой, штамповкой или расточкой, не по0 крыты и, таким образом, чувствительны к коррозии. Кроме того, при манипулировании детал ми, имеющими такие острые кромки, можно получить серьезную травму. Эти недостатки можно предотвращать,

5 использу  предложенный способ при нанесении покрытий на покрытые маслом рулоны , и при нанесении покрытий только по окончании механических операций обработки . Электростатическое нанесение по0 рошка  вл етс  особенно выгодным потому, что линии электрического пол  можно направл ть так, чтобы на кра х заготовок скапливалось больше всего порошка. Поэтому образовавшеес  после отверждени  пласт5 массовое покрытие в этих местах получаетс  особенно толстым, обеспечива , таким образом, закругленность углов и кромок. Однако, в качестве существенного недостатка остаютс  упом нутые затраты и эко0 логические проблемы, св занные с обезжириванием.

Поэтому в основу изобретени  положена задача разработки способа нанесени  порошкового покрыти , позвол ющего ор5 ганизовать экологически чистое и недорого- сто щее массовое производство. Кроме того, задачей  вл етс  сохранение защиты исходной заготовки от коррозии, точна  воспроизводимость цвета и возможность быстрого перехода на другой цвет.

Согласно изобретению эта задача решаетс  с помощью нанесени  порошка непосредственно на масл ную пленку металлической поверхности. Предлагаемый способ нанесени  порошка осуществл етс  на покрытой маслом поверхности, а необходимость в обезжиривании покрываемой поверхности отпадает.

Изобретение дает возможность покрыти  материалов из черных металлов, снабженных масл ной пленкой в качестве коррозионной защиты и средством дл  предотвращени  прилипани  при механической обработке. Так как необходимость в удалении масл ной пленки отпадает, предлагаемый способ недорог и экологически чист.

Предлагаемый способ пригоден как дл  покрыти  заготовки, например, необработанной полосовой стали или рулонов, так и дл  покрыти  уже прошедших механическую обработку деталей. Последнему случаю следует отдавать предложение тогда, когда по соображени м коррозионной защиты и предупреждени  травмировани  кромки не должны оставатьс  непокрытыми .

Кроме того, этот способ можно примен ть дл  всех металлов и марок сталей, и она, кроме того, пригодна дл  деталей любой конфигурации, например дл  сортовой стали и дл  труб.

Если в процессе нагрева количество подводимого тепла регулируетс  с таким расчетом, чтобы произошло проникновение масла через порошковый слой и его испарение , отрицательное вли ние масла на качество покрытой поверхности металлической продукции предотвращаетс  Необходимое количество тепла (температура и продолжительность нагревательного процесса) будет тем выше, чем больше слой нанесенного на металлическую поверхность масла и чем слабее летучесть масла. Испар емое масло, содержащеес  в отработанном воздухе печи , можно сжигать и использовать получаемое при этом тепло дополнительно дл  обогрева печи.

С целью получени  безупречного качества поверхности предпочтительно использовать масло, которое в процессе нагрева, пока оно остаетс  на поверхности, сохран ет свою стабильность или стойкость При этом также предусмотрена возможность, что отдельные компоненты либо все масло во врем  процесса нагрева дифференцируют через порошковый слой с последующим их испарением, или часть масла либо все масло остаетс  на заготовке во врем  нагревательного процессз, перемешива сь при

этом с порошковым слоем. Если Ьы масло, наход щеес  на поверхности заготовки, в обжиговой печи вело себ  нестабильно, и если бы оно, например, сгорало, тогда про- цессы превращени  масла под действием температуры оказывали бы сильное вли ние на цвет пластмассового покрыти . Минимальные колебани  температуры в обжиговой печи обусловливали бы неравно0 мерность структуры и цвета поверхности. Предотвращение этих  влений надежно обеспечиваетс  изобретением.

В случае использовани  масла, не мен ющего цвет во врем  нагревательного про5 цесса, незначительные и неизбежные колебани  температуры, а также продолжительность нагреаательного процесса не имеют вли ни  на цвет продукции

Масл на  пленка предпочтительно нз0 носитс  столь тонким слоем, чтобы ее толщина отрицательно не вли ла на прочность сцеплени  электростатически наносимого порошка. В таком случаи основна  масса порошка прилипает к поверхносы заготов5 ки и количество порошка, высыпающегос  в камере покрыти  и поступающей с целью экономичности но рециркул ции небольшое

В отношении цвета, а также .олщины и

0 структуры, особо высока  равномерность покрыти  поверхности достигаетс  тогда когда поверхностна  плотность масл ной пленки будет ниже 3 г/Уг, предпочтительно 0,3-1,5 г/м , а толщи ia пластмассового по5 крыти  - приблизительно не менее 50 мкм предпочтительно 50-80 мкм При таких зна чени х одновременно обеспечиваетс  отлична  коррозионна  защита на врем  транспортировки и хранени  заготовок, а

0 также достаточно высокие свойсюа сцеплени  и предотвращени  прилипани  Последние , таким обрачом, обоспечигакп бережное обращение и сохранчсст о инстру мен га и заготовки

5Если до нанесени  пирошкз па металлическую поверхность нанос т щелочное и/или фосфатное ио фьгио, го з ность антикоррозионных защип i С ойсгв будет особенно высока п, кроме ioro прп

0 отвращаетс  распространение коррсзип под порошковым покрытием При OHriLi/ч методах НЛНРССНИП порошюры по крытий, при которых масл на  пленка удап етсч, это достигаетс  за счет сги

5 вани  моющих среден, со орхищн ф(; фат и/или щелочи При этом послг су и ч чэ поверхности заготовки остас,тс  фосфатный слой, обеспечивающий отличную t оннукэ защиту. С тем, чтобы в изо бретони  также имелась возможность

использовани  антикоррозионных свойств фосфатной пленки, така  пленка дополнительно наноситс  до нанесени  масла, после него или вместе с ним, во вс ком случае, до нанесени  порошка.

Масл на  пленка, остающа с  на поверхности отвержденного покрыти , представл ет собой отличную защиту от прилипани  при последующих процессах механической обработки. Дл  этого нужно обеспечить, чтобы наносимый слой масла был достаточно толстым, а подводимое печью тепло достаточно небольшим, с тем, чтобы на поверхности заготовки еще осталось масло,

Результаты испытательных серий, в ходе которых определ лись особо выгодные варианты предлагаемой изобретением технологии , обобщены в табл.1 и 2. Дл  проведени  испытательных серий стальные пробы в форме пластин типа Р фирмы Q- РапеГ покрывались маслом, а затем электростатическим путем было нанесено порошковое покрытие, после чего они в печи подвергались гор чей сушке, Внешний вид поверхности покрытых пробных пластин оценивалс  под микроскопом и дл  определени  прочности сцеплени  лака, пластины подвергались испытанию на выт жку согласно ДИН ИСО 1520.

Во всех испытани х использовалс  порошок из полиэфирной эпоксидной смолы, который наносилс  так, чтобы толщина лакового сло  после отверждени  составила примерно от 70 до 80 мкм.

В табл.1 привод тс  результаты оценки внешнего вида отвержденного лакового покрыти . Испытани  проводились на основе разных сортов масла, торговое наименование , завод-изготовитель, базовый компонент масла и соответствующа  в зкость при 40°С которых указываютс  в табл.1 и 2. В п ти правых графах приведены результаты испытаний образцов, на которые наносили разное количество масла, причем поверхностные плотности от 0,5 до 2,5 г/м2 исследо- вались шагами величиной 0,5 г/м2. Символом х в табл.1 обозначены те результаты , при которых соответствующий сорт масла при указанном количестве нанесени  вызвал образование видимых масл ных островов или включений в лаке. Лаковое покрытие в таких случа х характеризуетс  р бизной. Поверхность, котора  при контроле внешнего вида имеет хорошее качество, обозначена символом о.

В табл.1 показано, что хороший внешний вид поверхности лакированной пласти- ны обеспечен, если поверхностна  плотность масла составл ет не более 2,0

г/м2, а в зкость наносимого масла при 40°С - менее 40 мм /с, т.е. жидкотекучесть масла очень высока . Жидкотекучее масло обладает тем преимуществом, что его можно наносить особенно равномерно, и что оно в печи гор чей сушки особенно легко может диффундировать через порошковый слой с последующим его улетучиванием. Это, в частности, относитс  к небольшим толщинам наносимого покрыти . При поверхностной плотности в размере 0,5 г/м внешний вид почти дл  всех сортов масла получаетс  одинаково хорошим.

Качество поверхности не зависит оттого , было ли масло изготовлено на базе минерального масла или на базе растительного масла, как например, рапсового .

В табл.2 показаны результаты испытаний на выт жку согласно ДИН ИСО 1520, с помощью которого измер лась прочность сцеплени  лакового покрыти . При испытании на раст жение образец деформировали

штампом и записывали глубину деформации , при которой происходит разрыв лакового покрыти . При высокой прочности сцеплени  достигаютс  высокие значени .

В табл.2 приведены разные сорта масла

и врем  выдержки в печи гор чей сушки. В правых п ти графах, так же, как и в табл.1, указаны результаты, полученные при равных количествах наносимого масла. Втабл.1

указана величина деформации в мм, при которой происходил разрыв. Температура печи всегда составл ла 180°С. Эта температура пробными пластинами была достигнута через врем  выдержки 14 мин. Глубины

выт жки измер лись, соответственно, через 14, 16 и 18 мин выдержки. Кроме того, дл  сравнени  исследовались пробные пластины , которые до проведени  испытани  подвергались традиционному полному

обезжириванию (пробные пластины, не покрытые маслом).

Из табл.2 следует, что глубина выт жки составл ет 5,0 мм или больше, что соответствует особо высокой прочности сцеплени 

при количестве наносимого масла, соответствующем поверхностной плотности не более 1,5 г/м , и при установке достаточного времени выдержки в печи.

В данном случае, при температуре печи

180°С достаточное врем  выдержки составл ло 18 мин. Количества тепла, подводимого к пробным пластинам, в этих услови х достаточно , чтобы дать основной массе масла возможность диффундировать через порошковый слой и улетучиватьс 

При поверхностной плотности наносимого масла в 0,5 г/м2 и упом нутом количестве тепла глубина выт жки находитс  на уровне аналогичного значени  дл  непокрытых маслом и обезжиренных полос, т.е. она составл ет пор дка 10мм. Это значение

соответствует высокой прочности сцеплени .

(56) Патент Германии № 3838928, 5 кл. В 05 D 1/14, 1990.

Оценка внешнего вида лакового покрыти 

( х образование видимых масл ных островов, р бизна поверхности в результате масл ных включений

о безукоризненное качество поверхности )

Таблица 1

Продолжение табл. 1

Таблица 2

Испытание на выт жку согл. ДИН ИСО 1520: прочность сцеплени  в зависимости от температуры гор чей сушки и продолжительности гор чей сушки

Продолжение табл. 2

Claims (7)

1.СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПЛАСТМАС- СОВЫХ ПОКРЫТИЙ НА МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОВЕРХНОСТИ, включающий подготовку металлической поверхности, электростатическое осаждение на ней порошка пластмассы, сушку, охлаждение, отличающийс  тем, что подготовку металлической поверхности осуществл ют нанесением на нее пленки масла плотностью менее 3 г/м2, предпочтительно 0,3 - 1,5 г/м2, порошок пластмассы осаждают непосредственно на пленку масла, при этом толщина получаемого пластмассового покрыти  составл ет более 40 мкм, предпочтительно 50 - 80 мкм.

2.Способ по п.1, отличающийс  тем,

что сушку ведут при температуре и времени , обеспечивающих диффузию масла чеПродолжение табл. 2

рез слой покрыти  и последующее его испарение.

3.Способ по п.1, отличающийс  тем, что используют масло, сохран ющее стабильность свойств при нагреве.

4.Способ по п.1, отличающийс  тем, что используют масло, сохран ющее при нагреве цвет.

5.Способ по п.1, отличающийс  тем. что масло нанос т тонким слоем, обеспечивающим высокую прочность сцеплени  с порошком пластмассы, наносимым электростатическим осаждением.

6.Способ по п.1, отличающийс  тем, что перед осаждением порошка пластмассы дополнительно нанос т щелочное и/ил и фосфатосодержащее покрытие.

7.Способ по п.З, отличающийс  тем, что остатки масла образуют на пластмассовом покрытии тонкую пленку.