Производство листа с полимерным покрытием

Министерство образования и  науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

«Магнитогорский государственный  технический университет им. Г.И.Носова»

Кафедра ПКиСУ

 

 

 

 

Отчет по ознакомительной  практике

 

«Производство листа с полимерными покрытиями»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент 1 курса гр. АМ-08-2

Мамонтов М.Е

Проверил: старший преподаватель кафедры

ПК и СУ Гребенникова В.В

 

 

 

 

 

 

 

Магнитогорск, 2009 г.

Содержание

Введение.

Полимерные покрытия являются наиболее распространенным типом покрытий, применяемых в машиностроения для защиты различных изделий от коррозии и придания им хорошего внешнего вида в течение длительного срока эксплуатации. Распространению полимерных покрытий способствуют их невысокая стоимость (по сравнению с легированными сталями, гальваническими покрытиями, электрозащитой), сравнительная простота получении, возможность повышения качества защиты применением лакокрасочных материалов с различными свойствами и в различных сочетаниях, возможность придания поверхности требуемого вида (гладкость, цвет, блеск, матовость), длительный срок службы.

Многообразие условий нанесения полимерных покрытий, видов производства, габаритных размеров и форм окрашиваемых изделий, а также требований, предъявляемых к покрытиям (защитным, антикоррозионным, износостойким, термостойким, декоративным, специальным и др.), обусловливает необходимость создания широкого ассортимента методов и оборудования, обеспечивающих получение полимерных покрытий с минимальными затратами труда и материала.

В последние годы в отечественной промышленности появились новые синтетические лакокрасочные материалы на основе эпоксидных, полиэфирных, полиуретановых. аминных, фенолформальдегидных и других смол, механизированное нанесение которых потребовало применения специального окрасочного оборудования к новых методов окраски.

Для нанесения водоразбавляемых лакокрасочных материалов, получаемых на основе водорастворимых пленкообразователей, широко применяют метод электроосаждення. При этом снижаются до минимума потери лакокрасочного материала в процессе их нанесения, устраняется пожароопасность, значительно улучшаются санитарно-гигиенические условия труда, снижается стоимость окраски и повышается качество получаемых покрытий.

Успешно используют в промышленности покрытия из полимеров и пластмасс, которые наносят напылением порошков на изделия. Отсутствие в них токсичных и огнеопасных растворителей позволяет улучшить условия труда, получить однослойные покрытия практически любой толщины, использовать для нанесения новые кристаллические полимеры, которые раньше не применяли из-за их низкой растворимости.

Широко распространены механизированные и автоматизированные методы нанесения лакокрасочных материалов (окраска с помощью автоматических пневмораспылителей, электроокраска, окраска окунанием и струйным обливом с последующей выдержкой в парах растворителей), позволяющие освободить человека от тяжелого и вредного труда, оставив за ним лишь функцию управления процессом окраски.

Качество лакокрасочных покрытий в большей степени зависит от методов подготовки поверхности изделий к окраске и сушки лакокрасочных покрытий. Для обеспечения качественной обработки поверхности с высокой производительностью и пониженной пожароопасность созданы новые составы различного назначения(обезжиривающие, фосфальтирующие, хроматирующие черные и цветные металлы для различных условий производства), исходя из конкретных требований к покрытию изделия. Для обработки поверхности изделия используют конвейерные струйные агрегаты, позволяющие полностью автоматизировать процесс подготовки поверхности.

Для интенсификации процесса сушки применяют высокоэффективные терморадиционно-конвективные способы сушки при температуре 120-220 ⁰С  с использованием электронагревателей или панелей, обогреваемых продуктами сгорания природного газа или жидкого топлива. При этом срок службы лакокрасочных покрытий увеличивается в несколько раз.

Эффективность и экономичность применения оборудования для получения полимерных покрытий во многом зависят как от рационального его выбора, применительно к конкретным условиям производства, виду изделия и требования к покрытию, так и от его конструктивного оформления, надежности и оптимальности технологических режимов работы.

Специалисты, занимающиеся технологией нанесения полимерных покрытий, должны в совершенстве знать устройство оборудований, применяемого для получения покрытий, и уметь правильно его использовать. Отсутствие необходимых знаний, неумение правильно выбрать тип оборудования, установить оптимальный технологический режим его работы в конечном итоге приведут к перерасходу наносимого материала, повышению стоимости получаемого покрытия, снижению его качества. 

Получение полимерных покрытий — это технологический комплекс операций, включающий подготовку поверхности изделия, нанесение полимерных материалов и их отверждение. Соответственно этому основное оборудование, используемое для получения покрытий, подразделяют на оборудование для подготовки поверхности, нанесения покрытия и его искусственной сушки. Кроме того, используют также оборудование для приготовления материалов и подачи их на рабочие места, оборудование для обработки покрытия и транспортное оборудование, необходимое для перемещения изделий в процессе получения покрытий.

Нанесение полимерного покрытия является заключительным этапом производства металла.

Крупнейшими производителями оцинкованного и окрашенного металла в России являются НЛМК (г Липецк),  ММК (г Магнитогорск) и Северсталь (г Череповец).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общая характеристика металла с полимерным покрытием.

 

Полимерное покрытие представляет собой материал из органических полимеров (смол или пластмасс) с добавлением пигментов, присадок и растворителей, образующий покрытие с защитными свойствами. Полимерное покрытие не только защищает металл от механических и климатических воздействий, но и придает строениям архитектурно-художественную выразительность.

Важнейшие требования к покрытиям  – прочное сцепление (адгезия) отдельных слоев друг с другом, нижнего слоя с подложкой, твердость, прочность при изгибе и ударе, влагонепроницаемость, атмосферостойкость, комплекс декоративных свойств (прозрачность или укрывистость, цвет, степень блеска, узор и др.). При получении многослойных покрытий применяют следующие материалы: грунтовки, которые наносят непосредственно на подложку для ее антикоррозионной защиты и обеспечения адгезии, краски, эмали.

 

Сталь с полимерным покрытием в виде листа имеет многослойную структуру:  
 
- стальной лист;  
- слой цинка;  
- пассивирующий слой;  
- слой грунта;  
- с нижней стороны листа - защитная краска;  
- с лицевой стороны - слой цветного полимера.

 

Структуры листа с порошковым полимерным покрытием и листа с  лакокрасочным полимерным покрытием представлены на страницах 8 (Рис. 1) и 9 (Рис. 2) соответственно.

 

Металл с полимерным покрытием  состоит из металлического основания (холоднокатаная или оцинкованная сталь) со слоем обработки поверхности, слоя грунта и слоя полимерного покрытия. Для некоторых целей может использоваться самоклеящаяся полимерная пленка, а в случае необходимости - также временная защитная пленка.

Полимерное покрытие представляет собой пленку на основе высокомолекулярных соединений на поверхности проката, сформированную при горячей сушке нанесенных валковым методом жидких ЛКМ (грунтовок, отделочных и защитных эмалей, пластизолей) и обладающую комплексом защитных, декоративных, физико-механических и других специальных свойств. В случае порошковых красок используется электростатический метод нанесения покрытий.

Грунтовочный слой представляет собой  нижний слой в системе двухслойного полимерного покрытия, наносимый непосредственно на металлическую поверхность и предназначенный для обеспечения прочного сцепления и высокой коррозионной стойкости полной системы покрытия.

 

 
 

Виды полимерных покрытий.

В производстве предварительно окрашенного  проката используются различные  типы полимерных покрытий. Полиэфирные покрытия получили наибольшее распространение в европейских странах. В России полиэфирные покрытия также являются наиболее распространенными, что связано с их дешевизной в сочетании с хорошими эксплуатационными характеристиками.

Существует два основных вида красок для окрашивания рулонного металла: термореактивные и термопластические, которые можно разделить на 8 типов, в зависимости от типа используемых смол:

• алкидные покрытия
• акриловые покрытия
• эпоксидные покрытия
• полиэфирные покрытия
• полиуретановые покрытия
• покрытия, модифицированные силиконом
• покрытия на базе ПВХ (поливинилхлорида)
• покрытия на базе фторполимеров, например PVDF (поливинилдифторида)

1) Полиэстер (РЕ, SP) Самым недорогим и популярным из полимеров на рынке полимерных покрытий для стального оцинкованного листа, который придает окрашенной стали хорошую устойчивость к УФ-излучению и коррозии, является полиэстер (полиэфир). Материал обладает высоким уровнем гибкости и формуемости, подходит для любых климатических условий. Стойкость к механическим повреждениям у данного типа покрытий ниже, чем у покрытий Пурал и PVDF. Более устойчив к механическим воздействиям полиэстер с посыпкой кварцевым песком, однако, он существенно дороже. К тому же при его транспортировке возникает ряд проблем, связанных с возможностью повреждения нижнего слоя металлических листов (кварцевый песок подобно наждачной бумаге царапает соприкасающиеся с ним поверхности вышележащих листов).

Наиболее часто используют покрытия на базе насыщенных полиэфриров (SP, ПЛ). Основа покрытия - полиэфирная краска, обладающая хорошей стойкостью цвета. Показатель теплостойкости к воздействию солнечных лучей до +120 °С, а нижний температурный предел полиэстера составляет -60 °С. Толщина полиэстера на окрашенной стали достигает 25 мкм.

2) Матовый полиэстер  (PEMA) Полиэфирное покрытие толщиной 35 мкм с матовой поверхностью. Представляет собой полиэстер, модифицированным тефлоном. Материал обладает высокой цветостойкостью за счет коэффициента преломления солнечных лучей, хорошей коррозийной и механической стойкостью, сохраняет свои свойства в любом климате. Данный материал подходит тем, кому важно отсутствие блеска изделия.

3) Пластизоль (PVC-200) Это декоративный полимер с наиболее толстым покрытием (200 мкм), состоит из поливинилхлорида (ПВХ) и пластификаторов, имеет тисненую поверхность. По стоимости - одно из самых дорогих покрытий. Благодаря большой толщине покрытия материал является одним из самых устойчивых к механическим повреждениям. Однако, его из-за низкой температурной стойкости и низкой стойкости к УФ-излучениям (при нагреве прямыми солнечными лучами свыше +80 °С материал быстро стареет), не рекомендуется использовать в южных регионах. Выбирая пластизоль для использования в жарких регионах, следует ориентироваться лишь на светлые цвета. Они лучше отражают свет, меньше нагреваются и выгорают.

Имея большую толщину, пластизоль обладает высокой коррозионной стойкостью, что создает дополнительную защиту в условиях загрязненной окружающей среды. Цветостойкость его существенно ниже полиэстера. При толщине 175 мкм покрытие из пластизоля выпускается только гладким. На покрытие толщиной 200 мкм может быть накатан штампованный рисунок, придана тисненая фактурная поверхность (при этом в местах тиснения толщина слоя покрытия значительно уменьшается).

4) Пурал (PURAL) Покрытие на основе полиуретана модифицированного полиамидом, имеет шелковисто-матовую структурную поверхность. Этот материал не боится больших суточных перепадов температур (до 120°С). Материал обладает высокой химической устойчивостью и цветостойкостью. Стоек к механическому воздействию. Однако по сравнению с пластизолом пурал менее устойчив к пластическому деформированию. Этот вид дороже полиэстера, но на сегодняшний день – это одно из наиболее оптимальных покрытий по сочетанию высоких эксплуатационных характеристик и цены. Толщина покрытия составляет 50 мкм.

5) PVDF Покрытие толщиной 27 мкм, состоит из 80% поливинилхлорида и 20% акрила. Это прочное, наиболее устойчивое к УФ-излучению покрытие, практически не выцветает, имеет красивый блеск, обладает самоомываемостью. Одно из самых устойчивых и к механическим повреждениям, к агрессии природы и к грубостям монтажников. Глянцевая поверхность PVDF может иметь металлический оттенок в серебристых или медных тонах. Для придания металлического блеска стандартное покрытие PVDF дополняется слоем прозрачного лака с пигментом «металлик». Это самое долговечное покрытие, оно применяется даже в условиях агрессивных сред, таких, как морское побережье. Идеально подходит для стен.

6) Полимерное покрытие  акрил представляет собой лакокрасочный слой, который является чрезвычайно нестойким, его легко повредить при монтаже изделия. Имеет теплостойкость до +120 °С, но выцветает на солнце за 5 лет, к тому же, обладает средней стойкостью к коррозии и уже через 2-3 года эксплуатации начинает отшелушиваться. Толщина слоя 25 мкм. Минимальная температура обработки -10 °С. Иностранные фирмы отказались от его применения с 1997 года. В продаже встречаются лишь отечественные материалы с таким покрытием, однако, их рекомендуется использовать только для временных сооружений.

 

Примеры применения антикоррозийных покрытий:

Степень агрессивности среды	Тип покрытия	Толщина покрытия, мм
		грунт	эмаль	эмаль обратной   стороны
слабоагрессивная	Полиэстер Пурал	6-10   6-10	22-25   50	9-12   9-12
среднеагрессивная	Пурал ПВДФ	6-10   6-10	50   25-27	9-12   9-12