Строительные материалыосновы строительного дела. Полиэфирные покрытия Как проходит полимеризация

Из уроков химии каждому должно помнится, что такое полимер. Даже самый ленивый двоечник уж точно скажет, что это. И правда, полимеры состоят из многих компонентов и часто, благодаря именно этой своей особенности строения, являются качественным вещами, что бы то ни было.

Сегодня мы говорим о полимерных кровлях. Придерживаясь той же схемы, что и в химии, скажем для начала, что полимерная кровля изготовлена из материала, который вмещает в себя много различных составляющих. Другое дело, какие это составляющие и чем они, собственно, привлекательны: Вот именно в этом нам и предстоит разобраться.

Специальные полимерные покрытия применяют для придания металлическим кровлям декоративных свойств и дополнительной защиты от коррозии. Они используются на западе уже более 40 лет и распространены чрезвычайно широко. Стальные кровли с полимерным покрытием зарекомендовали себя как высококачественный и долговечный материал.

Вообще, сам процесс нанесения полимерных покрытий на оцинкованную сталь весьма сложен и требует полной автоматизации и контроля качества на каждом этапе технологической цепочки. Стальная лента проходит стадии предварительной обработки, фосфатации, грунтования, и лишь потом наносится полимерное покрытие. Сушка ведется в специальной камере.

Стальной оцинкованный лист с полимерным покрытием имеет многослойную структуру :

• стальной лист;
• слой цинка;
• пассивирующий слой;
• слой грунта;
• с нижней стороны листа - защитная краска;
• с лицевой стороны - слой цветного полимера.

Каждый компонент многослойной структуры тщательно подбирается и выполняет свою функцию. Для потребителя необходимо знать, что различные полимерные покрытия характеризуются различной устойчивостью к ультрафиолетовому излучению (цветостойкость), к температуре (термостойкость), агрессивным средам, к механическим повреждениям и другим факторам.

Вот мы и подошли наконец к самому главному в изучении данного вопроса: разберемся в составляющих полимерных покрытий, то есть в самих полимерах.

Акрил

Акрил как полимерное покрытие - это не что иное, как лакокрасочный слой. Загвоздка в том, что это покрытие считается самым нестойким, ненадежным и непрочным. Его очень легко повредить при монтаже кровли. Вообще он выцветает на солнце (примерно за 5 лет), начинает уже через 2-3 года отшелушиваться из-за коррозии. Так что акриловое покрытие теряет очень быстро и посему уже давно не используется западными строительными компаниями. В продаже встречаются лишь отечественные материалы с таким покрытием, однако, их рекомендуется использовать только для временных сооружений.

Полиэстер (полиэфирная эмаль)

Вот полиэстер - более надежное и более серьезное во всех отношениях покрытие.

Это один из наиболее распространенных полимеров на рынке полимерных покрытий для стального оцинкованного листа. Полиэстер считается относительно недорогим материалом, подходящим для любых климатических поясов. Он стоек к механическим и атмосферным воздействиям (более устойчив к механическим воздействиям полиэстер с посыпкой кварцевым песком, однако, он существенно дороже). К тому же при транспортировке полиэстера с посыпкой кварцевого песка возникает ряд проблем, связанных с возможностью повреждения нижнего слоя металлических листов (кварцевый песок, подобно наждачной бумаге, царапает соприкасающиеся с ним поверхности вышележащих листов).

Полиэстер обладает высокой цветостойкостью и пластичностью. Теплостойкость порядка +120 0С. Покрытие из полиэстера может быть глянцевым и матовым (модифицированным тефлоном).

Использование полиэстера для покрытия оцинкованного стального листа является разумным и экономически выгодным выбором, когда здание не находится в условиях особо загрязненной окружающей среды, а эксплуатационная нагрузка не слишком высока.

PVF2 (полидифторионад)

PVF2 - это материал, состоящий на 80% из поливинилфторида и на 20% из акрила. Такое полимерное покрытие отличается особенной прочностью - оно выдерживает мороз до -60 0С и не теряет своих свойств при температуре до +120 0С. Наиболее устойчив к ультрафиолетовому излучению, практически не выцветает, имеет красивый блеск. По сравнению с другими покрытиями является наиболее дорогостоящим, обладает высокой стойкостью к агрессивным средам и к механическому повреждению. PVF2 имеет чрезвычайно богатую цветовую палитру: он существует и в глянцевом, и в матовом виде, а также с металлическим оттенком в серебристых или медных тонах. Для придания металлического блеска стандартное покрытие PVF2 дополняется слоем прозрачного лака с пигментом.

Наиболее целесообразно применять PVF2 в условиях агрессивных сред, таких как морское побережье, промышленные здания химической промышленности и т.п.

Пластизоль (поливинилхлорид)

Пластизоль - это декоративный полимер. В его состав входят поливинилхлорид и различные пластификаторы. Толщина полимерного покрытия для кровельного стального листа - 175 или 200 мкм. Изготавливаются также листы с 2-х сторонним пластизолевым покрытием по 100 мкм с каждой стороны. Такой материал, например, используют для изготовления труб и желобов.

Благодаря большой толщине пластизолевое покрытие 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 0С материал быстро стареет), не рекомендуется его использовать в южных регионах. Имея большую толщину, пластизоль обладает высокой коррозионной стойкостью, что создает дополнительную защиту в условиях загрязненной окружающей среды. Цветостойкость его существенно ниже полиэстера (покрытие через несколько лет равномерно теряет яркость цвета).

При толщине 175 мкм покрытие из пластизоля выпускается только гладким. А на покрытие толщиной 200 мкм может быть накатан штампованный рисунок, придана тисненая фактурная поверхность (при этом в местах тиснения толщина слоя покрытия значительно уменьшается).

Стальные листы с пластизолевым покрытием являются идеальным материалом для изготовления фальцевых кровель, поскольку высокая пластичность и большая толщина покрытия предохраняет листы при механическом воздействии.

Пурал

Пурал - относительно новый тип полимерного покрытия. Использовать его стали сравнительно недавно. Он делается на полиуретановой основе, модифицированной полиамидом. Чем хорош пурал? Он имеет хорошую химическую устойчивость, выдерживает солнечное излучение, высокие температуры и большие суточные температурные перепады. Минимальная температура при работе с листами, покрытыми пуралом, -15 0С, максимальная +120 0С. Толщина покрытия составляет 50 мкм. Это покрытие подходит для профилированных листов, поскольку легко обрабатывается, как при профилировании, так и при монтаже. Его пластичность гарантируется даже при низких температурах. Пурал имеет шелковисто-матовую структурную поверхность.

Ассортимент существующих промышленных полиэфирных покрытий весьма разнообразен. Полиэфирные покрытия различаются по цвету, условиям нанесения и отвердения, целевому использованию (грунтовочное покрытие, верхнее покрытие), назначению.

Эпоксидные порошковые краски (полиэфирное покрытие) обычно наносят на поверхность способом электростатического распыления. В зависимости от условий эксплуатации наносят 1-2 слоя. Эпоксидные покрытия отличаются высокой адгезией, механической прочностью и химической стойкостью. Интервал рабочих температур от -60 до +120?С. покрытия влагостойки, стойки к щелочам, алифатическим и ароматическим углеводородам, смазочным маслам, топливу, сырой нефти. По атмосферостойкости эпоксидные покрытия уступают многим другим покрытиям - они быстро теряют глянец и мелят. Диэлектрические свойства покрытий достаточно высоки.

Полиэфирные покрытия отличаются хорошими атмосферно - и светостойкостью, механической и электрической прочностью, повышенной стойкостью к истиранию. Полиэфирные краски лучше других порошковых материалов наносятся в электрическом поле, из них могут, получены покрытия различных цветов. Краски хорошо наносятся на поверхность электростатическим распылением, для них пригодны и другие способы нанесения. Они имеют высокий глянец и удовлетворительную адгезию к металлам.

Щелочестойкость покрытий низка. Диэлектрические показатели полиэфирных покрытий низка. Проводились атмосферные испытания покрытий в условиях юга, которые показали, что по атмосферостойкости полиэфирные покрытия превосходят все другие виды покрытий, в том числеполиакрилатные и полиуретановые.

Порошковые эпоксидно-полиэфирные краски привлекают большое внимание вследствие относительно низкой стоимости и хорошего качества получаемых покрытий. Краски получают комбинированием эпоксидного и полиэфирного олигомера. Краски наносят на поверхность способом электростатического распыления. Покрытия имеют красивый внешний вид, хороший глянец и равномерную окраску, устойчивы к воздействию воды, водных растворов солей, разбавленных щелочей и кислот.

Таблица. Химическая стойкость полиэфиров.

Потребителю необходимо знать, что различные полимер-покрытия характеризуются различной устойчивостью к УФ-излучению (цветостой­кость), к температуре (термостойкость), к агрессивным средам и механическим воздействиям и другим факторам.

Рассмотрим основные типы полимерных покрытий.

Акрил

Полимерное кровельное покрытие акрил представляет собой лакокрасочный слой, который является чрезвычайно нестойким, его легко повредить при монтаже кровли. Он имеет теплостойкость до +120°С, но выцветает на солнце за 5 лет, к тому же обладает средней стойкостью к коррозии и уже через 2-З года эксплуатации начинает отшелушиваться. Толщина слоя 25 мкм. Минимальная температура обработки –10°С. Рекомендуется использовать только для временных сооружений.

Полиэстер (полиэфирная эмаль)

Толщина кровельного покрытия составляет 25-30 мкм, и поэтому стойкость к механическим воздействиям не высока. 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.
Полиэстер обладает высокой цветостойкостью и пластичностью. Теплостойкость порядка +120°С. Покрытие из полиэстера может быть глянцевым и матовым (модифицированным тефлоном). Целесообразен для зданий с невысокой эксплуатационной нагрузкой.

Пластизоль (поливинилхлорид)

Полимерное пластизолевое покрытие благодаря большой толщине (175-200 мкм) 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.
Имея большую толщину, пластизоль обладает высокой коррозионной стойкостью, что создаёт дополнительную защиту в условиях загряз­нённой окружающей среды. Идеальный материал для изготовления фальцевых кровель. Цветостойкость его существенно ниже полиэстера (покрытие через несколько лет равномерно теряет яркость цвета).

Пурал

Это новый тип кровельного покрытия на полиуретановой основе, модифицированной полиамидом. Материал имеет хорошую химическую устойчивость, выдерживает солнечное излучение, высокие температуры и большие суточные температурные перепады. Минимальная температура при ра­боте с листами, покрытыми Pural, 15°С, максимальная - +120°С. Толщина покрытия составляет 50 мкм. Легко обрабатывается как при про­филировании, так и при монтаже. Имеет шелковисто-матовую поверхность.

PVF2 (полидифторионат)

PVF2 на 80% состоит из поливинилфторида, на 20% из акрила. Покрытие прочное, выдерживает мороз до –60°С и не теряет своих свойств при температуре +120°С. Наиболее устойчив к УФ-излучению, практически не выцветает. Имеет богатую цветовую палитру, может быть с глянцевой или матовой поверхностью, с оттенком металлик. По сравнению с другими покрытие является наиболее дорогостоящим, обладает высокой стойкостью к агрессивным средам и к механическому повреждению.
Наиболее целесообразно применять на морских побережьях, зданиях химической промышленности и т.д

Несмотря на широкое применение полиэфиров в производстве лакокрасочных материалов, разработка порошковых полиэфирных красок значительно задерживалась из-за отсутствия промышленного выпуска твердых полиэфиров. Они появились только в середине 60-х годов и в 1975 году составили в мировом производстве около 15-20% выпуска термоотверждаемых порошковых красок.

Полиэфирные порошковые краски обычно делят на несколько групп. Прежде всего, это широко распространенные полиэфиры, отверждаемые триглицидилизоциануратом (ТГИЦ). В течение многих лет велись разработки по улучшению только таких ПК, несмотря повышенную токсичность как летучих веществ, выделяющихся при отверждении, так и самих покрытий, по сравнению с описанными выше эпоксидами и эпокси-полиэфирами.

Однако в последнее время, в связи с особым вниманием к экологии и безвредности применяемых материалов, разработаны и стали производиться полиэфирные порошковые краски, обладающие всеми преимуществами первых при сниженной токсичности. Покрытия на их основе допускаются к контакту с пищевыми продуктами, могут применяться для окраски детских игрушек и мебели, при их отверждении не выделяются особо вредные вещества. При этом стоимость ПК и, соответственно, себестоимость окраски единицы площади возрастает незначительно.

Полиэфирные покрытия отличаются прежде всего атмосферостойкостью, механической прочностью и повышенной стойкостью к истиранию. По атмосферостойкости данные покрытия не уступают никакому другому порошковому материалу. Диэлектрические показатели близки к показателям эпоксидных покрытий. Однако щелочестойкость полиэфирных покрытий низка.

Обычно эксплуатируют покрытия толщиной 60-120мкм. Они обладают высоким глянцем и хорошей адгезией к металлам, в том числе и к легким сплавам.

Полиэфирные покрывные лаки с высокой атмосферостойкостью и высоким глянцем используются в многослойной технологии (например, диски колес) для окончательной отделки изделия.

Назначение полиэфирных покрытий: алюминиевые фасонные профили, архитектурно-строительные конструкции, диски колес и детали машин, сельскохозяйственное оборудование, садовый инвентарь и т.д.

ПОЛИЭФИРНЫЕ ПОРОШКОВЫЕ КРАСКИ

К полиэфирным ПК относят также так называемые “полиуретаны”, отверждаемые блокированным изоцианатом и отличающиеся рядом особенностей.

Основным недостатком первых полиуретанов была проблема летучих соединений, выделяющихся в процессе отверждения покрытия, и как правило приводящих к дефекту покрытия (образование кратеров), а при большой толщине слоя и к пористости. Максимальный предел толщины покрытия составлял 100мкм. Но несмотря на это, потребителей полиуретанов привлекала исключительная твердость, химстойкость, блеск и поверхностная текстура этих покрытий. Разработки последних лет по созданию новых изоцианатов позволили решить не только эту проблему, но добиться того,что современные полиуретаны сопоставимы по атмосферостойкости с полиэфирами, содержащими ТГИЦ.

Полиуретановые покрытия характеризуются устойчивым блеском, обладают водо- и атмосферостойкостью, стойкостью к жидкому топливу, минеральным маслам, растворителям.

Они применяются для защиты изделий, подвергающихся трению, абразивному износу, некоторых видов химического оборудования и емкостей для хранения жидких и газообразных химических веществ. Так же пригодны в качестве грунта при нанесении других порошковых красок (эпоксидных, полиакрилатных и т.д.).

Технология получения покрытия на основе порошковых красок во многом одинакова с технологией получения покрытий из обычных жидких ЛКМ. Отличие заключается в отсутствии в составе ПК жидкой в нормальных условиях фазы, которую необходимо удалять или превращать в твердую, и, конечно, самим физическим состоянием краски: твердое тело в виде тонкоизмельченного порошка, требующее для образования пленки покрытия на поверхности окрашиваемого изделия временного перевода в жидкое состояние.

В соответствии с этим, в технологической цепочке процессов получения покрытия исключается процесс удаления жидкости при включении обязательной стадии термообработки при температуре выше температуры плавления материала ПК, а аппаратура для нанесения ПК приспосабливается к работе с порошком. Остаются почти без изменений процессы подготовки поверхности перед нанесением. Таким образом, технологическая цепочка окраски изделия порошковой краской складывается из следующих стадий и процессов:

Подготовка поверхности: обезжиривание, удаление загрязнений и окислов, при необходимости и возможности - преобразование (конверсия) поверхности для повышения адгезии и защиты от коррозии (фосфатирование, хроматирование).

Нанесение слоя порошковой краски на окрашиваемую поверхность.

Формирование пленки покрытия: оплавление, отверждение, охлаждение.

Полимерное покрытие - это уникальная возможность защитить металлические поверхности. Это самый эффективный и современный способ борьбы с коррозией, которая рано или поздно все равно появляется на металлических изделиях.

В чем суть?

Для улучшения эксплуатационных свойств металла используются полимеры, которые могут вступать в реакцию в определенных условиях. Подобные покрытия представляют собой сухие составы на основе порошка мелкой дисперсии, куда дополнительно добавляются отвердители, наполнители и пигменты. Полимерное покрытие было выбрано для повышения металла не случайно: металлы проводят электрический ток, как следствие, заряд передается изделию, в результате чего образуется Оно притягивает частицы порошка, удерживая их на поверхности обрабатываемого изделия. Особенность полимерного покрытия - в высокой степени устойчивости к любым видам воздействия. Кроме того, оно эстетично.

Как проходит полимеризация

Цех порошковой окраски состоит из нескольких участков:

• Участка подготовки изделий: чтобы полимерное покрытие было нанесено правильно и равномерно, металлическое изделие сначала тщательно очищается от пыли, ржавчины, грязи. Целесообразно использовать эффективную и фосфатирование. Обязательный этап - обезжиривание металлической поверхности.
• Камеры напыления: в окрасочной камере выполняется непосредственно термическая, она способна нагреться до температуры в 200 градусов и прогревается равномерно. Порошок начинает плавиться, за счет чего образуется ровное и гладкое покрытие по всей поверхности металла, заполняются и его поры.
• Полимеризация изделия выполняется в камере охлаждения: здесь температура постепенно падает, а полимерная пленка становится тверже. Спустя 24 часа полимерное покрытие уже готово к эксплуатации.

Технология окраски: в чем суть

Нанесение порошкового покрытия выполняется в несколько этапов. На первом обрабатываются поверхности. Очень важно, чтобы металлические изделия были тщательно очищены от загрязнений, окислов, а обезжиривание поверхности будет способствовать улучшенной сцепляемости. После подготовки выполняется этап маскировки, то есть скрываются те элементы металлического изделия, на которые не должен попасть порошковый состав.

Детали, которые должны быть обработаны, завешиваются на транспортную систему, затем отправляются в камеру покраски. После напыления на металле образуется порошковый слой. На этапе полимеризации формируется покрытие, которое представляет собой оплавление слоя краски.

В чем особенности?

Металл, обработанный полимерным покрытием, отличается надежностью и повышенной прочностью. Объясняется это тем, что образуется герметичная монолитная пленка, полностью покрывающая поверхность изделия и прочно держащаяся на нем. Благодаря полимерному покрытию металл обладает:

• высокой адгезией к поверхности;
• высокой прочностью и износоустойчивостью;
• длительным сроком эксплуатации при сохранении первоначальных свойств;
• богатой цветовой гаммой;
• быстрым производственным циклом.

Полимерное выполняется на основе различных материалов и красящих порошков. Выбор конкретного вещества зависит от того, для каких целей наносится покрытие, насколько важны декоративные свойства.

Полиэстер

Для полимерного покрытия металла чаще всего используется именно полиэстер. Это недорогой материал, обладающий высоким уровнем гибкости, формуемости, к тому же он может эксплуатироваться в любых климатических условиях. Лист с полимерным покрытием на основе полиэстера отличается стойкостью к ультрафиолетовому излучению и коррозии. Материал образует качественную и прочную пленку на поверхности, благодаря чему при любых условиях транспортировки стальные листы доставляются в целости.

Широко используется и матовый полиэстер: покрытие имеет совсем маленькую толщину, а поверхность металла получается матовой. Особенность данного материала - в высокой цветостойкости, хорошей стойкости к коррозии и механическому воздействию.

Пластизоль

Еще одно популярное полимерное покрытие металла - пластизоль. В составе этого декоративного материала - поливинилхлорид, пластификаторы; внешне он привлекает внимание тисненой поверхностью. Это самое дорогое покрытие, и в то же время самое стойкое к механическим повреждениям благодаря большой толщине покрытия. С другой стороны, материал не обладает высокой температурной стойкостью, а потому под воздействием солнечных лучей при высокой температуре покрытие будет портиться. За счет большой толщины стойкость к коррозии пластизоля высокая.

Популярна сталь с полимерным покрытием на основе пурала, которая отличается шелковисто-матовой структурной поверхностью. Стойкость к перепадам температуры и воздействию химических веществ делает данный состав популярным для обработки металлов.

Характеристики стали с полимерным покрытием

Особенности материалов с полимерным покрытием - в прочности, формуемости, высокой коррозийной стойкости. После обработки сталь обретает прекрасный внешний вид, которому можно придать любые цвета и оттенки. Прокат выполняется по ГОСТ, полимерное покрытие получается качественным. Окрашенный прокат может иметь одно- или двухслойное покрытие, возможны варианты, когда вещество наносится с одной или с обеих сторон. Благодаря полимерному покрытию улучшаются эксплуатационные свойства стали:

• металл с полимерным покрытием может быть переработан в готовые изделия;
• покрытие распределяется по поверхности равномерно, поэтому и степень защиты равномерная;
• отсутствие пор служит залогом хорошего уровня защитных свойств;
• сталь отличается хорошей адгезией;
• металл может сохранять защитные и декоративные свойства больше 10 лет.

С экономической точки зрения с полимерным покрытием более выгодна: во-первых, она способствует высокой производительности и качеству, так как снижается себестоимость нанесения покрытий. Во-вторых, покупателю не нужно самому вкладывать средства в дополнительную обработку стали для защиты ее поверхности. Отметим, что антикоррозионные свойства оцинкованной стали, которая обработана полимерным покрытием, зависит от толщины слоя. Чтобы повысить срок эксплуатации стальных изделий, они дополнительно покрываются двумя слоями полимера, что делает защиту металла еще выше.

Особенности покрытия

Полимерное покрытие - это пленка, которая обладает целым комплексом уникальных эксплуатационных характеристик. Предварительно окрашенный прокат создается на основе нескольких типов полимеров. Любой материал, обработанный на основе такого метода - стальной лист или сетка с полимерным покрытием - отличается ударопрочностью, стойкостью к воздействию коррозии и высокой адгезией. Немаловажно и то, что порошковое окрашивание позволяет сделать поверхность металла любой с точки зрения цвета, в том числе и искусственно состаренной, например, под стиль антик.

Сегодня популярен такой способ окраски стального проката, как Coil Coating. Суть метода в том, что покрытие наносится на автоматизированной линии, то есть листы рулонного проката обрабатываются на линии, после чего на них валиковыми машинами наносится покрытие. Данная технология получила распространение благодаря тому, что нет потерь материалов, а сама линия более производительна, а потому и выгодна.

Как и при любых других отделочных работах, сначала требуется подготовить поверхность, после чего выполняется ее окраска. Данная технология позволяет вести качественную обработку стали, алюминия и белой жести. Таким образом, полимерное покрытие - это возможность улучшить эксплуатационные свойства металла, повысить его защитные свойства и обеспечить длительность эксплуатации.