Дослідження проблем розробки технології формування рівномірного поліефірного покриття поліаміду блочного без струмопровідного прошарку

Размещено на http://www.allbest.ru/

Дослідження проблем розробки технології формування рівномірного поліефірного покриття поліаміду блочного без струмопровідного прошарку

Шабетя Сергій Анатолійович,

провідний науковий співробітник Українського науково-дослідного інституту спеціальної техніки та судових експертиз Служби безпеки України, м. Київ, Україна

Павленко Віктор Степанович, провідний науковий співробітник Українського науково-дослідного інституту спеціальної техніки та судових експертиз Служби безпеки України, м. Київ, Україна

Несін Віталій Володимирович старший науковий співробітник Українського науково-дослідного інституту спеціальної техніки та судових експертиз Служби безпеки України, м. Київ, Україна

Стаття присвячена аналізу проблем формування рівномірного поліефірного покриття поліаміду блочного без струмопровідного прошарку. У статті розглядаються питання розробки технології нанесення покриття порошковою фарбою на деталі приладобудування зі штучного діелектричного полімерного матеріалу. Проаналізовано стан науки та технології у сфері нанесення полімерного порошкового покриття, сучасні матеріали, для яких вони використовуються, а також внесено пропозиції щодо вдосконалення процесу та його застосування за новою схемою для поліаміду блочного.

Ключові слова: порошкове поліефірне покриття, конструкції з поліаміду, активація частинок, адгезія, полімеризація, рівномірність покриття, застосування малої фракції порошкової фарби.

Статья посвящена анализу проблем формирования равномерного полиэфирного покрытия без токопроводящего слоя. В статье рассматриваются вопросы разработки технологии нанесения покрытия порошковой краской на детали приборостроения из искусственных диэлектрических полимерных материалов. Проанализировано состояние науки и технологии в области нанесения полимерного порошкового покрытия, современные материалы, для которых они используются, а также внесены отдельные предложения относительно усовершенствования процесса и его использования по новой схеме для полиамида блочного.

Ключевые слова: порошковое полиэфирное покрытие, конструкции из полиамида, активация частичек, адгезия, полимеризация, равномерность покрытия, использование малой фракции порошковой краски.

STUDY OF THE PROBLEMS OF DEVELOPMENT OF A TECHNOLOGY FOR FORMING A UNIFORM POLYESTER COATING ON BLOCK POLYAMIDE WITHOUT A CONDUCTIVE LAYER

Shabetia Serhii,

Leading Researcher of Ukrainian Scientific and Research Institute of Special Equipment and

Forensic Expertise of the Security Service of Ukraine, Kyiv, Ukraine

Pavlenko Victor,

Leading Researcher of Ukrainian Scientific and Research Institute of Special Equipment and

Forensic Expertise of the Security Service of Ukraine, Kyiv, Ukraine

Nesin Vitalii,

Senior Researcher of Ukrainian Scientific and Research Institute of Special Equipment and

Forensic Expertise of the Security Service of Ukraine, Kyiv, Ukraine

Research article is devoted to the analysis of problems of formation of polyester coatings for one of the types of polyamide. The issues of the development of technologies for painting dielectric materials with powder paints on the equipment, that is widely used in industry, are revealed. Product quality requirements, competition and costs increase over time. There is the need to increase the efficiency, flexibility of painting systems and technologies. The solution improves production processes, and the efficient use of materials helps to reduce production costs. Paper presents the results of the analysis of the state of science and technology in the field of application of polymer powder coatings, materials and provides suggestions for improving the technological processes of painting.

Increasing of the demands on the environment, the exclusion or limitation of factors that pose a danger to living organisms, lead to a continuous search for safe and productive technologies. The authors of the paper touched upon the ecological component of the problems of dyeing and reduction of waste polymer recycling products. It is possible to predict that the new methods in the future will significantly limit the amount of material losses in the disposal process.

Keywords: polyester powder coating, polyamide constructions, particle activation, adhesion, polymerization, coating uniformity, application of small fraction of powder paint.

поліефірне покриття поліамід

Порошкове поліефірне покриття більше 50 років ефективно застосовується в приладобудуванні для захисту поверхонь корпусів виробів від впливу зовнішніх факторів.

Порошкова фарба фракцією 40-80 мкм з певним електричним зарядом, який надається трибостатичним методом або створюється електричним потенціалом інструмента, зі струменем повітря наноситься на поверхню виробу. Матеріал виробу у процесі нанесення перебуває під дією електричного потенціалу, зворотною до потенціалу фарби полярності. Часточки порошку, наближаючись безпосередньо до поверхні деталі, розряджаються. Розряд відбувається у вигляді локальної електричної дуги, яка розплавляє часточку, розігріває місце контакту та викликає прилипання поліефірної порошкової фарби до поверхні. Виріб з фарбою після нанесення підлягає термічній обробці. Як наслідок, утворюється рівномірний по- лімеризований захисний шар. Перша складова проблеми полягає в тому, що матеріал виробу для здійснення вказаного процесу має бути струмопровідним.

Різні електричні потенціали матеріалу основи та порошку фарби створюють додатковий вплив на напрямок руху потоку при розпиленні. Пролітаючи, частки відхиляються в напрямку градієнта максимальної різниці потенціалів. Таке відхилення помітне за певної рельєфності виробів. Зокрема, у випадках, коли наявні отвори, впадини, виступи, елементи оснащення, кутові елементи та інші нерівномірності поверхні. Ця друга складова проблеми проявляється нерівномірністю покриття чи повною відсутністю фарби на окремих ділянках.

Свіжа фарба характеризується рівномірністю фракції. При зберіганні, транспортуванні, пересипанні в інші ємності, заправці обладнання порошковою фарбою і, зокрема, у процесі руху в каналах інструменту при формуванні направленого потоку - частки руйнуються. Збільшується відсоток зменшеної фракції в суміші. Третя складова проблеми полягає в тому, що частки поліефірного порошку розміром менше за 40 мкм не набувають достатнього електричного потенціалу. Як наслідок, не утворюється розрядна дуга. Не розплавляється частка порошкової фарби. Не утворюється з'єднання з поверхнею. Частки малого розміру не утворюють покриття і втрачаються.

Четвертою складовою проблеми є витрати на утилізацію непридатної до здійснення процесу малої фракції порошкової фарби. Відсоток зменшеної фракції, яка не задіяна в процесі формування захисного поліефірного шару на поверхнях виробів приладобудування, збільшується із закінченням часу зберігання, при транспортуванні, пересипанні, заправці та використанні.

Отже, існує гостра проблема, яка постала на шляху застосування поліефірного порошкового покриття для виробів із непровідних матеріалів і, зокрема, з поліаміду блочного. До цього часу не вироблений підхід у подоланні одночасно всіх складових виявленої проблеми.

Дослідженням проблемних питань формування рівномірного поліефірного покриття займалися такі науковці як Мартиненко Д. [1], Ничипорук А. [2] та інші.

Серед закордонних досліджень заслуговують на увагу праці Йелонек А. [3], Стойе Д., Фррейтаг В. [4], Яковлев А.Д. і Яковлев С.А. [5].

Серед розроблених методів нанесення поліефірного покриття на непровідні матеріали виділяється відпрацьований варіант технології, в якому застосовуються спеціальні струмопровідні лаки. Додаткова операція лакування дозволяє підтримувати достатній електричний потенціал поверхні деталей в процесі розпилення порошкової фарби.

Є згадки про можливість застосування поліефірного порошку за іншою схемою, яка не передбачає надання різниці електричних потенціалів виробу та фарби. Пропонується активізувати частки фарби та поверхні деталей в інший спосіб. Конкретні умови закріплення часток на поверхнях при напилюванні не розкриваються через різноплановість процесу для різних матеріалів, а також через комерційні інтереси розробників.

У той же час, незважаючи на значну кількість наукових публікацій, присвячених проблемам формування рівномірного порошкового поліефірного покриття, залишаються невирішеними питання надійного та дешевого застосування процесу до виробів з непровідних матеріалів, що зумовлює потребу подальших досліджень цієї тематики.

Отже, метою цієї статті є виявлення умов взаємної фіксації часток полі- ефірної порошкової фарби на поверхні з непровідних матеріалів на базі аналізу можливих способів їх активації. А також визначення конкретних ефективних шляхів формування рівномірного поліефірного порошкового захисного декоративного покриття виробів з поліаміду блочного без застосування струмопровідного прошарку, без втрат малої фракції порошкової фарби.

Формування поліефірного покриття на матеріалах зі струмопровідними властивостями розпиленням позитивно заряджених часток порошку супроводжується їх взаємним відштовхуванням на поверхні й нерівномірним осаджуванням на елементи поверхневого рельєфу. Електростатична сила значно впливає на траєкторію руху часток в струмені повітря (рис. 1.).

Рис. 1.

Близько розташовані елементи негативно зарядженої поверхні, виступи оснастки, наприклад, підвісні гачки, отвори у деталях, ступінчасті переходи поверхонь притягують позитивно заряджені частки - створюють складне електростатичне поле, формуючи нерівномірне покриття (рис. 2.). Від'ємний заряд струмо-про- відному матеріалу деталей надається елементами технологічної оснастки [6].

Нанесення покриття на поверхні деталей з матеріалу, що не має струмо-провідних властивостей, відбувається в класичній технології з використанням струмопровідного лакованого прошарку. Просторове електростатичне поле біля такої деталі формується аналогічним чином, як і біля деталі зі струмопровідного матеріалу [7].

Рис. 2

Можливими способами активації часток і поверхонь, крім надання їм попереднього електричного потенціалу, визначені такі варіанти:

1) значна активація часток фарби, які направляються струменем повітря до неактивованої поверхні виробу;

2) значна активація матеріалу виробу, на який наносяться неактивовані частки фарби;

3) активація і часток і матеріалу деталей, на поверхні яких наноситься фарба.

Авторами встановлено критерії порівняння визначених можливих способів активації. Позитивні критерії (Р) такі:

1) відносна інерційність (в часі) наданої активації;

2) можливість застосування часток фарби меншого розміру;

Негативні (N) критерії:

1) потреба в особливих, відмінних від нормальних, умовах середовища;

2) потреба в додатковому обладнанні для проведення активації;

3) потреба в додатковому обладнанні для забезпечення особливих умов;

4) потреба в утилізації часток меншого розміру;

5) значне зменшення активованого стану середовищем.

Умовною порівняльною характеристикою способів активації визначено ознаку К = УР - yN. Критерії порівняння та умовні порівняльні ознаки для можливих способів активації 1-3 представлені в таблиці 1. Притаманність критеріїв способам зазначено в таблиці 1 числом “1”, непритаманність - числом “0”.

Таблиця 1