Dekoracyjne
Transkrypt
Dekoracyjne
Towaroznawstwo artykułów przemysłowych Wykład 12 Farby i lakiery Wiadomości ogólne • Tradycyjnie rozróżnia się powłoki: – metalowe – konwersyjne – nieorganiczne – organiczne Powłoki metalowe • Katodowe: Cu, Ni, Sn, Cr – naniesione metale są bardziej elektrododatnie, niż stal) chronią mechanicznie, muszą być szczelne. • Anodowe: Zn, Cd – są bardziej elektroujemne elektrochemicznie, niż stal. Chronią mechanicznie i elektrochemicznie. • Powłoki metalowe nanoszone są elektrochemicznie (galwanicznie), metodą ogniową, chemicznie, natryskowo lub przez napylanie w próżni. Powłoki galwaniczne • Ochronne ‐ mające za zadanie wyłącznie ochronę metalu podłoża przed korozją, • Dekoracyjne ‐ nakładane dla poprawy wyglądu zewnętrznego powierzchni (barwa, połysk, gładkość), • Ochronno‐dekoracyjne ‐ stosowane jako ochrona przed korozją z jednoczesnym nadaniem i zachowaniem własności dekoracyjnych powierzchni metalu podłoża, • Techniczne (funkcjonalne) ‐ stosowane w celu uzyskania określonych własności fizycznych lub technologicznych powierzchni, np. zwiększenie odporności na ścieranie, zmiana współczynnika tarcia, poprawa własności elektrycznych powierzchni, poprawa zdolności łączenia przez lutowanie, zmiana wymiarów pokrywanych części, regeneracja zużytych powierzchni, uzyskanie zwiększonego stopnia odbicia i połysku powierzchni, zabezpieczenie określonych powierzchni w czasie wykonywania innych procesów obróbki powierzchniowej oraz uzyskiwania grubych warstw w galwanoplastyce. Oznaczenia powłok galwanicznych • Podział i oznaczenia powłok galwanicznych i konwersyjnych podano w PN‐73/H‐04652. Zgodnie z tą normą oznaczenie powłoki podawane w dokumentacji powinno zawierać • symbol metalu podłoża • symbol rodzaju powłoki (sposób nakładania) • oznaczenie metalu powłoki • grubość powłoki lub poszczególnych warstw w powłoce (µm) podaną bezpośrednio po symbolu metalu stanowiącego powłokę lub warstwą pośrednią w powłoce • symbol literowy oznaczający sposób wykończenia powierzchni powłoki • oznaczenie rodzaju powłoki konwersyjnej wytworzonej dodatkowo na powłoce metalowej Powłoki konwersyjne Nanoszone metodą elektrochemiczną lub chemiczną Do grupy powłok konwersyjnych zalicza się powłoki: • fosforanowe, powstające w wyniku zanurzenia metalu w wodnym roztworze zawierającym jednopodstawiony fosforan metalu na II stopniu utlenienia i nadmiar kwasu fosforowego(V), • chromianowe, wobec Ag, Al, Cd, Cu, Mg, Zn – stosowane głównie w celu zwiększenia odporności korozyjnej oraz przyczepności metalu, zmniejszenia podatności powierzchni na tworzenie się na nich odcisków palców, oraz dla uzyskania efektów barwnych lub dekoracyjnych. • tlenkowe, na Al (oksydowanie anodowe) i uszczelnianie, polegające na wygrzewaniu oksydowanego aluminium, w ciągu ok. 1 godziny, w wodzie destylowanej, w temperaturze od 96 do 98OC. Zabieg ten powoduje powstawanie hydratów Al2O3, które zasklepiają pory. • szczawianowe uzyskane w roztworach kwasu szczawiowego, na stale dla ułatwienia obróbki plastycznej na zimno. Powłoki nieorganiczne Emalie nieorganiczne: szkliste masy powstające wskutek stopienia surowca ceramicznego (glina) i materiałów schudzających (piasek, kreda) z topnikami (boraks, soda). Służą do pokrywania powierzchni metali w celach ochrony przed korozją oraz zdobniczych. Dawniej: szmelc, smalc – technika zdobienia wyrobów metalowych, najczęściej złotych lub miedzianych, za pomocą szklistych powłok składających się z mieszaniny sproszkowanych minerałów oraz topników z dodatkiem pigmentów, stopionej w temperaturze ok. 800‐900°C w specjalnym piecu. Powłoki organiczne Składniki Postać fizyczna Warunki schnięcia Właściwości powłok Zastosowania Olejne pokostowe Olej lniany Olej zagęszczony Na powietrzu 16‐24 godz. Dobra przyczepność i elastyczność Farby podkładowe i na drewno Olejno‐ żywiczne Oleje schnące + żywice Fe‐Fo lub Me‐Fo Spoiwo Mieszaniny rozcieńczon e benzyną Na powietrzu 16‐24 godz. Zależnie od Emalie do składu twardość zastosowań i połysk za cenę wewnętrznych i elastyczności i zewnętrznych przyczepności Wysoki połysk, elastyczność i przyczepność Podkładowe, antykorozyjne, nawierzchniowe odporne na warunki atm. Duża odp. chemiczna i termiczna Emalie syntet. piecowe o dużych walorach estet. Ftalowe modyfik. olejami (alkidowe) Oleje i żywice alkidowe Roztwór Na powietrzu 12‐16 godz. Ftalowo‐ aminowe Żyw. alkid. + modyfik. żyw. moczn. melaminowe Mieszaniny r‐rów obu grup W piecu 120°C, 45‐ 60 min. lub utwardz.kw. Powłoki organiczne, cd. Postać fizyczna Warunki schnięcia Właściwości powłok Zastosowania Twarde, elastyczne, odporne chemicznie Podkłady i emalie antykorozyjne odporne chem. Spoiwo Składniki Kreoduro‐ we Żywice Fe‐Fo modyfikowa ne olejami Poliwiny‐ lowe, chloro‐ kauczkowe R‐ry w Twarde PVC powłoki rozp. + Na powietrzu chlorowane, szybkoschnące 15 min.‐4 alkidy lub chloro‐ godz. pleśnio‐ i inne subst. kauczuk chemoodporne zmiękcz. Epoksy‐ dowe Nitrocelu‐ lozowe R‐ry w W piecu 180‐ rozpuszczal 200°C, 15‐30 nikach + min. żywice Podkł. i emalie antykorozyjne odporne na wodę, kwasy i zasady Pod wpł. Przyczepne, utwardzaczy do 2 h lub w twarde powłoki Podkłady i emalie piecu 120°C, dekoracyjne 45‐60 min. Żywice epoksydowe lub epoksy‐ estrowe Roztwory żywic i modyfika‐ torów Różne nitrocelulozy Powłoki benzyno‐ Twarde R‐ry w odporne i na Na powietrzu szybkoschnące estrach lub skórę do 60 min. powłoki ketonach dekoracyjne Powłoki organiczne, cd. Spoiwo Składniki Postać fizyczna Warunki schnięcia Właściwości powłok Zastosowania R‐ry w estrach, ketonach, Termoplast. do 60 min. utwardz. w piecu 150‐ 180°C 0,5 ‐ 3,5 godz. Przyczepne, odporne na światło Farby na stal lub metale lekkie, niezółknące, do tworzyw i szkła Akrylowe i metakrylo we Żywice akrylowe Ftalowe‐ styreno‐ wane Żywica alkidowa polimery‐ zowana ze styrenem R‐r żywicy Emulsyjne Poli(octan winylu) kopolimery styrenowo‐ akrylowe Wodo‐ rozcień‐ czalne Proszkowe Poliestry, epoksydy Brak Na powietrzu Twarde szybko‐ 60 min. w schnące, piecu 80‐ piecowe 120°C 20‐60 elastyczne min. Do maszyn rolniczych, młotkowe, dekoracyjne Na powietrzu 4 godz. Porowate, dobre właściwości dekoracyjne Do tynków, murów W piecu 120‐ 180°C 20‐60 min. Błyszczące do matowych Metale powlekanie elektrostat. Oleje schnące • Oleje lniany, tungowy Olej Nasycone Olejowy Linolowy Linolenowy Lniany 10 17 15 58 Tungowy 5,5 4,0 8,5 82* *ściślej kwas α‐eleostearynowy (ω‐5t,7t, 9c‐nienasycony) O O O kwas stearynowy, C18 OH R C O CH H2C O C R 1 O OH 9 O ω kwas olejowy 1 O OH H2C O C R ω 6 9 kwas linolowy trans 1 O OH 6 9 kwas α‐linolenowy 3 ω cis Powłoki organiczne, składniki Substancje błonotwórcze: składniki spoiwa lakierowego, posiadający zdolność wysychania, dzięki czemu powstaje powłoka (błona) lakierowa. Może być pochodzenia naturalnego lub syntetycznego. Zestalenie się substancji błonotwórczej zachodzi wskutek: – wyparowania rozpuszczalnika, – reakcji chemicznej z innymi składnikami lakieru albo substancjami z otaczającego powietrza, – oddziaływania z promieniowaniem UV lub – podwyższenia temperatury. Właściwości substancji błonotwórczej wpływają w znacznym stopniu na cechy powłok lakierowych. Przykłady substancji błonotwórczej: olej lniany, żywice, lateksy. Powłoki organiczne, składniki Pigment i napełniacze: substancje spełniające następujące funkcje: • dekoracyjne • nadanie odporności na działanie światła • ograniczenie pęcznienia w wodzie (wobec pary wodnej) i w rozpuszczalnikach, • pasywacja powierzchni metalu (minia), • ochrona elektrochemiczna (pył cynkowy), • zobojętnianie czynników kwaśnych (pigmenty zasadowe), • zwiększenie twardości i odporności na zarysowanie. Powłoki organiczne, składniki Rozpuszczalniki i rozcieńczalniki: produkty ciekłe o możliwie niskiej temperaturze wrzenia i małym cieple parowania. Nie wchodzą one w skład powłok. Regulują sposób nanoszenia powłoki i jej jakość. Coraz częściej ciecze organiczne są eliminowane jako składniki powłok, na rzecz wody (farby emulsyjne, lub, ogólnie, wodorozcieńczalne) i farb bezrozpuszczalnikowych (np. farb proszkowych lub fotoczułych), utwardzanych po naniesieniu na substrat. Powłoki organiczne, składniki Składniki modyfikujące i uszlachetniające: • zapobiegające korzuszeniu, • zwilżające, • zagęszczające i tiksotropujące, • poprawiające rozlewność (zapobiegają powstawaniu pęcherzyków powietrza, ‘kraterów’ itp.), • peptyzujące (zapobiegają galaretowaceniu), • matujące (zmniejszają połysk), • przeciwdziałające powstawaniu piany, • bakterio‐, grzybo‐ i owadobójcze, • inne (nadające odporność na działanie UV, inhibitujące korozję itp.). Połysk powłoki, a doznania człowieka Rodzaj połysku Nadaje powierzchni barwnej Silny ognistość, dużą żywość barwy, wspaniałość i majestatyczność wyglądu, zdolność sprawiania wrażenia, że jest przepojona światłem Jedwabisty, połyskujący żywość , lekkość, przeźroczystość, pogodny wygląd Matowy spokój, łagodność, powagę, nie wywołującą przygnębienia Właściwy pokryciom prześwitującym szklistość, chłód, spokój, przypominający nieruchomą taflę wody Barwy Barwa Barwa Zasadnicza Uzupełniająca Zasadnicza Uzupełniająca Fioletowa Żółta Żółta Fioletowa Błękitna Żółto‐ pomarańczowa Żółto‐ pomarańczowa Błękitna i niebieska Niebieska Żółto‐ pomarańczowa Pomarańczowa Niebieska Niebieskozielona Pomarańczowo‐ czerwona i czerwona Pomarańczowo‐ czerwona Niebieskozielona Zielona Czerwono‐ purpurowa Czerwona Niebieskozielona Zielonożółta Purpurowo‐ fioletowa Specyficzne właściwości dekoracyjne • powłoki marszczone (wrinkle finish) i krystaliczne • powłoki młotkowe (enamel finish), • powłoki z efektem skórki krokodylowej, • powłoki odblaskowe (płatki aluminium lub perełki szklane o średnicy kilkudziesięciu μm), • powłoki świecące (fosforescencyjne, fluorescencyjne, radioaktywne) Warstwy powłoki lakierniczej Powłoki odporne na działanie warunków atmosferycznych zawierają do czterech typów warstw, ale w sumie może być kilkanaście, albo nawet kilkadziesiąt warstw powłoki. Typy warstw to: • podkład • szpachlówka • emalia • lakier Metody nanoszenia powłok i uszczelnień • • • • • • • • • Pędzlem i wałkiem Natryskiem pneumatycznym Hydrodynamiczne Elektrostatyczne Zanurzeniowe i fluidyzacyjne Elektroforetyczne Autoforetyczne Przez polewanie, rozlewanie Powlekanie na walcach Nanoszenie powłok Pistolet lakierniczy Nanoszenie hydrodynamiczne • Polega na nanoszeniu ciekłego materiału po jego rozpyleniu bez udziału sprężonego powietrza. Materiał spręża się do ciśnienia 8‐24 MPa. Nanoszenie zanurzeniowe i fluidyzacyjne • Przedmiot malowany zanurza się w materiale ciekłym. Odmiana fluidyzacyjne polega na zastosowaniu materiału stałego (sproszkowanego), zawieszonego w postaci złoża fluidalnego. Przedmiot malowany może być ogrzany. Malowanie elektrostatyczne. Farby proszkowe Farby proszkowe: Termoutwardzalne substancje, służące do malowania proszkowego. • Skład farby to żywica, pigmenty i wypełniacze. • Jako podstawowy składnik stosuje się żywice epoksydowe (na farby wewnętrzne), żywice poliestrowe (na farby zewnętrzne – narażone na czynniki atmosferyczne), poliuretany i silikony (farby do pracy w temperaturach do 600°C). Stosuje się również mieszanki poliestrowo‐ epoksydowe. • Środki pomocnicze decydują o takich cechach farby jak rozlewność roztopionej farby, odgazowanie – zapobieganie tworzeniu pęcherzyków gazu, łatwość elektryzowania się w urządzeniach elektrokinetycznych (tribo), struktura powierzchni farby, odporność na korozję farb podkładowych, łatwość fluidyzacji. • Po pomalowaniu farbą proszkową malowane elementy są nagrzewane, w rezultacie czego farba proszkowa ulega stopieniu, w wyniku czego na jego powierzchni powstaje jednolity film polimeru. • Proces wytwarzania farb proszkowych Pistolet z ładowaniem koronowym wewnętrznym przeciw‐ elektroda proszek rozpraszacz proszku Malowany element musi być uziemiony Nanoszenie elektroforetyczne Autoforeza: nanoszenie warstwy w wyniku reakcji podłoża metalowego z roztworem polimeru.