Нанесение полимерных покрытий

Из многообразных способов нанесения тонкослойных полимер­ных покрытий электростатический способ является наиболее уни­версальным и перспективным. На базе электростатического спо­соба существует комплекс оборудования для нанесения тонкослойных полимерных покрытий.

Одно из таких устройств — так называемая автономная элек­тростатическая установка.

Основное преимущество установки для нанесения полимерных покрытий — автономность: для ее ра­боты не требуется специальный источник высокого напряжения и сжатый газ для взвихривания дисперсного полимера. Установка состоит из электростатического генератора и рабочей камеры для нанесения покрытий. Генератор работает по принципу генерирова­ния зарядов на частицах диэлектрика в процессе создания и раз­рушения контактов металл—диэлектрик при циркуляции воздушно­полимерной смеси по замкнутому циклу. В его состав входя г: электродвигатель, улитка с крыльчаткой, циркуляционные трубы и коллектор. Высокое напряжение, генерируемое на коллекторе, по­средством скользящего контакта передается заряжающему устрой­ству, выполненному в виде двухлопастного винта. Изделие, на ко­торое наносится покрытие, заземлено.

При объеме системы циркуляции 6 л, концентрации полимера 2—5 г/л, скорости воздушно-полимерной смеси 10—15 м/сек и от­носительной влажности воздуха до 55% реализуется напряже­ние до 100 000 В и более при токе короткого замыкания до 20 мка. Напряжение питания 220/380 в. Установка абсолютно безопасна в работе. Автономная электростатическая установка наиболее перспективна для нанесения покрытий в условиях ремонта и в мел­косерийном производстве.

Существует другое устройство для нанесения полимерных покрытий.

Основное преимущество данной установки — универсальность: возможность нанесения покрытий практически любых дисперсных материалов как электростатическим, так и вибро-вихревым спо­собом, а также более высокое качество получаемых покрытий бла­годаря применению комбинированного заряжающего устройства.

Данная установка состоит из верхней рабочей камеры и нижней камеры. Подвеска пакета вибрирующего дна осуществлена известным способом посредством эластичной прокладки, являющейся одновременно и уплотнением при переме­щении пластины заряжающего устройства. Колебание вибрирую­щего дна производит вибратор любого типа. Сжатый газ посту­пает через воздухопровод в нижнюю камеру аппарата. Питание постоянным током высокого напряжения — от специального источ­ника.

В качестве заряжающего устройства при нанесение полимерных покрытий применен универсальный комбинированный электрод, состоящий из подвижной пластины и неподвижной перфорированной пластин. Нижняя часть што­ка-привода пластины выполнена в виде клапана, седлом кото­рого служит плата. Пластина поднимается и опускается при­водом, который может быть выполнен в виде рейки и колеса, ко­нической пары или каким-либо другим образом. Возможен авто­матический привод, плавно опускающий пластину по мере вы­работки порошка. По мере выра­ботки порошка, пластина опускается. При этом сохраняется опти­мальная высота слоя порошка над краем заряжающего электрода. При опускании пластины уменьшается подача воздуха, необходи­мого для псевдоожижения, за счёт постепенного перекрытия отвер­стий, через которые воздух поступает. При этом сохраняется рав­новесие между количеством порошка в аппарате и расходом воз­духа, необходимого для псевдоожижения. В крайнем нижнем по­ложении заряжающее устройство представляет собой пластинча­тый электрод.

Применение комбинированного заряжающего устройства при нанесение полимерных покрытий выз­вано тем, что эффективность зарядки дисперсного полимера, а следовательно, и его осаждения, в большой мере зависит от кон­центрации полимера в межэлектродном промежутке, т. е. от вы­соты слоя полимерного порошка над заряжающим электродом. При увеличении высоты слоя полимера над электродом (более 3 см) интенсивность электроосаждения снижается, вследствие ухудшения условий зарядки, а при уменьшении (менее 0,5 см) возможно оголение заряжающего электрода, интенсивное коронирование и, как следствие, сброс уже осевшего на изделии порош­ка, т. е. ухудшение качества покрытия.

Теоретический анализ процесса электроосаждения дисперсных материалов показал, что эффективность осаждения прежде всего зависит от величины заряда частиц. В свою очередь, величина за­ряда частиц зависит от ряда факторов, в том числе от типа и конструкции заряжающего устройства-электрода. В этой связи нами было проведено исследование эффективности работы (заряжающего действия) электродов различного конструктивного исполне­ния: пластинчатых, ленточных и игольчатых.

Проведенные исследовании показали, что эффективность электроосаждения при применении металлических электродов значи­тельно выше, чем при применении электродов из диэлектрика, а природа металла практически не влияет па эффективность ра­боты металлических заряжающих электродов. Применение пер­форированных или пластинчатых электродов, а также изменение конфигурации ленточных электродов, высоты и толщины игл игольчатых электродов в исследуемых пределах не оказывает су­щественного влияния на эффективность электроосаждения.

Сравнительные исследования работоспособности различных электродов при нанесение полимерных покрытий позволили сделать заключение, что по эффективности электроосаждення ленточные и игольчатые электроды не имеют никаких преимуществ перед пластинчатыми, конструкция которых, а также технология изготовления проще.

Электризация дисперсных полимеров, имевшая место в работе установки циркуляционного типа, доказала принципиальную воз­можность создания устройств пистолетного типа с трибозарядкой полимерного порошка для электроосаждения последнего на поверхности, подлежащей защите. Разработано устройство пи­столетного типа, которое состоит из пистолета-распылителя с ша­ровым коллектором, щеточными ионизаторами, курковым выключа­телем и компактного ранца, соединенного с пистолетом транспор­тирующим шлангом. В ранце размещены:   бункер для порошка, осушитель воздуха, регулирующие заслонки и центробежный вен­тилятор с электроприводом и источником питания. При примене­нии устройства пистолетного типа экспериментально установлено, что при использовании порошкообразного поливинилбутирала для нанесения покрытии 75—80%-ного полимера получают положи­тельный заряд.

Дальнейшие исследования в направлении анализа, технологии

нанесения полимерных покрытий, конструирования и правильного выбора необ­ходимого оборудования позволяет повысить эффективность рабо­ты установок электроосаждения.