Techniki fotopolimeryzacji
Fotopolimeryzacja (proces, w którym energia świetlna przekształca ciekły monomer lub oligomer w stały polimer poprzez polimeryzację) to szybko rozwijająca się technika w przemyśle powłok polimerowych, wykorzystująca światło do inicjowania reakcji polimeryzacji. Metoda ta ma kilka ważnych zalet.
- Szybkie utwardzanie: polimeryzacja indukowana światłem przyspiesza utwardzanie, skracając czas przetwarzania.
- Efektywność energetyczna: niższe zużycie energii w porównaniu do metod utwardzania termicznego.
- Precyzyjna aplikacja: możliwość utwardzania określonych obszarów z wysoką precyzją dzięki kontrolowanej ekspozycji na światło.
Fotopolimeryzacja jest szczególnie użyteczna w elektronice i optyce, gdzie precyzyjne, zlokalizowane powłoki mają kluczowe znaczenie. W fotopolimeryzacji długość fali źródła światła dopasowuje się do fotoinicjatora, aby zoptymalizować proces polimeryzacji i uzyskać pożądane właściwości powłoki.
Nanoszenie powłok
Nanoszenie to proces przetwórstwa chemiczno-fizycznego prowadzący do uzyskiwania powłoki z tworzywa polimerowego na powierzchni przedmiotu, zazwyczaj wykonanego z materiału niepolimerowego. Najczęściej metodę nanoszenia stosuje się do wytwarzania powłok z tworzyw na przedmiotach metalowych.
Powłoki z tworzyw sztucznych, podobnie jak inne warstwy powierzchniowe, mogą spełniać 3 podstawowe zadania: ochrony przed korozją, nadania cech dekoracyjnych, poprawy właściwości mechanicznych (głównie odporności na ścieranie lub zmniejszanie tarcia).
Dzięki możliwości modyfikowania właściwości użytkowych oraz przetwórczych tworzyw sztucznych można otrzymywać powłoki o szerokim wachlarzu właściwości. Z tego względu znajdują one coraz szersze zastosowanie. Przykładem mogą być powłoki o dużej odporności termicznej i chemicznej, powłoki platerowane, powłoki teflonowe o małym współczynniku tarcia czy kompozytowe powłoki naprawcze.
Do powlekania powierzchni metalowych stosuje się organiczne materiały powłokowe w postaci proszków, past, dyspersji oraz ciekłych kompozycji bezrozpuszczalnikowych. Wybór odpowiedniego tworzywa i technologii pokrywania zależy od wielu czynników: od wymagań stawianych powłoce, możliwości aparaturowych i surowcowych wykonującego pokrycie.
Metody nanoszenia powłok
W technologii wytwarzania powłok z tworzyw polimerowych na podłożu metalowym wyróżnia się etapy: przygotowania powierzchni przedmiotu, naniesienia powłoki oraz obróbki wykańczającej powłokę.
Przygotowanie powierzchni przedmiotu polega na oczyszczeniu jej z zanieczyszczeń oraz na nadaniu powierzchni odpowiedniej chropowatości. Najczęściej powierzchnia przygotowywana jest do nanoszenia powłoki poprzez: szczotkowanie, szlifowanie, opalanie, piaskowanie, a czasami wytrawianie w roztworach kwasów. Oczyszczoną powierzchnię odtłuszcza się np. za pomocą rozpuszczalników organicznych.
Obróbka wykańczająca gotowej powłoki polega głównie na usunięciu uszkodzeń w miejscu chwytania pokrywanego przedmiotu podczas nakładania powłoki. Powłoki z tworzyw polimerowych wytwarza się na podłożu, wykorzystując następujące metody: elektrocieplne, natryskowe, płomieniowe, powlekające, zanurzeniowe oraz fluidyzacyjne.
Nanoszenie elektrocieplne
Nanoszenie elektrocieplne jest metodą, w której występują bezpośrednio po sobie 2 etapy: formowanie wstępne powłoki w polu elektrycznym prądu stałego w różnych środowiskach i formowanie ostateczne powłoki w polu temperatury w powietrzu. Nanoszenie elektrocieplne dzieli się na: nanoszenie elektrostatyczne, fluidyzacyjno-elektrostatyczne oraz elektroforetyczne.
Nanoszenie elektrostatyczne
To proces nanoszenia polegający na przeniesieniu sproszkowanego termoplastycznego tworzywa w polu elektrostatycznym, ze specjalnej głowicy stanowiącej biegun ujemny, na powierzchnię wyrobu będącego biegunem dodatnim. Potem przedmiot wyjmuje się z pola elektrostatycznego i pod wpływem ciepła dostarczonego z zewnątrz następuje stopienie naniesionych cząstek tworzywa. Końcowym etapem jest ochłodzenie wyrobu i doprowadzenie powłoki polimerowej do stanu stałego.
Nanoszenie fluidyzacyjno-elektrostatyczne
Ten rodzaj nanoszenia przeprowadza się przy pomocy fluidyzatora elektrostatycznego, w którym za pomocą elektrod umieszczonych w złożu fluidalnym następuje elektryzowanie cząstek tworzywa. Cząstki te następnie unoszą się w strumieniu gazu i dzięki ładunkowi elektrycznemu są przyciągane przez zanurzony w złożu fluidalnym powlekany element.
Nanoszenie elektroforetyczne
Proces nanoszenia elektroforetycznego polega na osadzaniu się na powierzchni przedmiotu cząstek tworzywa wytrącających się z wodnego lub organicznego układu dyspersyjnego, bądź z roztworu koloidalnego, pod wpływem przyłożonego działania pola elektrycznego. W polu elektrycznym zachodzi ruch cząstek, które na powierzchni przedmiotu ulegają koagulacji. Osadzona wstępnie powłoka jest porowata i wymaga dalszej obróbki. Przedmiot z nałożoną w ten sposób wstępną powłoką jest nagrzewany do temperatury nieco wyższej od temperatury topnienia tworzywa, dzięki czemu powłoka ulega wysuszeniu, po czym na skutek ochładzania zestala się, co powoduje ostateczne uformowanie powłoki z tworzywa.
Nanoszenie elektroforetyczne stosuje się szczególnie do otrzymywania powłok PTFE o grubości do 30 mm z wodnego układu dyspersyjnego polimeru oraz do powłok PVC o grubości do 200 mm z organicznego układu dyspersyjnego.
