Powłoki w przetwórstwie tworzyw sztucznych

Powłoki z tworzyw sztucznych

Tworzywa sztuczne znalazły szerokie zastosowanie w technice nie tylko jako surowce służące do wyrobu określonych elementów konstrukcyjnych, ale również jako materiał powłokowy. Powłoki z tworzyw sztucznych stanowią bardzo skuteczne i dobre zabezpieczenie antykorozyjne, mają dobre własności izolacyjne i ślizgowe, a także w wielu przypadkach dekoracyjne. 

Opracowanie technologii nanoszenia powłok ochronnych z tworzyw sztucznych pozwoliło rozwiązać cały szereg problemów technicznych i uzyskać znaczne oszczędności materiałowe i finansowe. Ochrona przed korozją ma szczególne znaczenie w przemyśle chemicznym, gdzie uszkodzenia aparatury chemicznej, wynikające z korozji mogą w rezultacie skutkować wyciekami niebezpiecznych substancji stanowiąc ogromne zagrożenie dla środowiska.

Istnieje kilka metod nakładania powłok z tworzyw sztucznych, jednak w każdym przypadku, aby w celu wytworzenia adhezji pomiędzy tworzywem a materiałem, tworzywo musi zostać przeprowadzone w stan ciekły lub plastyczny. Proces ten umożliwia zwilżanie powierzchni materiału i następnie adsorpcję, a sama warstwa wierzchnia materiału musi być odpowiednio przygotowana. Wśród metod nanoszenia powłok z TS wyróżnijmy: 

Nanoszenie fluidyzacyjne(proszkowe) polega na wytworzeniu zawiesiny sproszkowanego tworzywa w złożu fluidalnym i wprowadzeniu do niego przedmiotu nagrzanego do temperatury nieco wyższej niż temperatura topnienia tworzywa. W złożu cząstki tworzywa stykając się z nagrzanym przedmiotem stapiają się tworząc powłokę związaną adhezyjnie z materiałem przedmiotu

Nanoszenie fluidyzacyjno - elektrostatyczne; podobnie jak w nanoszeniu fluidyzacyjnym do zawiesiny sproszkowanego tworzywa w fluidyzatorze wprowadza się przedmiot, przy zastosowaniu tej metody komora fluidyzacyjna wyposażone jest w elektrody. Naelektryzowane ziarna proszku osiadają na uziemionym przedmiocie pokrywając nawet bardzo skomplikowane powierzchnie.

Nanoszenie płomieniowe, podczas którego zachodzi jednocześnie rozpylanie i przenoszenie tworzywa sproszkowanego w strumieniu gazu i ciepła z pistoletu nanoszącego na powierzchnię przedmiotu. 

Nanoszenie zanurzeniowe polega na zanurzeniu przedmiotu w tworzywie będącym w stanie ciekłym lub plastycznym. W czasie przebywania przedmiotu w tworzywie przywiera ono adhezyjnie do uprzednio przygotowanej jego powierzchni oraz tworzy powłokę.

Nanoszenie elektrostatyczne polega na przeniesieniu sproszkowanego tworzywa w polu elektrostatycznym z głowicy napylającej stanowiącej biegun ujemny na powierzchnię przedmiotu będącego biegunem dodatnim. 

Nanoszenie elektroforetyczne to osadzanie na powierzchni przedmiotu cząstek tworzywa z układu dyspersyjnego pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego.

Przyszłość powłok

- Myślę, że cały czas idziemy w stronę miniaturyzacji różnego rodzaju elementów i o ile kiedyś wytwarzane były powłoki o grubości do nawet kilku centymetrów, to teraz wchodzimy w powłoki, których grubość jest rzędu atomów, wypełniając doskonale swoje funkcje – wyjaśnia profesor Monika Madej.

Czy zatem przyszłość to nanotechnologie?

W ostatnich latach coraz popularniejsze stają się tzw. powłoki inteligentne, czyli np. warstwy samooczyszczające się czy samonaprawiające się. Tego typu powłoki znajdą zastosowanie przede wszystkim w medycynie, energetyce, elektronice i przemyśle militarnym, czyli przede wszystkim tam gdzie jakość i funkcjonalność są ważniejsze niż cena.

Naukowcy z Wrocławia opracowują powłoki antyoblodzeniowe, od których krople wody odbijają się jak kauczukowe piłki. Nowe powłoki superhydrofobowe opracowuje Laboratorium Materiałów Polimerowych z Polskiego Ośrodka Rozwoju Technologii (PORT) we Wrocławiu. Efekty prac badawczych laboratorium mogą w przyszłości znaleźć zastosowanie w branży energetycznej, budowlanej czy lotniczej.

Wyniki badań wstępnych pokazały, że nowe powłoki opóźniają zamarzanie o 15-20 minut w porównaniu do powłok dostępnych komercyjnie. O tyle później zamarza kropla wody na powierzchni schłodzonej do minus 30 stopni.

W dziedzinie farb i lakierów doświadczenia ze zmianami parametrów pomalowanej powłoką powierzchni trwają już od lat. Motorem zmian jest oczywiście branża morska, w której od zarania dziejów istnieje zapotrzebowanie na wodoodporne powłoki.

Powierzchnie hydrofobowe posiadają właściwości samooczyszczania oraz są przeciwkorozyjne, dlatego przyciągają uwagę naukowców i technologów. Hydrofobowość to przede wszystkim pochodna budowy chemicznej powierzchni, ale wpływ na tę właściwość może mieć również porowatość. Tę ostatnią można kontrolować poprzez tworzenie lub osadzanie na powierzchni nanostruktur lub nanocząstek. Jednym z najlepszych naturalnych przykładów powierzchni superhydrofobowych jest liść lotosu, natomiast najpopularniejszym, stworzonym przezczłowieka -  wspomniany już teflon.

Popularne są powłoki zapobiegające pojawieniu się na pomalowanych powierzchniach bakterii, pleśni, grzybów czy porostów, ale także graffiti, które są zmorą administratorów budynków.

Kilka lat temu Amerykanie opracowali farbę antybakteryjną, która podczas wysychania uwalnia bakteriobójcze substancje. Z kolei naukowcy z University of Eastern Michigan wymyślili powłokę, która reaguje na szkodliwe zewnętrzne czynniki i stosownie do ich mocy reguluje wydzielanie substancji "leczniczych". Dzięki temu zaczyna ona "działać" obliczu korozji lub ataku grzybów, a na co dzień pozostaje nieaktywna.

Dzięki zastosowaniu nanotechnologii możliwe stało się też samodzielne naprawianie zniszczeń przez powłokę. Wyroby takie oferują już światowe koncerny. Zewnętrzne warstwy takich powłok potrafią regenerować się, podobnie jak (w dużym uproszczeniu) ludzka skóra.

Jak widać, rozwój nanotechnologii otwiera w dziedzinie powłok ogromne, niezbadane wcześniej możliwości, dając jednocześnie pewność, że przemysł przyszłości bez unikatowych właściwości powłok już się nie obejdzie.

JL



brak
 

Bydgoski Klaster Przemysłowy skupia firmy z branży narzędziowej i przetwórstwa tworzyw sztucznych oraz szereg instytucji okołobiznesowych

Polska