Лакокрасочные покрытия

Радиационное отверждение покрытий

Радиационный способ считается одним из самых быстрых способов отверждения лакокрасочных покрытий: от долей секунды до нескольких секунд.

Наибольшее применение получило отверждение ускоренными электронами. Их получают с помощью низкоэнергетичных ускорителей прямого действия: «Электрон», «Аврора», «Ион», КГЭ-2,5, ЭОЛ и другие мощностью от 1 до 25 кВт и с энергией электронов 0,05-0,2 пДж. Генерируемые этими ускорителями электроны обладают низкой проникающей способностью, поэтому их используют для отверждения покрытий толщиной не более 500 мкм; остаточной радиации при этом не наблюдается.

Радиационное отверждение применимо для пленкообразователей, способных к химическим превращениям за счет реакции полимеризации - при отверждении лакокрасочных материалов на основе ненасыщенных полиэфиров (лаков ПЭ-284, ПЭ-2120, ПЭ-2125, грунтовки ПЭ-086, эмали ПЭ-2124), полиуретанов (лак УР-2117, грунтовка УР-0171), полиакрилатов, эпоксиакрилатов.

Предпочтительны материалы без растворителей. На радиационное отверждение покрытий влияют: поглощенная доза излучения и ее мощность (рис. 9.8), природа подложки, характер окружающей газовой среды и др.

Большинство покрытий удовлетворительно отверждается при дозах 80-140 кГр и энергии электронов 0,06-0,08 пДж. Более высокие дозы излучения могут приводить к деструктивным процессам как покрытия, так и материала подложки (древесина, бумага, пластмассы). При этом возможно изменение цвета и ухудшение механических свойств.

Прямолинейная зависимость (в логарифмических координатах) между скоростью отверждения и мощностью поглощенной дозы D наблюдается примерно до D = 3 кГр/с, при больших значениях D интенсивность облучения оказывает меньшее влияние на скорость процесса. При радиационном отверждении, как и при химическом, проявляется ингибирующее действие озона и кислорода воздуха. Поверхностный слой имеет более низкую степень отверждения, характеризуется меньшей твердостью, а иногда дает отлип, что допустимо в грунтовочных слоях, но неприемлемо для верхних покрытий. Применение пленкообразователей, не подверженных ингибированию, проведение процесса в инертной среде (азот, аргон, лишенные кислорода топочные газы) или в вакууме, а также использование пленочной защиты (лавсан) в значительной степени позволяет устранить отмеченные недостатки. При этом необходимая доза излучения уменьшается в 2-3 раза по сравнению с отверждением на воздухе. Однако проблема устранения ингибирования полимеризации (и соответственно, липкости покрытий) при радиационно-химическом отверждении полностью не решена. Главное внимание следует уделять выбору пленкообразователей, двойная связь которых не подвержена озонному и кислородному ингибированию, и осуществлению процессов доотверждения поверхностного слоя по механизму ионной полимеризации. При радиационном воздействии покрытия на металлических подложках отверждаются, как правило, быстрее и при меньших дозах излучения, чем, например, на древесине, картоне или пластмассе. Это объясняют большей отражательной способностью металлов, чем других материалов.

Технологические линии для получения покрытий с применением электронного облучения включают оборудование для нанесения лакокрасочного материала и отверждения покрытия, а также скоростной конвейер (рис. 9.9). Более применимы для получения покрытий плоские изделия - рулонные и листовые материалы. Максимальное расстояние между покрытием и окном прожектора (источник электронов) не должно превышать 10-15 см, что затрудняет отверждение покрытий на изделиях сложной формы. В промышленных условиях радиационное отверждение применяют при отделке щитовой мебели, печатных плат, облицовочных строительных плит, листового и рулонного металла, картона, плоских изделий из пластмасс, при скоростях движения конвейера (или ленты) 10-60 м/мин.

Рис. 9.9. Технологическая линия для получения покрытий на щитовых деталях мебели:

1 - деталь мебели; 2 - лаконаливная машина; 3 - радиационно-химическая установка с ускорителями электронов

Энергозатраты при использовании радиационного отверждения при отделке мебельных щитов (по сравнению с терморадиационным отверждением) сокращаются в 6-9 раз, затраты труда - в 6-14 раз, стоимость покрытий в целом снижается примерно в 2 раза. Следует отметить, что электронное отверждение рентабельно только при объемах производства покрытий более 20 тыс. м2/год.