СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ФУТЕРОВОЧНОГО ПОКРЫТИЯ
METHOD OF OBTAINING PROTECTIVE LINING COATING

Изобретение относится к технологии нанесения на изделия покрытий на основе органических смол холодного отверждения и может быть использовано для получения защитных футеровочных покрытий на изделиях, предпочтительно крупных со сложным профилем типа технологических емкостей, металлоконструкций, бетонных сооружений и т.п., работающих в условиях высокоагрессивной среды.
Известно получение и применение полимерных композиций на основе эпоксидных олигомеров для защиты изделий из композиционных материалов, сталей, алюминиевых сплавов от влияния окружающей атмосферы, преимущественно от влаги (RU 2232176, публ. 2004 г.). Согласно известному способу вначале получают защитную композицию, где в качестве связующего применяют смесь эпоксидной смолы дианового типа и неполярного пленкообразователя - тетрабромэпоксидной смолы в смеси растворителей. Полученную композицию методом пневматического распыления наносят на изделие до достижения толщины 30-50 мкм с последующей сушкой при температуре 90°С в течение 2 часов. В результате получают покрытие с повышенной влагостойкостью, которая положительно влияет на эксплуатационную коррозионную стойкость покрытых изделий.
Из уровня техники не выявлена известность использования органических смол для получения защитных футеровочных покрытий, предназначенных для работы изделий в условиях высокоагрессивной среды, где требуются, как минимум, высокая химическая стойкость, твердость, механическая прочность и долговечность покрытия. Кроме того, в промышленности не удовлетворена потребность в технологиях, которые позволяют помимо вышеприведенных основных свойств получать покрытия со специальными свойствами, такими как электропроводность, абразивостойкость, декоративность и т.д., на крупных изделиях со сложным профилем.
В заявленном способе предлагается без предварительного получения сырьевой смеси определенным образом использовать химстойкие смолы холодного отверждения, полимеризующиеся без постороннего нагрева. Этот тип смол отвечает требованиям универсальности создаваемой технологии получения покрытий по следующим причинам:
- они пригодны для нанесения на большие поверхности, характеризующиеся трудностью обеспечения равномерного нагрева всей поверхности, а также на поверхности со сложным профилем, включающим поднутрение, приформовку, накладные элементы конструкции и т.д. Кроме того, способ получения покрытий на основе этого типа смол можно использовать на производствах, где применение нагрева недопустимо по правилам безопасности;
- применение данного типа смол позволяет производить работы на месте установки изделия, поточным методом с возможностью изменения толщины наносимого слоя, в зависимости от нагруженности той или иной части изделия;
- этот вид смол позволяет создавать покрытия со свойствами ремонтопригодности.
Основой покрытия, получаемого новым способом, является защитная система, состоящая из нанесенных на поверхность защищаемого изделия, как минимум трех отдельных функциональных слоев. Это - слой праймера из высокоэластичного материала, обладающего высокой степенью адгезии к материалу защищаемого изделия и к основному слою покрытия. Праймер обеспечивает сцепление между каркасом изделия и основным слоем покрытия, компенсирует разницу линейных перемещений каркаса и основного слоя, появляющуюся, например, вследствие тепловых деформаций и т.п.
Основной слой покрытия, наносимый на праймер, выполняют из смолы, на 50-80% наполненной армирующим материалом. На основной слой наносят как минимум один защитный слой специального армирующего наполнителя, на 90-96% пропитанного химстойкой смолой. Полученное покрытие подвергают выдержке при температуре не менее +15°С в течение времени не менее 20 суток или нагреву с последующей выдержкой в течение времени, обеспечивающего полимеризацию слоев. После выдержки покрытие подвергают естественному охлаждению до температуры окружающей среды. Полученное защитное покрытие представляет собой химстойкий защитный барьер, притом, что футерованная поверхность изделия обладает твердостью, высокой прочностью, водогазонепроницаемостью и долговечностью.
В частных случаях исполнения для повышения химической стойкости на полученное покрытие перед выдержкой наносят, как минимум, один слой химстойкой смолы. Кроме того, для достижения заданных потребителем эксплуатационных свойств покрытия, таких как износостойкость, антиадгезивность, электропроводность, декоративность и т.п., или сочетания перечисленных свойств, на основной слой покрытия наносят, как минимум, один защитный слой армирующего наполнителя, пропитанного химстойкой смолой, содержащей армирующие добавки, совместимые с материалом смолы, в количестве, не превышающем 15% ее объема.
Защитный слой из смолы, наполненной песком, корундом, железным порошком и т.п. будет повышать износостойкость и абразивостойкость всего покрытия. Введение в защитный слой алюминиевого порошка придаст покрытию электропроводность, а жидкого воска - антиадгезионные свойства. Введение в защитный слой цветных минеральных наполнителей обеспечит его декоративные характеристики и т.д. При этом ограничение количества наполнителей, введенных в защитный слой, обусловлено требованием сохранения химзащитных свойств основы покрытия.
В зависимости от степени агрессивности среды эксплуатации изделия, слои футеровочного покрытия наносят последовательно в несколько приемов до получения общей толщины покрытия, равной 1,5-10 мм. Толщина покрытия находится в прямой зависимости от степени агрессивности и температуры среды эксплуатации изделия, ее определяют эмпирически путем проведения специальных химических испытаний образцов изделия с нанесенным согласно заявленному способу, покрытием.
Нагрев покрытия с последующей выдержкой в течение времени, обеспечивающего полимеризацию слоев покрытия, обеспечивают скоростью нагрева 10-20°С в час, до температуры не более +80°С с последующей выдержкой в течение 5-48 часов.
Новый технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, заключается в достижении полученным защитным футеровочным покрытием высоких показателей по химической стойкости, твердости, механической прочности, водогазонепроницаемости, долговечности, а также в возможности получения свойств покрытия для условий высокоагрессивной среды эксплуатации изделия.
Для реализации заявленного способа применяют следующие материалы. В качестве химстойкой смолы могут быть использованы эпоксидные смолы, полиэфирные, фурановые, виниловые и другие, полимеризующиеся при комнатной температуре. Для получения слоя праймера используют, например, жидкую резину или модифицированную каучуком эпоксивинилэфирную смолу - DION 9500 компании Reichhold. При нанесении основного слоя в качестве армирующего наполнителя может быть использован стекломатериал, предпочтительно в виде стекломата, использование которого позволяет футеровать поверхности любой формы, поскольку этот материал способен принимать поверхность изделия без выкроек, разрезов и т.п. Для прямых поверхностей оправданно применять стеклоткань и стеклорогожу. В качестве наполнителя основного слоя футеровочного покрытия допустимо использовать любые совместимые со смолой наполнители органического и неорганического происхождения, например, капрон, полиамид, базальтовые и асбестовые ткани и др.
При нанесении защитного слоя в качестве армирующего наполнителя можно использовать стеклянные или синтетические стекловуали, которые способны впитывать в себя до 96% смолы, благодаря чему на поверхности создается надежный химстойкий слой.
Для достижения заданных потребителем эксплуатационных свойств покрытия, таких как износостойкость, антиадгезивность, электропроводность, декоративность и т.п., или сочетания перечисленных свойств, на основной слой покрытия наносят, как минимум, один защитный слой армирующего наполнителя, пропитанного химстойкой смолой, содержащей армирующие добавки, например, тиксотропные (аэросил), жидкий парафин, минеральные (керамические, каменные), металлические порошки и т.п.
При расчетной толщине покрытия до 6 мм все слои наносятся непрерывно «мокрый по мокрому». При необходимости получать покрытие большей толщины, необходимо дождаться отверждения нанесенного слоя, зачистить поверхность до «стекла», затем наносить последующие слои. В необходимых случаях, после нанесения всех необходимых слоев зачищают поверхность, затем наносят один-два слоя ненаполненной смолы. Далее производят выдержку готового покрытия производят при температуре не менее +15°С в течение времени не менее 20 суток или нагрев с последующей выдержкой в течение времени, обеспечивающего полимеризацию слоев покрытия.
После выдержки покрытие подвергают естественному охлаждению до температуры окружающей среды. Этот прием обеспечивает завершение полимеризации всего покрытия, выход растворителя и необходимую твердость покрытия. Температуру нагрева и время выдержки покрытия выбирают в зависимости от температуры тепловой деформации смолы, которая приведена в техническом паспорте материала. В таблице приведен пример обратно пропорциональной зависимости максимальной температуры нагрева покрытия и времени его последующей выдержки.
Таблица
Максимальная температура нагрева покрытия, °С
Время нагрева покрытия, час
Температура тепловой деформации смолы, °С
65
85
100
130
40
24
48
96
120
50
12
24
48
92
60
6
12
18
24
70
-
6
9
12
80
-
3
4
6
Ниже приведены примеры содержания слоев покрытия, нанесенного заявленным способом с использованием различных материалов (на примере материалов компании Reichhold).
Пример 1
- дробеструйная подготовка поверхности;
- грунт-праймер DION 9500 - 1-2 слоя;
2
- два слоя стекломата плотностью 450 г/м, пропитанного смолой DION 9100;
2
- защитный слой - стекловуаль плотностью 30 г/м, пропитанная на 90% смолой DION 9100;
- два слоя смолы DION 9100;
- выдержка покрытия при Т 60°С в течение 12 часов.
Пример 2
- дробепескоструйная подготовка поверхности;
- грунт-праймер - жидкая резина - 1 слой;
2
- два слоя стекломата плотностью 450 г/м, пропитанных смолой DION 6694;
2
- защитный слой - синтетическая стекловуаль плотностью 30 г/м на смоле DION 6694;
- выдержка покрытия при Т-50°С в течение 48 часов.
Пример 3
- дробепескоструйная подготовка поверхности;
- грунт-праймер - полиуретановая мастика - 1 слой;
2
- три слоя стекломата плотностью 300 г/м, пропитанного смолой DION 9700;
- защитный слой - стекловуаль со смолой DION 9700 и 5% жидкого воска;
- выдержка покрытия при Т-50°С в течение 18 часов.
Пример 4
- ручная подготовка поверхности;
- грунт-праймер - DION 9500 (1-2 слоя)
2
- два слоя стекломата плотностью 450 г/м, пропитанного смолой DION 9400;
2
- защитный слой - стекловуаль 30 г/м + смола DION 9400;
- выдержка покрытия при Т-60°С в течение 18 часов.
Пример 5 (износостойкое)
- подготовка поверхности - химическое травление;
- грунт-праймер - DION 9500;
2
- три слоя стекломата 300 г/м+ смола DION 9300;
2
- защитный слой - стекловуаль 30 г/м + смола DION 9300 + 15% кварцевого песка;
- выдержка покрытия - при Т-80°С в течение 4 часов.