Лако-красочные материалы — производство

Для защиты строительных конструк­ций и технологического оборудования от коррозии при­меняют листовые синтетические материалы: резины, полиизобутилен, поливинилхлорид, полиэтилен, фторо­пласты. Склеивание этих материалов должно быть осо­бенно тщательным, так как необходимо обеспечить не только надежное крепление листов к основанию, но и получить герметичные соединения.

Чтобы защитить конструкции от коррозии в условиях действия жидких агрессивных сред поверхности обычно обкладывают резинами и склеивают их между собой [58]. Для склеивания резин применяют клеи на основе нату­рального или синтетических каучуков, содержащие иногда синтетические смолы.

Различают склеивание невулканизованных (сы­рых) и вулканизованных резин. При склеивании сы­рых резин производят вулканизацию по режиму, преду­смотренному для данного вида резины. При этом требу­ется нагревание. Вулканизованные резины склеивают при нормальной комнатной температуре (иногда и при нагревании).

Невулканизованные резины на основе бутадиен — акрилонитрильного каучука (СКН) склеивают при помо­щи клеев ВИ-4-18Б и НС-30, имеющих в своем составе каучук СКН-40, феноло-формальдегидные смолы и рас­творители. Поверхность резин, подлежащих склеи­ванию, зачищают грубозернистой наждачной бумагой, затем протирают тампоном, смоченным в бензине «га­лоша» или ацетоне, и выдерживают на воздухе 10— 15 мин при 20—30° С. Наносят клеи двумя слоями, под­сушивая каждый слой до отлипа. Затем поверхности соединяют и прикатывают металлическим роликом. При работе с клеем НС-30 температура склеивания должна быть не ниже 23° С, относительная влажность воздуха в помещении — 65—75%. После склеивания детали вы­дерЖивают 8 ч при нормальной температуре, а затем их вулканизуют.

Вулканизованные резины на основе каучука СКН склеивают холодным способом при помощи клея 4Н. По­верхности протирают бензином «галоша» и наносят на них два слоя клея. Каждый слой сушат 15-^-30 мин при 18—30° С. Время выдержки в собранном положении 16 ц при температуре не ниже 18° С.

Кремнийорганические резины склеивают пленками не — вулканизованных кремнийорганических резиновых сме­сей с последующей вулканизацией.

С металлами невулканизованные резины склеивают горячим способом клеями ВДУ-3, «Термопрен», «Лейко — нат». При склеивании клеем «Термопрен» очищенную по­верхность металла покрывают слоем жидкого клея, высу­шивают его, затем наносят еще 1—2 слоя и прикатывают резину. Вулканизацию производят под давлением 2— 3 кГ/см2. Клей ВДУ-3 наносят на металл двумя слоями, каждый слой подсушивая 45—60 мин при температу­ре 18—20°С. Склеивание происходит при температуре 143° С под давлением 3—5 кГ/см2.

Для более прочного склеивания металлы предвари­тельно покрывают латунью путем электрохимического осаждения на них меди и цинка из раствора комплекс­ных цианистых солей. Толщина слоя латуни 0,001 — 0,006 мм. Способ склеивания основан на свойстве рези­новых смесей прочно соединяться в процессе вулкани­зации с латунью. Для приклеивания берут свежеваль — цованные резиновые смеси, прикладывают их к чистой поверхности латуни и производят вулканизацию под давлением не менее 20—30 кГсм2.

Иногда к металлам (чугуну, алюминию, стали) ре­зины приклеивают при помощи прослойки эбонита. По­верхность металла обезжиривают, очищают шкуркой и затем покрывают 1—2 слоями эбонитовой смеси. Каж­дый слой подсушивают. Далее накладывают несколько слоев резиновой смеси, прикатывают их роликом и вул­канизуют изделие под давлением. Этот способ применя­ют для футеровки емкостей и для защиты коммуника­ций (труб, лотков, запорной арматуры и т. п.).

Большое значение имеет склеивание вулканизован­ных резин с металлами холодным способом. Склеивание производят на месте монтажа конструкций, используя подручные средства запрессовки. Однако прочность клеевых соединений, полученных при склеивании холод­ным способом, ниже, чем при горячем. Поэтому холод­ный способ склеивания резин с металлами применяют в несиловых конструкциях; при обкладке емкостей изнут­ри, футеровке аппаратов, наклеивании амортизацион­ных прокладок. Чтобы повысить прочность склеивания, поверхность металла тщательно обрабатывают (обез­жиривание, механическая очистка, придание шерохова­тости, устранение неровностей, выступов и углублений). После этого поверхность металла промывают раство­рителем и, если склеивание производят не сразу, нано­сят защитный слой клея. Поверхность резин зачищают наждачной бумагой и промывают растворителем. Клей наносят на резину и на металл несколькими слоями. Через 24—48 ч после смыкания деталей соединение дос­тигает рабочей прочности.

Так как резина — неполярный материал, то склеи­вают ее преимущественно неполярными каучуковыми клеями. Между тем, клеи холодного отверждения в большинстве своем полярны. В связи с этим возникает необходимость модифицирования поверхности резин для придания им полярности. Модифицирование осуществ­ляют обработкой поверхности резин серной кислотой. При этом поверхность освобождается от гидрофобных мягчителей, очищается от загрязнений, становится гид­рофильной. В молекулах каучука происходит перест­ройка, называемая циклизацией (отсюда название — цИклизованные каучуки).

Модифицированные резины клеят перхлорвинило — вым, нитроцеллюлозным, тиоколовыми клеями.

Значительное распространение в антикоррозионной технике получили защитные обкладки из листовых мате­риалов на основе высокомолекулярного полиизобутиле — на (марки П-115 и П-200).

Для крепления листового полиизобутилена к поверх­ности металлических аппаратов и конструкций, а так­же для склеивания между собой листов наполненного полиизобутилена, используемых для кровли и гидроизо­ляции строительных сооружений, применяют каучуко­вые клеи № 88-Н и «Термопрен», растворенный в бензи­не или стироле. Через 5—6 суток после склеивания до­стигается рабочая прочность (около 15 кГ/см2).

Ввиду низкой теплостойкости каучуковых клеев при температуре выше 80° С сцепление полиизобутиленовых листов с металлом заметно ослабляется. Поэтому поли­изобутиленовые обкладки, работающие при темпера­туре выше 85° С, дополнительно защищают при помощи слоя керамических или диабазовых плиток, закрепляе­мых неорганической кислотоупорной замазкой. Такие комбинированные покрытия нашли применение на мно­гих химических предприятиях.

При обклейке аппаратов поверхность металла предва­рительно очищают пескоструйным способом и обезжири­вают чистым бензином. Затем на металл наносят два слоя клея 88-Н (с небольшой выдержкой), а на листы по — лиизобутилена — один слой. Листы полиизобутилена или выкроенные из них заготовки плотно прикатывают к стен­кам аппарата ручными роликами. Стыки соединяют свар­кой или склейкой. Качество обклейки проверяют нагретой до 100° С водой, заливаемой в аппарат. Ремонтируют об­кладку, приваривая или приклеивая заплаты из листово­го полиизобутилена к основной обкладке.

При оклейке листовым полиизобутиленом бетонных сооружений, например полов и фундаментов, часто вмес­то каучуковых клеев применяют битумную мастику, со­держащую 15—20% низкомолекулярного полиизобутиле­на, улучшающего клеящие свойства мастики и повышаю­щего эластичность клеевого шва. Поверхности сложного профиля защищают при помощи жидких или пастообраз­ных составов на основе каучуков, битума, полиизобу­тилена.

Ценным, а в некоторых случаях и незаменимым анти­коррозионным материалом являются фторопласты, в частности фторопласт-3 (политрифторхлорэтилен) и фто — ропласт-4 (политетрафторэтилен). Фторопласт-4 не раз­рушается ни одной из известных кислот и щелочей, не растворяется в растворителях, обладает антифрикцион­ными свойствами. Используют фторопласт-4 для футеров­ки емкостей, в качестве уплотняющих прокладок в тру­щихся частях механизмов, работающих в агрессивных средах, для запорной арматуры, для изоляции высокоча­стотной аппаратуры.

Адгезионные свойства фторопласта-4 невелики. В на­стоящее время разработано несколько способов склеива­ния фторопластов [83], но некоторые из них сложны, опас­ны и применимы лишь в особых условиях. Наиболее доступный способ — склеивание эпоксидными, полиурета — новыми, феноло-каучуковыми и другими клеями, с пред­варительной обработкой деталей из фторопласта смесью калия, дифенила и диоксана (2,7: 10". 100), перемешан­ных до полного растворения калия. Обрабатывают по­верхность, погружая детали на 1 ч в смесь, подогретую до 50—60° С. Затем детали отмывают ацетоном и водой.

Прочность на сдвиг соединений фторопласта-4 на кле­ях холодного отверждения 40—50 кГ/см2, на клеях горя­чего отверждения — 100 кГ/см2. Лучшие результаты по­лучены при склеивании полиуретановым клеем ПУ-2 при удельном давлении 1—2 кГ/см2, поддерживаемом 2 ч при 105° С, 4 ч при 60° С или 24 ч при 20° С: прочность соеди­нения фторопласта-4 со сталью 61 кГ/см2, с полиэтиленом 40 кГ/см2, с дюралюминием 66 кГ/см2, с текстолитом 33 кГ/см2.

Детали из фторопласта-4 обрабатывают также в 1%-ном растворе натрия в безводном жидком аммиаке в течение 1,5 сек (затем промывают холодной проточной водой). При такой обработке химически модифицируется тонкий слой поверхности. После высушивания детали склеивают клеями БФ, эпоксидным и др.

Несмотря на то, что после такой обработки прочность склеивания высокая, применяют этот способ редко ввиду его крайней опасности (возможны выплески и вспышки смеси при попадании в нее даже незначительных коли­честв воды).

Один из эффективных способов обработки поверхнос­ти фторопласта-4 — погружение деталей в раствор на — трийнафталинового комплекса в тетрагидрофуране. Пос­ле высушивания при 120—130° С фторопласт-4 прочно склеивается с металлами эпоксидными клеями холодного и горячего отверждения. Прочность соединения при не­равномерном отрыве 70—90 кГ/см2 при 20° С, причем раз­рушение происходит с обнажением слоя фторопласта, не подвергшегося химической обработке. Клеевой шов обла­дает повышенной герметичностью.

Фторопласт-3 так же, как и фторопласт-4, обладает многими ценными физико-механическими, химическими и диэлектрическими свойствами, однако в отличие от по­следнего набухает и растворяется при нагревании.

Благодаря исключительно высокой стойкости к кис­лотам и щелочам пленочные материалы из фторопласта-3 используют для футеровки емкостей и защиты от корро­зии технологического оборудования.

Склеивают фторопласт-3 с металлами клеем, состоя­щим из тонкоизмельченного порошка политрифторхлор- этилена, невулканизованного полиалкиленполисульфид — ного каучука и наполнителя, диспергированных в ксилоле, или эпоксидной смолой, отверждаемой диэтиламино- пропиламином в течение 16 ч (при температуре 120—- 160° С). При склеивании фторопласта-3 эпоксидным клеем горячего отверждения (без предварительной обработки поверхности полимера) максимум прочности на сдвиг до­стигается в случаях, когда склеивание производят при температуре, близкой к температуре плавления полимера (200° С).

К числу антикоррозионных материалов, уже давно применяемых в строительстве и хорошо освоенных отече­ственной промышленностью, относится поливинил- хлорид. Его используют в жестком (винипласт) и пластифицированном (пластикат) виде. Из винипласта изготовляют трубы, обкладочные листы, детали вентиля­ционных систем, запорную арматуру. Из пластиката из­готовляют пленки, линолеум, кабельную изоляцию, листы для защиты конструкций от коррозии.

Детали из винипласта склеивают 10—20%-ным ра­створом перхлорвиниловой смолы в метиленхлориде или дихлорэтане. Поверхности детали зачищают перед склеи­ванием наждачной бумагой и обезжиривают. Затем на­носят 2—3 слоя клея, каждый из них подсушивая. После этого детали соединяют и выдерживают в запрессован­ном состоянии в течение 24 ч при нормальной темпера­туре (давление приблизительно 1 кГ/см2).

К металлическим, бетонным, деревянным деталям в качестве декоративного или защитного слоя приклеи­вают тонколистовой винипласт толщиной 0,5—2 мм. В ка­честве клеев используют растворы перхлорвиниловой смолы в дихлорэтане (13%), ацетоне (20%) или смеси циклогексанона с метиленхлоридом (13%). С металлом винипласт соединяется прочнее, чем с бетоном или дре­весиной.

Склеивание пластифицированного поливинилхлорида более затруднено тем, что пластификатор, мигрируя в по­верхностные слои пластиката, а затем и в клей, препят­ствует прочному сцеплению. Удовлетворительный ре­зультат получается при использовании в качестве клея растворов перхлорвиниловой смолы или полиметилме — такрилата.

Для склеивания пластифицированного поливинилхло — рида с бетоном, керамикой, стеклом, металлами исполь­зуют клеи холодного отверждения, являющиеся продук­том совмещения перхлорвиниловой и эпоксидной смол в соотношении 2:3 или 1:1. Эти клеи пластифицируют ди- бутилфталатом или модифицируют каучуком СКН-26 (в растворе). Для отверждения вводят 7,5—10 вес. ч. по — лиэтиленполиамина. Клеевые соединения отличаются большой эластичностью, стойки к воздействию воды, топ­лива, масел.

При склеивании пластифицированного поливинилхло — рида с металлами или тканью клей наносят только на металл или ткань. Клеевой слой просушивают для удале­ния растворителя и на него накладывают поливинилхло — ридный пластик (без притирания). Склеивание произво­дят под давлением до 2 кГ/см2 горячим или холодным способом. Чтобы повысить прочность клеевого соедине­ния, поверхность металлов механически обрабатывают (Делают шероховатой).

Соединения пластифицированного поливинилхлорида с’ металлом на совмещенных перхлорвинило-эпоксидных клеях достаточно тепло — и морозЬстойки. Прочность их не снижается после выдерживания в дизельном топливе в те­чение L2 месяцев, что имеет большое значение при монта­же пластмассовых трубопроводов для топливных систем.

Использование листового полиэтилена в ка­честве антикоррозионного материала встречает затрудне­ния. Способы улучшения адгезионных свойств полиэтиле­на рассмотрены выше (стр. 146—-147). Однако несмотря на обработку поверхности полиэтилена, максимальная прочность склеивания не превышает 20 кГ/см2, т. е. зна­чительно ниже прочности не только самого полиэтилена, но даже такого сравнительно слабого основания, как штукатурка. Между тем при склеивании полиэтилена с металлами требуется высокая прочность соединения. По­высить прочность склеивания можно, используя метод ла­тунирования металлов (см. стр. 156) и применяя в каче­стве клея частично гидрированный полибутадиен, кото­рый в смеси с вулканизующими агентами при нагревании прочно скрепляет полиэтилен с латунью и любыми дру­гими металлами, покрытыми латунью. В состав клея вхо­дит (в вес. ч.) 10%-ный раствор гидрополибутадиена в толуоле—100; окись цинка—40—50, петролатум — 3,5, сера — 2,5, триметилдигидрохинолин — 1, стеариновая кислота — 0,5, меркаптобензотиазол — 0,5.

Клей в горячем виде наносят на склеиваемые поверх­ности и подсушивают до образования пленки. Затем детали соединяют, запрессовывают и нагревают до 150° С в течение 30—40 мин. Прочность соединения при этом спо­собе достигает 70—100 кГ/см2, благодаря сходству струк­тур гидрополибутадиена и полиэтилена, а также вещест­вам, добавляемым к гидрополибутадиену и придающим клею способность сцепляться с латунью. При таком спо­собе склеивания полиэтилен не подвергают предваритель­ной химико-термической обработке.

Способ склеивания полиэтилена с латунированными металлами используют в соединениях труб с фитингами в системах газо — и водоснабжения, в тормозных пневмати­ческих системах и т. п.

Наличие в составе клея серы позволяет таким же спо­собом склеивать полиэтилен с резиной. Успех склеива­ния объясняется тем, что атомы серы в процессе вулка­низации образуют химическую связь с атомами углерода в каучуке. При испытании на прочность клеевых соеди­нений полиэтилена с резиной, полученных этим спосо­бом, разрыв происходит по резине. Иногда через подслой резины полиэтилен приклеивают к металлам.

Существует способ крепления полиэтилена к поверх­ности строительных конструкций и изделий (из металла, бетона) через подслой полиизобутилена. При этом сна­чала сдваивают (дублируют) листы полиэтилена и поли­изобутилена на дублирующих агрегатах. Затем на по­верхность изделия и на полиизобутилен наносят клей (ка­учуковый). После подсушивания листы прикатывают роликами к изделию, защищаемому от коррозии.

Чтобы можно было склеивать детали из полиэтилена без предварительной обработки поверхности стенки форм, служащих для отливки деталей, посыпают адгезионно — активными порошками, например кварцевой мукой. При отливке детали порошок вплавляется в ее поверхность и служит промежуточным слоем, обеспечивающим проч­ное сцепление с эпоксидными, каучуковыми и другими клеями.

Склеивание полипропилена встречает те же затруднения, что и склеивание полиэтилена. Однако поли­пропилен более теплостоек, и поэтому его можно склеи­вать клеями горячего отверждения. При холодном отвер­ждении полипропилен склеивают полиуретановым клеем ПУ-2, эпоксидным Л-4 или эпоксидно-полисульфид­ным К-153. Поверхность полипропилена обрабатывают газообразным хлором, серной кислотой, хромовой смесью, раствором марганцевокислого калия в серной кислоте или раствором надхромовокислого аммония в концентри­рованной серной кислоте в течение 2—3 мин (при 150°С).

После промывания деталей в дистиллированной воде и подсушивания их можно клеить по обычным режимам колодного и горячего склеивания. Хорошие результаты дает способ дублирования полипропилена с полиизобути — леном с последующей склейкой листов каучуковыми клея­ми, которые наносят на поверхность полиизобутилена и защищаемой конструкции.