Эпоксидное покрытие, связанное плавлением - Fusion bonded epoxy coating

Эпоксидное покрытие, связанное плавлением, также известный как эпоксидно-порошковое покрытие со сплавлением и обычно называют Покрытие FBE, является эпоксидная смола -основан порошковое покрытие который широко используется для защиты стальных труб, используемых в строительстве трубопроводов, арматурных стержней (арматура ) и на широкий спектр трубопроводных соединений, клапанов и т. д. от коррозия. Покрытия FBE термореактивный полимер покрытия. Они подпадают под категорию защитные покрытия в краски и номенклатура покрытий. Название эпоксидная смола с плавлением из-за отставки перекрестная ссылка и способ нанесения, отличный от обычной краски. Компоненты смолы и отвердителя в сухом порошковом сырье FBE остаются неотредактированными при нормальных условиях хранения. При типичных температурах нанесения покрытия, обычно в диапазоне от 180 до 250 ° C (от 356 до 482 ° F), содержимое порошка плавится и переходит в жидкую форму. Жидкая пленка FBE смачивается и стекает по стальной поверхности, на которую она нанесена, и вскоре становится твердым покрытием за счет химического сшивания с помощью тепла. Этот процесс известен как «соединение сплавлением». Происходящая в этом случае химическая реакция сшивки необратима. После отверждения покрытие никаким образом не может быть возвращено в исходную форму. Дальнейшее нагревание не приводит к «расплавлению» покрытия, поэтому оно известно как «термореактивный Покрытие.

История

С момента их появления в качестве защитного покрытия в начале 1960-х годов составы покрытий FBE претерпели значительные улучшения и усовершенствования. Сегодня доступны различные типы покрытий FBE, специально разработанные для удовлетворения различных требований. FBE доступны в виде отдельных покрытий, а также в составе многослойных покрытий. Покрытия FBE с различными свойствами доступны для нанесения покрытия на основную часть трубы, внутренние поверхности, кольцевые сварные швы, а также на фитинги.

Химия покрытий FBE

Структура немодифицированного эпоксидного форполимера бисфенола А. п обозначает количество полимеризованных субъединиц и находится в диапазоне от 0 до примерно 25

Важнейшие компоненты порошкового покрытия:

Смола.
Отвердитель или отвердитель.
Наполнители и расширители.
Цветные пигменты.

Смола и отвердитель вместе известны как «связующее». Как видно из названия, в эпоксидных покрытиях, связанных методом Fusion, часть смолы представляет собой смолу «эпоксидного» типа. «Эпоксидная смола »Или« Оксиран »содержит трехчленное циклическое кольцо - одно кислород атом соединен с двумя углерод атомы - в молекуле смолы. Эта часть является самой реактивной группой эпоксидных смол. Наиболее часто используемые смолы FBE являются производными бисфенол А и эпихлоргидрин.Однако другие типы смол (например, бисфенол F type) также обычно используются в составах FBE для достижения различных свойств, комбинаций или добавок. Смолы также доступны с различной молекулярной длиной, чтобы обеспечить уникальные свойства окончательному покрытию.

Вторая по важности часть покрытий FBE - это отвердитель или отвердитель. Отвердители реагируют либо с эпоксидным кольцом, либо с гидроксильными группами вдоль молекулярной цепи эпоксида. Различные типы отвердителей, используемых при производстве FBE, включают дициандиамид, ароматические амины, алифатические диамины и т. Д. Выбранный отвердитель определяет природу конечного продукта FBE - его плотность сшивки, химическую стойкость, хрупкость, гибкость и т. Д. эпоксидных смол и отвердителей в составе определяется их относительной эквивалентной массой.

В дополнение к этим двум основным компонентам покрытия FBE включают наполнители, пигменты, наполнители и различные добавки для обеспечения желаемых свойств. Эти компоненты контролируют такие характеристики, как проницаемость, твердость, цвет, толщина, сопротивление зазубрин и т. Д. Все эти компоненты обычно представляют собой сухие твердые вещества, даже несмотря на то, что небольшие количества жидких добавок могут использоваться в некоторых составах FBE. Если используются, эти жидкие компоненты распыляются в рецептурную смесь во время предварительного смешивания в производственном процессе.

Стандарт на покрытие трубопроводов методом FBE - ISO 21809, часть 2.

Процесс производства порошка FBE

Основные части завода по производству порошковых покрытий:

весовая станция,
станция предварительного смешивания,
экструдер и
классификатор или измельчитель.

Компоненты рецептуры FBE взвешиваются и предварительно смешиваются в высокоскоростных миксерах. Затем смесь переносят в экструдер с большим усилием сдвига. Экструдеры FBE включают в себя одно- или двухшнековую установку, вращающуюся внутри фиксированного барабана-грейфера. Температурный диапазон^{[нечеткий ]} температура от 50 ° C до 100 ° C используется в цилиндре экструдера. Эта установка сжимает смесь FBE, нагревая и плавя ее до полужидкой формы. Во время этого процесса ингредиенты расплавленной смеси тщательно диспергируются. Из-за быстрой работы экструдера и относительно низкой температуры внутри цилиндра компоненты эпоксидной смолы и отвердителя не будут подвергаться значительной химической реакции. Расплавленный экструдат затем проходит между холодными валками и становится твердым хрупким листом. Затем он перемещается в «Kibbler», который измельчает его на более мелкие чипсы. Эти стружки измельчаются с помощью высокоскоростных измельчителей (классификаторов) до размера частиц менее 150 микрометров (стандартные спецификации требуют прохождения 100% за 250 мкм). микрометр сита и максимум 3% удерживается на сите 150 мкм). Конечный продукт упаковывается в закрытые контейнеры, при этом особое внимание уделяется предотвращению попадания влаги. Нормальные температуры хранения порошковых покрытий FBE ниже 25 ° C (77 ° F) на складах с кондиционированием воздуха.

Процесс нанесения покрытия FBE

Независимо от формы и типа стальной поверхности, на которую наносится покрытие, нанесение порошкового покрытия FBE состоит из трех основных этапов:

стальная поверхность тщательно очищается,
очищенная металлическая часть нагревается до рекомендованной температуры нанесения порошка FBE, и
этап нанесения и отверждения.

Преимущество труб и арматуры заключается в том, что их круглая форма позволяет непрерывно линейно наносить их по внешней поверхности, в то время как детали перемещаются на конвейере через камеру для нанесения порошка, обеспечивая высокую производительность. На арматуру и т. Д. Покрытие наносится ручными краскораспылителями. Другой метод нанесения - это процесс погружения в жидкость, при котором нагретые компоненты погружаются в псевдоожиженный слой порошка (см. Ниже).

Подготовка поверхности - струйная очистка

Пескоструйная очистка - наиболее часто используемый метод подготовки стальных поверхностей. Это эффективно удаляет с поверхности ржавчину, окалину, ламели и т. Д., Обеспечивая промышленную очистку и шероховатую поверхность. Шероховатость стали, полученная после взрывных работ, называется профилем и измеряется в микрометрах или милы. Обычно диапазон профилей для покрытий FBE составляет от 37 до 100 микрометров (от 1,5 до 4 мил). Профиль увеличивает эффективную площадь поверхности стали. Достигнутая чистота оценивается как ISO 8501-1 степени: они взяты из набора фотографических слайдов в шведском стандарте (SIS), показывающем образцы общей терминологии «белый металл», «почти белый металл» и т. д. Как правило, SA 2½ используется для трубопроводов (эквивалент NACE N ° 2 ).

Перед абразивоструйной очисткой важно удалить жир или масляные загрязнения. Для этой цели обычно используются очистка растворителем, дожигание и т. Д. В процессе струйной очистки сжатый воздух (от 90 до 110 фунтов на квадратный дюйм / 610 до 760 кПа) используется для нанесения абразивного материала на очищаемую поверхность. Оксид алюминия, стальная крошка, стальная дробь, гранат, угольный шлак и т. Д. Являются часто используемыми абразивами. Другой метод струйной очистки - это центробежная струйная очистка, которая особенно используется при очистке внешней поверхности трубы. В этом методе абразив подается во вращающееся тело трубы с помощью специально разработанного круга, который вращается с высокой скоростью, в то время как абразив подается из центра круга.

Нагревание и нанесение порошка FBE

Нагревание может быть достигнуто с помощью нескольких методов, но наиболее часто используются «индукционный нагрев» или «нагрев в духовке». Стальная деталь проходит через высокочастотное магнитное поле переменного тока, которое нагревает металлическую деталь до требуемой температуры нанесения покрытия FBE. Типичная температура применения автономного FBE составляет от 225 до 245 ° C. При использовании в качестве грунтовки в многослойной полиолифиновой системе температура нанесения может быть снижена в соответствии с рекомендациями производителя FBE, чтобы соответствовать параметрам «межслойной адгезии». Некоторые производители порошков FBE недавно разработали специальные покрытия FBE, которые можно наносить при температурах до 175 ° C. Другими методами нагрева являются «нагрев в печи», «инфракрасный нагрев» и т. Д. Порошок FBE помещается в «псевдоожиженный слой». В псевдоожиженном слое частицы порошка взвешены в потоке воздуха, в котором порошок «ведет себя» как жидкость. После отключения подачи воздуха порошок останется в первоначальном виде. Псевдоожиженный порошок распыляют на горячий субстрат с помощью подходящих распылителей. Электростатический пистолет-распылитель снабжен ионизирующим электродом, который придает частицам порошка положительный электрический заряд. Покрываемая сталь «заземляется» через конвейер. Заряженные частицы порошка равномерно оборачиваются вокруг подложки и плавятся в жидкой форме. Внутренние поверхности труб покрываются распылительными насадками, которые перемещаются от одного конца нагретой трубы к другому с постоянной скоростью, пока труба вращается по своей продольной оси.

Стандартный диапазон толщины покрытия автономных покрытий FBE составляет от 250 до 500 микрометров, хотя могут быть указаны более низкие или более высокие диапазоны толщины, в зависимости от условий эксплуатации. Расплавленный порошок «втекает» в профиль и связывается со сталью. Расплавленный порошок станет твердым покрытием по истечении «времени гелеобразования», что обычно происходит в течение нескольких секунд после нанесения покрытия. Смоляная часть покрытия подвергнется поперечному сшиванию, известному как «отверждение» в горячем состоянии. Полное отверждение достигается либо за счет остаточного тепла на стали, либо за счет дополнительных источников тепла. В зависимости от системы покрытия FBE полное отверждение может быть достигнуто менее чем за одну минуту до нескольких минут в случае FBE длительного отверждения, которые используются для внутренних покрытий труб.

Арматурные стержни покрываются аналогично нанесению покрытия на внешнюю поверхность труб. Для нанесения покрытия FBE на внутреннюю поверхность трубы используется насадка. Фурма входит в предварительно нагретую трубу и начинает распылять порошок с противоположного конца, при этом труба вращается вокруг своей оси, и фурма выдвигается с заданной скоростью.

На такие фитинги, как тройники, колена, изгибы и т. Д., Порошок можно распылять с помощью ручных пистолетов-распылителей. На фитинги небольшого размера можно также нанести покрытие путем погружения в псевдоожиженный слой порошка после нагрева стали до требуемой температуры нанесения порошка. После сварки концов труб в полевых условиях FBE можно наносить и на зону сварки.

Преимущества нанесения FBE по сравнению с обычным нанесением жидких покрытий:

Легкость применения,
Меньше отходов материала,
Быстрое нанесение,
Графики отверждения, что означает более высокую производительность

Производители

Ведущие мировые производители FBE Вальшпар, SolEpoxy (бывший Хенкель / Декстер), KCC Corporation, Порошковые покрытия Jotun, Шервин-Вильямс, 3 млн, Системы покрытий Axalta, Акзо Нобель, BASF, и Rohm & Haas.