Felületkezelés, felületkezelő anyagok

Az előadások a következő témára: "Felületkezelés, felületkezelő anyagok"— Előadás másolata:

1 Felületkezelés, felületkezelő anyagok
Polimerkémia Felületkezelés, felületkezelő anyagok dr. Molnárné Hamvas Lívia

2 Előző témakör Ragasztás, ragasztóanyagok
dr. Molnárné Hamvas Lívia Előző témakör Ragasztás, ragasztóanyagok Felvitel – illesztés – kötés kialakulása Kötés kialakulása oldószeres diszperziós olvadék

3 Kötés kialakulása – fizikai úton
dr. Molnárné Hamvas Lívia Kötés kialakulása – fizikai úton oldószeres ragasztók kötőanyag: polimer, a molekulaméret nem változik a kötési folyamat az oldószer eltávozása – döntően a szilárd felületbe diffundál – csak porózus felületekhez oldószer – víz vagy szerves oldószerek (elegye) a kialakult kötés szilárdságát, hőállóságát, oldószer- és vízállóságát a polimer sajátságai szabják meg

4 Kötés kialakulása – fizikai úton
dr. Molnárné Hamvas Lívia Kötés kialakulása – fizikai úton diszperziós ragasztók diszperziós közeg – víz; diszpergált anyag – hőre lágyuló polimer – szemcsék közel gömb alakúak (0,1 - 5 mm) megfelelő elasztikusság – csak az üvegedesési hőmérséklet felett – lágyítók alkalmazása adalékok az alsó felhasználási hőmérséklet módosításához: oldószer, lágyító a viszkozitás a közeg/anyag térfogathányadtól függ, nem a moláris tömegtől kötés kialakulása – a ragasztóréteg már nem oldódik vízben

5 Kötés kialakulása – fizikai úton
dr. Molnárné Hamvas Lívia Kötés kialakulása – fizikai úton olvadékragasztók oldószermentes szilárd anyagok (polimerek) jellemzői – halmaz-, fizikai és fázisállapotok üvegesedési (Tg) és olvadási (Tm) hőmérséklet a szerkezeti jellemzők (kristályosság) felületi tapadás - olvadt állapotban - viszkózusan folyós feldolgozási (Ta - alkalmazási) hőmérséklet kötés - az olvadék megszilárdulásával – megdermedés

6 Polimerek halmaz-, fázis- és fizikai állapota
dr. Molnárné Hamvas Lívia Polimerek halmaz-, fázis- és fizikai állapota szilárd halmazállapot folyadék halmazállapot fizikai állapot Tg üvegesedési hőmérséklet Tm olvadási hőmérséklet Tf folyási hőmérséklet

7 Ragasztás, ragasztóanyagok
dr. Molnárné Hamvas Lívia Ragasztás, ragasztóanyagok Kötés kialakulása – kémiai úton kötőanyag: oligomer, monomer – kis moláris tömeg felvitel: folyadékállapot és viszkozitás biztosítása a kötés tisztán kémiai reakció poliaddíciós vagy polimerizációs folyamat – irreverzibilis szol  gél  xerogél átalakulás sebességét a reagáló funkciós csoportok koncentrációja, reakciókészsége, hőmérséklet, katalizátor nem csak porózus felületre – nincs oldószer minimális mértékű zsugorodás, a térhálósodás révén nagy szilárdság, jó hő- és oldószerállóság jellemző

8 Ragasztás, ragasztóanyagok
dr. Molnárné Hamvas Lívia Ragasztás, ragasztóanyagok Kötés kialakulása – fizikai és kémiai úton együttesen oldószeres, diszperziós és olvadék kémiai kötésű ragasztók Oldószeres oligomerek (esetleg kismolekulájú polimerek) oldószeres – legtöbbször vizes oldatai aminoplasztok és fenolgyanták - polikondenzáció Diszperziós a vizes diszperziós polimerbe reakcióképes csoportokat építenek be kötés: a diszpergáló közeg eltávozása diffúzióval, majd a polimer szemcsék összefolyása, a reaktív csoportok révén térhálós szerkezet kialakulása

9 Felületkezelés, felületkezelő anyagok
dr. Molnárné Hamvas Lívia Felületkezelés, felületkezelő anyagok védelmi funkció esztétikai funkció

10 Felületkezelés, felületkezelő anyagok
dr. Molnárné Hamvas Lívia Felületkezelés, felületkezelő anyagok Védelmi funkció külső hatások – időjárás- és fényállóság biológiai hatások – gomba és rovar kártevők elleni védelem mechanikai hatások – kopásállóság Esztétikai funkció megfelelő színárnyalat biztosítása – pigmentek megfelelő színtartósság biztosítása – fényállóság

11 dr. Molnárné Hamvas Lívia

12 dr. Molnárné Hamvas Lívia

13 dr. Molnárné Hamvas Lívia

14 dr. Molnárné Hamvas Lívia

15 dr. Molnárné Hamvas Lívia

16 Felületkezelés, felületkezelő anyagok
dr. Molnárné Hamvas Lívia Felületkezelés, felületkezelő anyagok A felületkezelés műveletei – technológiai lépések felület előkészítés mechanikai: csiszolás, portalanítás fizikai-kémiai: védőszeres kezelés, gyantamentesítés, halványítás, pácolás, alapozás, pórustömítés, tapaszolás felület kezelés filmképző anyagokkal felületborító anyagok felhasználásával felületkikészítés utóműveletek: csiszolás, mattítás, fényezés

17 Felületkezelés, felületkezelő anyagok
dr. Molnárné Hamvas Lívia Felületkezelés, felületkezelő anyagok Felületkezelő anyagok csoportosítása műveleti lépések szerint filmképző vagy felületborító anyagok termikus úton vagy UV-fény által kiváltott száradás kémiai felépítés alapján oldószeres vagy diszperziós kiszerelésű anyagok száradás mechanizmusa szerint – analógia a ragasztó anyagokkal fizikai – kémiai – fizikai és kémiai úton

18 Felületkezelés, felületkezelő anyagok
dr. Molnárné Hamvas Lívia Felületkezelés, felületkezelő anyagok Film- vagy bevonat képződése folyékony felületkezelő anyag felvitele, terülése, száradása felviteli technológiák: mártás, locsolás, szórás, ecsetelés – eltérő fizikai-kémiai sajátságok szükségesek terülés, film kialakulása: nedvesedés és viszkozitás száradás: film megszilárdulása por alakú felületkezelő anyag – makromolekulák – felvitele, olvadása, megszilárdulása felviteli technológiák: szórás, kenés olvadás: hőközlés hatására – anyagi jellemzők megszilárdulás: dermedéspont függése

19 Fizikai úton száradó filmképzők
dr. Molnárné Hamvas Lívia Fizikai úton száradó filmképzők oldószer-párolgás útján száradó rendszerek koncentrált polimer (hőre lágyuló) oldatok viszkozitás beállítása hőmérséklet növelésével átalakulási folyamat: szol  gél  xerogél (polimer üveg, vagy elasztikus) oldószer eltávozás: diffúzió a lakk felületi rétegébe, határfelületre, kilépés a felületből vékony rétegek kialakítására

20 Fizikai úton száradó filmképzők
dr. Molnárné Hamvas Lívia Fizikai úton száradó filmképzők oldószer-párolgás útján száradó rendszerek száradási sebesség hőmérséklet növelésével D és po növekszik elszívás alkalmazásával p csökken légsebesség növelésével d csökken D – diffúziós együttható d – határréteg vastagság po - p – gőznyomáskülönbség

21 rétegvastagság négyzetével arányos az adott mértékű
dr. Molnárné Hamvas Lívia rétegvastagság négyzetével arányos az adott mértékű száradáshoz szükséges idő

22 Fizikai úton száradó filmképzők
dr. Molnárné Hamvas Lívia Fizikai úton száradó filmképzők oldószer-párolgás útján száradó rendszerek gyanta és szeszlakkok – csak speciális felületkezelési célokra természetes gyanta (sellak) alkoholos oldata – gyors száradás, kemény, rideg, nem ellenálló bevonat műgyanta (novolak) – rideg, sárgulásra hajlamos nitrolakk – jelentős mennyiségű felhasználás cellulóz-nitrát alkoholban vagy észterben oldva – filmje szívós, kemény, rideg lágyítás: ftálsav, adipinsav vagy foszforsav-észterekkel adalékok: amin- és alkid-gyanták (amin: növeli a fényét, tapadását, polírozhatóságot; alkid: az időjárás-állóságot)

23 Fizikai úton száradó filmképzők
dr. Molnárné Hamvas Lívia Fizikai úton száradó filmképzők oldószer-párolgás útján száradó rendszerek vinilpolimer és kopolimer lakkok (oldószer: aromás CH, ketonok, észterek keveréke) PVAc - nagy vízérzékenység, jól tapadó filmet képez, más polimerekkel kombinált poliakrilátok (nagyfokú oldószer visszatartás) PMMA - kemény, rideg film

24 dr. Molnárné Hamvas Lívia

25 Fizikai úton száradó filmképzők
dr. Molnárné Hamvas Lívia Fizikai úton száradó filmképzők vizes diszperziós felületkezelő anyagok vizes közegben diszpergált polimer szemcsék a száradási folyamat – hasonló a diszperziós ragasztók kötéséhez párolgás és diffúzió, majd a polimer-szemcsék összefolyása PVAc, EVA, PS, PMA bevonó anyagok, festékek és lakkok, impregnálók

26 Fizikai úton száradó filmképzők
dr. Molnárné Hamvas Lívia Fizikai úton száradó filmképzők vizes diszperziós felületkezelő anyagok párolgás, fizikai száradás és keményedés párolgás, szemcsék összefolyása és további térhálósodás kémiai kötés is

27 dr. Molnárné Hamvas Lívia

28 Fizikai úton száradó filmképzők
dr. Molnárné Hamvas Lívia Fizikai úton száradó filmképzők oldószermentes felületkezelő - bevonó anyagok polimer felvitele por formában nincs oldószer (VOC) kibocsátás vastag, egyenletes réteg kialakítása 30-50 mm bútorgyártásban MDF-lapokra poliészter, epoxi, akrilát

29 dr. Molnárné Hamvas Lívia

30 Kémiai úton kötő filmképzők
dr. Molnárné Hamvas Lívia Kémiai úton kötő filmképzők a felületen végbemenő kémiai reakció eredménye nincs oldószerpárolgás – monomerben oldott oligomer egy rétegben is vastag bevonat kémiai térhálósodás, megfelelő védelem, jó minőségű film polimerizációs és poliaddíciós folyamatok viszkozitás beállítása az oligomer koncentrációval reakciósebesség szabályozása hőmérséklettel, termikusan aktiválható katalizátorral (iniciátorral), UV-fény hatással telítetlen poliészterek és vinilészter oligomerek

31 Kémiai úton kötő filmképzők
dr. Molnárné Hamvas Lívia Kémiai úton kötő filmképzők kopolimerizációs folyamat kettős kötést tartalmazó oligomer – sztirolban oldva redox iniciálás – gondos előkészítést igényel iniciátor: szerves hidroperoxid aktivátor: szerves kobalt-vegyület (naftenát, oktanoát) UV-sugárzással iniciált folyamat – egyre nagyobb mértékű iniciátor molekulák fotokémiai aktiválása

32 dr. Molnárné Hamvas Lívia

33 dr. Molnárné Hamvas Lívia

34 dr. Molnárné Hamvas Lívia

35 Fizikai és kémiai száradási folyamatok
dr. Molnárné Hamvas Lívia Fizikai és kémiai száradási folyamatok oldószeres, kémiai úton kötő anyagok nagyobb koncentráció, kisebb molekulák a száradás, kötés két szakasza oldószer elpárolgás – fokozása hőmérséklet növeléssel kémiai folyamatok a filmrétegben – hőmérséklet növelése és katalizátor segíti a gyorsabb kötést a hordozó és a polimer bomlása szabja meg a max. hőmérsékletet a filmréteg kiváló tulajdonságokkal rendelkezik

36 Fizikai és kémiai száradási folyamatok
dr. Molnárné Hamvas Lívia Fizikai és kémiai száradási folyamatok polikondenzációs kötési folyamat amingyanták – butanollal éterezett karbamid és melamin-gyanták, alkiddal kombinálva beégetős alkid-amin gyanta – °C; pigmentált melegen kötő típusok – °C savra keményedő – szobahőmérséklet; oldószer butanol, hígító xilol; sósav alkoholos oldata;

37 Fizikai és kémiai száradási folyamatok
dr. Molnárné Hamvas Lívia Fizikai és kémiai száradási folyamatok poliaddíciós kötési folyamat poliuretán-lakkok egykomponensű – szabad izocianát tartalommal, levegő nedvesség hatására kötnek egykomponensű – blokkolt izocianát tartalommal + hidroxil-csoportot tartalmaz, hő hatására szabaddá kétkomponensű – blokkolt izocianát tartalommal, másik komponens katalizátor, a blokkolás lehasadását idézi elő kétkomponensű – izocianát + hidroxil-csoport oldószer: észter, keton; hígító: toluol, xilol szobahőmérsékleten, °C-on kötő variációk

38 Fizikai és kémiai száradási folyamatok
dr. Molnárné Hamvas Lívia Fizikai és kémiai száradási folyamatok polimerizációs kötési folyamat alkidgyanta-lakkok – telítetlen zsírsav-tartalmú poliészterek módosítatlan alkidok – olajtartalomtól függő tulajdonságok természetes és fenol-gyantákkal módosított – gyors száradás, jó tapadás, szép fényű; rideg, sárgul vinilalkidok – gyorsan szárad, jól tapad; gyenge oldószerállóság uretánalkidok – gyors száradás, kitűnő rugalmasság; sárgulásra hajlamos epoxialkidok – nagy rugalmasság, savnak, lúgnak ellenáll; szerves oldószerek oldják, korlátozott tárolás

39 Következő témakör A fafelület degradációs folyamatai
dr. Molnárné Hamvas Lívia Következő témakör A fafelület degradációs folyamatai fotodegradáció, időjárás hatása biológiai lebomlási folyamatok védőszerek alkalmazása