UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRASOV FACULATATEA DE INGINERIE MECANICA AUTOVEHICULUL ŞI MEDIUL
- REFERAT-
Disciplina: MATERIALE ÎN INDUSTRIA AUTOVEHICULELOR Tema: ADEZIVI ŞI MATERIALE DE PROTECŢIE PENTRU CAROSERIILE AUTOMOBILELOR
Îndrumător: Prof.dr.ing. Anghel CHIRU
Student: MÎRZEA VASILE Grupa 1MR562
-1-
-2-
Cuprins: I.
INTRODUCERE ............................................................................................................ 5
II. VOPSIREA CAROSERIEI............................................................................................. 6 III. CARACTRISITCILE FIZICO-MECANICE ALE ADEZIVILOR ŞI MATERIALELOR PENTRU PROTECŢIE ........................................................................................................ 7 IV. PRINCIPALELE FAMILII DE ADEZIVI ŞI MATERIALE DE PROTECŢIE ................... 10 1.
Principalele familii de adezivi şi masticuri ............................................................... 10
2.
Principalele familii de materiale pentru pasivare ..................................................... 12
3.
Principalele familii de materiale pentru fosfatare .................................................... 13
4.
Principalele familii de materiale pentru chituire....................................................... 17
5.
Principalele familii de lacuri..................................................................................... 18
6.
Principalele familii de vopsele................................................................................. 18
V. BIBLIOGRAFIE ........................................................................................................... 23
-3-
-4-
I.
INTRODUCERE Coroziunea este un proces de alterare, datorat atacurilor chimice sau
electrochimice asupra metalelor, sub acţiunea substanţelor de natură acidă şi bazică. Coroziunea oţelului se produce sub acţiunea umezelii şi a oxigenului, fiind accelerată de acţiunea sărurilor. Coroziunea atacă stratul superficial de "vopsea" de la suprafaţa metalului, trecând cu timpul la straturile următoare, viteza cu care acestea sunt atacate depinzând de o multitudine de factori cum ar fi: frecvenţa expunerii şi durata ei, umiditatea, viteza şi direcţia vântului, praful, soarele, gradul de poluare a mediului în care se găseşte piesa respectivă. De exemplu, se ştie că dioxidul de sulf favorizează puternic corodarea zincului, motiv pentru care în lunile de iarnă intensitatea coroziunii este maximă, deoarece combustibilii folosiţi la încălzire degajă cantităţi mari de dioxid de sulf. Consecinţele coroziunii: -
Afectează funcţionalitatea şi aspectul
-
Costuri mai mari pentru recondiţionarea suprafeţelor.
S-a demonstrat, de-a lungul timpului, ca protecţia anticorozivă prelungeşte considerabil viata obiectelor metalice, aşa cum s-a remarcat ca in lipsa sau insuficienta acesteia, duce în scurt timp la deteriorarea materialelor, provocând daune importante. Astfel, tratarea suprafeţelor pentru prevenirea coroziunii este esenţiala pentru asigurarea longevităţii acoperirilor metalice. Atacul chimic direct este posibil la toate materialele folosite, in timp ce atacul electrochimic este posibil numai la metale, deoarece numai ele poseda electroni liberi. Materialele sintetice nu poseda aceasta structura, ele fiind degradabile numai prin atac chimic. Sub acest aspect se defineşte : Coroziunea chimica caracterizata prin aceea ca in timpul reactiei dintre un material si mediul coroziv nu apare un transport de sarcini electrice. Coroziunea electrochimica caracterizata prin aceea ca in timpul reactiei cu mediul coroziv apare un transport de sarcini electrice. Ca efect al coroziunii se pierd permanent din economia mondiala cantităţi importante de materiale. De exemplu, din producţia mondiala de otel din ultimii 50 de ani, aproximativ 20 miliarde de tone, se apreciază ca circa 44% s-au pierdut datorita coroziunii. Efectele procesului de coroziune determina înlocuirea sau repararea pieselor corodate. Cheltuielile datorate procesului de coroziune sunt legate de intretinerea protectiei anticorosive, de necesitatea supradimensionarii pieselor, de anumite finisări si de prevenirea unor accidente. In domeniul auto apar cheltuieli suplimentare datorate urmatorilor factori: -5-
-
imobilizarea autovehiculelor si nefolosirea lor;
-
micsorarea gradului de siguranta in exploatare, pe drumurile
-
publice;
-
marirea gradului de uzura si de oboseala al pieselor;
-
scaderea rezistentei mecanice;
-
costul interventiilor de protectie anticorosiva.
II.
VOPSIREA CAROSERIEI Vopsirea si lăcuirea reprezintă operaţiile de acoperire cu unul sau mai multe
pelicule de vopsea, email sau lac, in urma cărora obiectul capata culoarea si aspectul exterior necesar; se executa, in general, pentru piese care anterior au fost grunduite, eventual chituite slefuite. Pentru vopsirile decorative, se poate aplica vopseaua direct pe metal, fara substrat de grund. Grosimea peliculei si numarul de straturi sunt conditionate de o serie de factori, cei mai importanti fiind redati in cele ce urmeaza. Capacitatea de acoperire a vopselei determina grosimea minima necesara. Se stie ca vopselele pigmentate cu negru de fum, pulbere (bronz) de aluminiu, miniu de fier, oxid de crom, avand capacitati bune de acoperire, necesita pelicule destul de subtiri, pentru a face sa nu se mai vada pelicule sau metalul-suport: vopsele albe si toate celelalte culori pastel necesita, in general, pelicule mai groase, pentru a avea o capacitate de acoperire satisfacatoare: la folosirea acestor vopsele este necesara acoperirea suprafetelor cu minimum doua pelicule de vopsea. Continutul in liant al vopselei determina, de asemenea, grosimea stratului. Vopselele pe baza de rasini sintetice, cu un continut in corp de circa 50% se aplica intr-un numai de straturi de jumate din cel necesar la aplicarea vopselelor nitrocelulozice, cu un continut in corp de 15-25%, pentru a se obtine totusi pelicule de aceeasi grosime. Materiale folosite în vopsire: Componentele principale din care se compun materialele prin vopsire sunt : -
lianti;
-
pigmenţi ;
-
solventi;
-
vopsele ;
-
lacuri;
-
emailuri ;
-
grunduri ;
-
chituri ; -6-
Liantii – sunt amestecuri de compusi organici dizolvati intr-un solvent, care dupa uscare formeaza pelicule continui. Cei mai utilizati sunt uleiurile vegetale, derivatii celulozei, rasini naturale si sintetice. Pigmentii sunt substante organice sau anorganice, care imprima culoare, maresc rezistenta si diminueaza procesul imbatranirii vopselei. Mai exista si alti constituenti secundari : antioxidanti, diluanti, s.a. . Solventii sunt substante organice volatile si pot fi : -
usor volatile (alcool, acetona);
-
cu volatilitate mijlocie (toluen);
-
greu volatile (whitespirtul); Vopselele sunt materiale de acoperire care pe langa pelicula depusa mai dau si
culoare pieselor, datorita pigmentilor. Ele contin dispersii fine ale pigmentilor minerali si organici in liant. Lacurile sunt materiale peliculogene care nu contin pigmenti (sunt incolore sau slab colorate). Unele lacuri dupa uscare se pot slefui. Emailurile sunt suspensii de pigmenti minerali si organici in diferite lacuri. Dupa uscare emailurile formeaza pelicule dure dar cu aspect neted si lucios. Grundurile sunt substante peliculogene, protectoare, sub forma de suspensie de pulbere fina metalica de Zn sau Pb. Cu ajutorul lor se realizeaza protectia anticoroziva. Chiturile se utilizeaza pentru umplerea golurilor si netezirea suprafetelor. Se imbunatateste aspectul exterior, dar nu si rezistenta mecanica. Se inrautatesc proprietatile anticorozive.
III.
CARACTRISITCILE FIZICO-MECANICE ALE ADEZIVILOR ŞI MATERIALELOR PENTRU PROTECŢIE Adezivii sunt substanţe, de natură organică sau anorganică, ce pot lega corpurile
solide prin fenomenul de adeziune, fără a schimba structura şi proprietăţile materialelor îmbinate. Ei au numeroase utilizări in realizarea îmbinărilor: -
pentru structuri simple, care nu sunt supuse la solicitări mecanice importante;
-
pentru structuri complexe, care nu sunt solicitate dinamic la şocuri şi vibraţii;
-
pentru materiale compozite Tehnica lipirii cu adezivi combină două aspecte:
-
unul mecanic, deoarece există multe piese cu grosimi apropiate de 0,1 mm, care se asamblează;
-
unul privind procedeele de asamblare. -7-
In cazul obţinerii unor asamblări cu caracteristici mecanice şi fizice maxime, lipirile trebuiesc realizate intr-o încăpere foarte curată (< 100.000 particule, cu dimensiunea mai mică de 0,5 m), cu temperatura mediului de 290…294 K, umiditatea de 50…60% HR, suprapresiunea de 1316 N/m2. Modul de preparare al amestecului de adezivi este specific fiecărei grupe de materiale. Durata de viaţă al acestuia este variabilă şi defineşte timpul scurs din momentul debutului procesului de preparare pană la finalizarea asamblării. Suprafeţele de îmbinare sunt acoperite cu adeziv folosind spatule din metal, sau din cauciuc. Grosimea stratului este mai mare cu 10…20% faţă de cea necesară (valorile optime sunt mai mici de 0,1 mm) calibrată, astfel incat să se asigure poziţionarea corectă a pieselor. După umectarea cu adeziv, piesele sunt menţinute in contact, folosind dispozitive specializate, pană la polimerizarea materialului de legare. Adezivul fluid in exces antrenează toate bulele, care ar putea afecta asamblarea. Dozarea şi aplicarea adezivului se realizează cu instalaţii automate sau semiautomate pentru producţia de serie. Fixarea finală a pieselor este asigurată de utilaje ,care permit reglarea poziţiei reciproce şi controlul efortului. In cazul imbinărilor filetate, depunerea adezivului se face numai pe filetul şurubului. Pentru prezoane, acesta se aplică doar pe filetul interior. In caz contrar stratul de adeziv este impins afară de aerul evacuat din gaura filetată. Dacă imbinările trebuie realizate cu joc mic, adezivul se depune numai pe suprafaţa unei piese. Pentru jocuri mari, ambele suprafeţe sunt acoperite cu adeziv. Imbinări performante se obţin pentru un joc, intre arbore şi alezaj, de 0,0…0,1 mm (fig. III1 [1]).
Fig. III-1 Dependenţa rezistenţei la forfecarede mărimea jocului dintre arbore şi alezaj -8-
Jocurile mici necesită adezivi fluizi, iar cele mari adezivi vascoşi. Odată cu majorarea jocului creşte şi durata timpului de intărire. Stabilitatea la presiune a imbinărilor este şi ea dependentă de mărimea jocului dintre piesele îmbinate (fig. III-2 [1]).
Fig. III-2 Stabilitatea la presiune a imbinării in funcţie de valoarea jocului Polimerizarea adezivului se produce in timp. Durata acestui proces este dependentă de tipul adezivului folosit şi de temperatura mediului in care află piesele supuse lipirii. Deoarece rezistenţa imbinării creşte in timp (fig.III-3 [1]), elementele asamblate pot fi supuse unui cuplu de forţe numai după ce se inregistrează rezistenţa prevăzută pentru joncţiune.
Fig. III-3 Influenţa timpului de întărire asupra rezistenţei la forfecare a adezivilor anaerobici
-9-
In componenţa adezivilor intră: polimerul, solventul sau amestecul de solvenţi, materiale de umplutură, intăritori, acceleratori, agenţi reticulari, stabilizatori şi plastifianţi. Clasificarea lor se face in funcţie de apartenenţa chimică a componentului principal, care intră in compoziţie
IV.
PRINCIPALELE FAMILII DE ADEZIVI ŞI MATERIALE DE PROTECŢIE 1. Principalele familii de adezivi şi masticuri
În industria auto se utilizează următoarele tipuri de adezivi: a) Masticul Cleiurile, sub formă de mastic sunt mono sau bicomponente de diverse vascozităţi. Ele polimerizează la temperatura mediului ambiant, aceasta putând fi mult accelerată prin încălzire. Ele sunt: -
epoxi;
-
siliconice;
-
polisulfură;
-
poliuretane. b) Adezivi epoxi
Sunt produşi de: - 3M – EC 2216; - Ciba Geigy – AW 106, AV 123B, AY 103, AY 129, AV 138, BCL 408; -
Loctite
Rezist.lacompr.
Alungire
Presiunea
[zile ]
[US]
[bar ]
[%]
[bar/K]
BC 2216
100
140
277±2
2500
3
7
60
120
50
AW 106 /
100
80
290±5
2000
2,5
7
65
100
30
HV 953 U AV 123 B / HV 953 H
100
100
293±5
40000
1,5
7
70
120
10
AY 103 / HY 951
100
8
293±5
1
7
80
100
AV129 /
293±5
0,75
7
- 10 -
100
de as./ temp.
Duritate
[ore]
viaţă
[Po]
Timp de
[K]
Visc. Din.
Durif.
[%]
Adezivi
stocare
Bază
Proporţii
Temp.
Timp reticular
Tabelul IV-1 Adezivi epoxi – caracteristici [1]
20 / 353 10 / 423 15 / 353 10 / 373 20 / 353
Duritate
Rezist.lacompr.
Alungire
Presiunea
[zile ]
[US]
[bar ]
[%]
[bar/K]
100
40
293±5
2000
1
7
85
100
1
100
7,5
293±5
85
150
stocare
de as./ temp.
Timp reticular
[ore]
viaţă
[Po]
Timp de
[K]
Visc. Din.
Durif.
[%]
Adezivi
Temp.
Bază
Proporţii
HY 930 AV 138 / HV 998 BSL 408
3
2,7 / 333 K
100 / 393 80 / 463
Obs.: Temperatura mediului 293 K; US = unităţi SHORE Po = POISE=[N.s/m2]; Bar = 105.[N/m2] c) Adezivi siliconici Sunt produşi de Rohne Poulenc sub codificările: RTY 90006, RTV 90037, RTV 188, RTV 130, RTV 147, CAF 730.
Rezist.lacompr.
Alungire
[ore]
[zile ]
[US]
[bar ]
[%]
RTV 90006
100
10
253
10000
2
15
50
30
RTV 90037B
100
10
253
10000
5
15
50
25
RTV 188
100
0,3
253
50000
5
15
55
20
RTV 147
100
10
253
1500
7
15
50
45
RTV 130
100
0,75
253
400
2
15
60
20
CAF 730
15
25
15
Mono component
stocare
288±5
d) Adezivi poliuretanici Sunt produşi de Rohne Poulenc
- 11 -
150 150 250 250 150 400
Primar
Duritate
[Po]
viaţă
[K]
Timp de
Durif.
[%]
Adezivi
Visc. Din.
Bază
Proporţii
Temp.
Timp reticular
Tabelul IV-2 Adezivi siliconici – caracteristici [1]
SI 1200 SI 1200 MB MB
293±5
[ore]
[zile ]
[US]
[bar ]
[%]
25
6
15
30
15
viaţă
[Po]
Timp de
Alungire
10
Rezist.lacompr.
100
[K]
Duritate
Durif.
Timp reticular
PR 1221B2
Bază
Visc. Din.
[%]
Adezivi
stocare
Proporţii
Temp.
Tabelul IV-2 Adezivi siliconici – caracteristici [1]
500
e) Adezivi sub formă de film Sunt in general cleiuri epoxi modificate. Ele se prezintă sub formă de folii suple cu grosimea de 0,2 mm. Suportul poate fi o ţesătură. Ele polimerizează sub presiune (0,1…0,3 MPa) la temperaturi cuprinse intre 390…440 K. Se deosebesc: -
adezivii care polimerizează la 390 K (ex. BSL 313A – Ciba Geigy sau METABOND 1113 – Narmco);
-
adezivii care polimerizează la 440 K (ex. BSL 308A Ciba Geigy) f) Brazura compozită
Se utilizează pentru a uni piese de tipul carbon – carbon in stadiul intertratament.
2. Principalele familii de materiale pentru pasivare Pasivitatea reprezintă o stare de maximă rezistenţă a metalelor sau aliajelor termodinamic active în mediul dat, ca rezultat al frânării reacţiei anodice, determinată de formarea unor straturi subţiri protectoare pe suprafaţa metalică. Pasivarea este deci inhibarea cinetică avansată a reacţiei de ionizare, în urma căreia metalele se comportă ca fiind nobile neatacabile. Pasivarea unui metal poate fi realizată, fie prin polarizare anodică (cu ajutorul unui curent electric), fie prin cufundarea metalului în agenţi chimici, cu proprietăţi oxidante corespunzătoare. Tendinţa metalelor de a trece în stare pasivă depinde: de natura lor. Metalele cu cea mai pronunţată tendinţă de pasivare sunt: cromul, fierul, nichelul, molibdenul, aluminiul, tantalul, niobiul, wolframul ; ele se pasivează spontan în atmosferă, acoperinduse cu un strat izolator de oxid. In stare pasivă, metalele sunt imune la coroziune, atâta timp cât pelicula de pasivare nu se deteriorează. Unele metale se pasivează în acid sulfuric, acoperindu-se cu un strat protector de sulfat de plumb, iar rnagneziul şi nichelul se pasivează în soluţii alcaline. - 12 -
Se cunosc şi metale care se pasivează în medii puternic agresive : magneziul se pasivează în acid fluorhidric iar molibdenul şi niobiul în acid clorhidric. Multe metale devin pasive prin tratare cu acid azotic concentrat, datorită formării pe suprafaţa lor a unui strat foarte fin de oxid. Agenţi de pasivare: Agenţi folosiţi pentru protectie temporara sau de lunga durata, pentru prevenirea aparitiei ruginii, pe durata si dupa etapa de fosfatare: -
Alficoat 770 - Alficoat 771
-
Alficoat 790-Alficoat 791
-
Ferropas 7810
-
Ferropas 7815
-
Vecinox passivating liquid (Agent de pasivare pe bază de acid azotic, aplicat
după decaparea cu lichid decapant, pastă decapantă sau spray decapant) 3. Principalele familii de materiale pentru fosfatare Procesul de fosfatare consta in esenta in formarea pe suprafata metalului a unei pelicule protectoare de fosfati insolubili.
Pelicula de fosfati isi exercita rolul protector
anticoroziv numai in combinatie cu alte pelicule depuse ulterior pe aceasta: lacuri, vopsele, uleiuri. Depunerea ulterioara a unei astfel de pelicule este favorizata de structura poroasa a stratului de fosfat si de proprietatile sale absorbante. De aceea, si datorita bunei sale aderente, aceasta este des folosit ca inlocuitor al grundului in acoperirile cu lacuri si vopsele pentru industria constructiilor de masini, autoturisme. In functie de mediul si conditiile de formare, acoperirile de fosfati sint de doua feluri si anume: -
acoperiri cristaline
-
acoperiri amorfe.
Domeniul de aplicare cel mai vast il prezinta acoperirile cu structura cristalina, avind ca substrat materiale feroase (otel carbon, otel slab aliat si fonta). Fosfatarea metalelor neferoase, a otelurilor inoxidabile precum si fosfatarea amorfa se aplica in cazuri speciale, tehnologiile de lucru fiind specifice fiecarui caz in parte. Proprietatile acoperirilor de fosfat sunt deosebit de importante, astfel incat acestea sint folosite uneori in locul acoperirilor metalice. Cele mai importante proprietati ale peliculelor de fosfat sint urmatoarele : -
rezistenta electrica mare (peliculele de fosfat sint bune izolatoare electrice chiar in straturi subtiri de 1…15 microni);
-
peliculele de fosfat rezista la temperaturi pina la aproximativ 500 °C (valoarea lor protecteare insa incepe sa scada de la 200 °C); - 13 -
-
peliculele de fosfat maresc capacitatea de aderenta a straturilor de ulei si de lac ; ele constituie o baza excelenta pentru substantele de impregnare;
-
protectia la coroziune este buna ( aceasta protectie este pusa in evidenta insa numai dupa tratarea ulterioara cu uleiuri sau cu lacuri);
-
porozitatea pelieulei de fosfat este mare (aproximativ 0,5%), de aceea se impune ca obiectele fosfatate sa fie uleiate, lacuite sau vopsite, imediat dupa fosfatare ;
-
peliculele de fosfat nu modifica proprietatile metalului de baza, ca : duritate, elasticitate, proprietati magnetice etc.
-
de asemenea, prin fosfatare nu se produce nici o modificare a greutatii piesei fosfatate ;
-
aspectul pelieulei de fosfat este mat, cenusiu-negru, culoarea pelieulei de fosfat variaza dupa compozitia ei astfel, peliculele cu un continut mai mare de fier au culoarea aproape neagra, iar peliculele cu fosfat de zinc au culoare mai deschisa ca cele cu fosfat de fier sau mangan ;
-
flexibilitatea si plasticitatea peliculelor de fosfat este mica ;
-
de asemenea, rezistenta la frecarea de alunecare este mica, ceea ce face ca peliculele de fosfat sa contribuie mult la reducerea frecarii de alunecare. Familii de materiale folosite pentru fosfatare: a) Materiale pentru fosfatare anticorozivă Raport aciditate
Denumire
Substanţe
material
constituente
totală/aciditate
Culoare
Alte utilizări
liberă
- Fosfaţi de fier Fosfatol Tip I
şi zinc - Pentoxid
de
2,8-3,5
Lichid galben verzui
fosfor - Fosfaţi
de
mangan şi fier Fosfatol Tip III
- Acid fosforic
6,5-8,5
- Mangan
Lichid cenuşiu-
Este folosit şi în
roz, slab
scopuri
opalescent
antifricţiune
- Fier
b) Materiale pentru fosfatare executată in scopul asigurării unui suport in vederea vopsirii Denumire
Substanţe
material
constituente
Raport aciditate totală/aciditate liberă
- 14 -
Culoare
Observaţii
- Acid fosforic Fosfatol Tip II
- Acid azotic
2,4-3,7
- Zinc - Acid fosforic Fosfatol Tip IV
- Acid azotic
2,4-3,7
- Zinc
Soluţie limpede slab gălbuie Soluţie limpede slab gălbuie
- Acid fosforic Fosfatol Tip V
- Acid azotic
2,4-3,7
- Zinc
Soluţie limpede slab gălbuie
- Nichel
Soluţie de fosfatere accelerată Soluţie de fosfatere accelerată
c) Materiale pentru fosfatarea antifrictiune si antigripanta Raport aciditate
Denumire
Substanţe
material
constituente
Fosfatol Tip IX şi XI
- Fosfaţi
totală/aciditate
Observaţii
liberă
de
mangan şi fier
6-8
Lichid gri
- Fier - Fosfaţi
de
mangan şi fier Fosfatol Tip III
Culoare
- Acid fosforic - Mangan
6,5-8,5
- Fier
Lichid cenuşiu-
Este folosit şi ca
roz, slab
protecţie
opalescent
anticorozivă
- Calciu
Este un proces de conversie, care permite formarea unui compus subtire prin reactia chimica dintre metal si baia de tratament. Structura consta in diferite forme si marimi de cristale mai mult sau mai putin omogene si intretesute in stratul de suprafata al piesei mecanice. d) Materiale folosite pentru fosfatarea in vederea extrudarii la rece Pentru extrudarea otelului, cel mai eficient strat de fosfat este cel format din fosfatul de zinc tetrahidrat Zn3(PO4)2- 4H2O, cu un mic continut de fosfat de fier (PO4)2Fe3- H2O si oxizi de tipul Fe2O3 sau Fe3O4. La extruziune, unde se ating in mod curent temperaturi in jur de 300°C, stratul de fosfat de zinc este stabil, limita sa de stabilitate situindu-se la 400°C. Grosimea unui astfel de strat este cuprinsa intre 1 si 15 µ. Dupa tratamentul de impregnare stratul de fosfat de zinc prezinta si proprietati anticorozive bune. In acest proces nu se modifica proprietatile mecanice ale piesei si nici dimensiunile acesteia - 15 -
Fosfatarea are loc intr-o solutie pe baza de fosfat de zinc (fosfatol tip IV), solutia fiind accelerata cu azotit de sodiu 0,1 . . . 0,5 g/1. e) Materiale folosite pentru fosfatarea la rece, Raport aciditate
Denumire
Substanţe
material
constituente
totală/aciditate
Culoare
Observaţii
liberă
- Fosfaţi acid de zinc
Soluţie din mai multe substanţe
- Azotat de zinc
Proporţiile şi
- Acid fosforic
compunerea
- Carbonat
de
-
-
sodiu
soluţiei diferă în funcţie de
- Azotit de sodiu
aplicaţie
- Oxid de zinc - Azotat de zinc
e) Materiale folosite pentru fosfatarea materialelor neferoase Fosfatarea metalelor neferoase se practica in scopul pregatirii acestor metale in vederea vopsirii sau a lacuirii lor. Ca si in cazul metalelor feroase, prin fosfatare pe suprafata metalelor neferoase se formeaza o pelicula aderenta de fosfat, care constituie o baza foarte buna pentru vopsire sau lacuire, rezistenta la coroziune fiind considerabil marita. Importanta practica are fosfatarea zincului, a aluminiului, a magneziului si a cuprului. Fosfatarea zincului : - soluţii pentru fosfatare : fosfati de zinc sau de mangan - acceleratori : azotati, azotiti, clorati Fosfatarea aluminiului : - soluţii pentru fosfatare : solutiile de acid fosforic in lichide organice fierbinti, ca : glicerina sau trimetilen-glicolul, care pot contine apa pana la 10%. Fosfatarea magneziului : - soluţii pentru fosfatare : solutii acide de fosfat disodic si bicromati, solutii de fosfat de zinc cu adaosuri de azotit si cupru. Fosfatarea cuprului : - soluţii pentru fosfatare : solutie de fosfat de zinc cu adaosuri de clorat de sodiu sau azotat de zinc - 16 -
4. Principalele familii de materiale pentru chituire Familii de chituri: -
Chituri de poliester ;
-
Chituri de poliester întărite cu fibră de sticlă;
-
Chituri pentru suprafeţe din zinc sau oţel
-
Chituri de poliester pentru plastic ;
-
Chituri aplicabile cu pistolul.
Exista chituri pentru uscare la cuptor si chituri pentru uscare la aer. Din categoria chiturilor cu uscare la aer fac parte si chiturile rapide (de obicei, nitrocelulozice), care se utilizeaza pentru lucrarile de reparatii provizorii. Chitul se aplica cu spaclul de otel sau de celuloid; se urmareste ca, prin aceasta operatie, chitul nu numai sa astupe denivelaera, ci sa o si umple, fara sa lase goluri de aer. Astuparea denivelarilor cu aliaje de lipit se realizeaza dupa tehnologia clasica a lipirii. Anterior, suprafata se curata de grasimi si oxizi (cu solutie acid de clorura de zinc, cu paste decapante etc.), dupa care aliajul se topeste cu ciocanul de lipit, pentru suprafetele verticale si cu lampa de benzina, pentru cele orizontale. Chiturile din doi componenti (exopodice, poliesterice etc.) se prepara numai in momentul utilizarii. Se aplica intocmai ca si chiturile obisnuite. Ele se livreaza sub forma de doi componenti separati; un component este constituit din liant, materialele de umplutura si pigment iar celalalt, din intaritorul propriu-zis. Exista produse la care intaritorul nu se prezinta ca un lichid, ci este amestecat si el cu materialul de umplutura, formand un fel de pasta. Din acest motiv, in timp ce intaritorul lichid se amesteca cu celalalt component, in proporbie (in greutate) de sub 10% in cazul intaritorului-pasta, proportia poate ajunge chiar la 50% ; dupa amestecare, se intaresc in decurs de 1/2 ha pana la 3 h, la temperatura normala. Din acest motiv, se prepara numai in cantitatile strict necesare si se utilizeaza cat mai repede posibil. Exista procedee prin care denivelarile se umplu cu material plastic topit. Principiul de lucru este asemanator sudurii cu flacara; exista un arzator cu gaz, prin flacara caruia se insufla materialul plastic sub forma de pulbere,cu un curent de aer comprimat. Pulberea de material plastic, trecand prin flacara, se topeste si, in aceasta stare, ajungand pe piesa, se lipeste si apoi se solidifica. Chiturile de stropire se aplica pe suprafetele a caror chituire cu cutitele s-a terminat, iar straturile de chit au fost slefuite; rolul acestor chituri este de a umple cele mai fine goluri si denivelari. Tocmai de aceea se aplica prin stropire, procedeu prin care se - 17 -
asigura o finete a lucrului mai mare decat prin aplicarea cu spaclul. Exista, de asemenea, chituri de stropire cu uscare la aer si la cuptor (superioare celor cu uscare naturala). Dupa fiecare chituire, si in special dupa cele finale, se executa slefuirea. 5.
Principalele familii de lacuri
-
Nitrolacuri mate
-
Nitrolacuri semilucioase
-
Nitrolacuri lucioase
-
Lacuri acrillice 6. Principalele familii de vopsele Vopselele alchidice Vopselele alchidice sunt probabil cele mai utilizate, aplicate cu succes intr-un
domeniu larg de conditii atmosferice si de pregatire de suprafata. Vopselele alchidice au foarte bune proprietati de penetrare in porii substratului si nu contin solventi puternici care pot cauza umflarea stratului anterior de vopsea. Vopselele alchidice sunt intr-un singur component si pot fi aplicate utilizand majoritatea uneltelor sau echipamentelor de vopsire. Ele sunt deasemenea utilizate cu succes atat pentru constructii noi cat si pentru lucrarile de intretinere (maintenance). Rasinile alchidice utilizate pentru aceste vopsele sunt amestecate deseori cu alte tipuri de rasini pentru imbunatatirea unor proprietati. Dintre aceste rasini cel mai des se utilizeaza: clor cauciuc, rasinile vinilice, rasinile siliconice si rasinile uretanice. Rasinile alchidice dau reactie de saponificare in contact cu zincul, din aceasta cauza nu pot utiliza ca pigment zincul sau sa se aplice pe suprafete zincate. Grundurile pe baza de rasini alchidice foloseau in trecut pigmenti anticorozivi pe baza de plumb, aceasta combinatie fiind foarte eficienta in asigurarea protectiei anticorozive. Datorita problemelor de toxicitate a produsilor pe baza de plumb, grundurile alchidice cu plumb nu mai sunt utilizate. Vopselele alchidice se usuca prin evaporarea solventului si prin reactii cu oxigenul din aer. Vopselele clorcauciuc Rasina clorcauciuc a fost la inceputuri produsa utilizand cauciuc natural supus clorurarii obtinandu-se sub forma de pulbere alba. In prezent cauciucul natural a fost inlocuit cu produse sintetice (cauciuc sintetic). Datorita restrictiilor de mediu, utilizarea rasinii clorcauciuc a fost limitata, utilizanduse doar pentru grunduri pentru structurile imersate in apa. - 18 -
Vopselele vinilice Rasinile clor vinilice se pot obtine prin reactia etilenei sau acetilenei cu acidul clorhidric. Reactia cu etilena consta in inlocuirea unui atom de H cu unul de clor obtinandu-se clor etilena (acest produs nu este inflamabil); prin polimerizarea clorurii de vinil (clor etilenei) se obtine rasina policlorura de vinil. Policlorura de vinil este apropiata ca structura clorcauciucului (cauciucului clorurat) avand aceleasi proprietati si limitari. Atat vopselele clorcauciuc cat si vopselele vinilice (clorvinilice) se caracterizeaza prin continut mic in solide si deci un consum mai mare pe m 2. Comparativ cu vopselele clorcauciuc, vopselele vinilice se produc din ce in ce mai putin (limitari legislative referitoare la COV – referinta HG 735/2006), Vopselele acrilice Vopselele acrilice au o mare crestere a volumelor utilizate, datorita inlocuirii vopselelor clorcauciuc si vinilice atat din utilizarile generale cat si cele in sistemele aticorozive marine. Vopselele acrilice, sunt vopsele monocomponent si sunt caracterizate prin: -
Stabilitate buna a culorii si luciu deosebit. De asemenea, ele pot inlocui vopselele alchidice, care in timp ingalbenesc, aceasta stabilitate a culorii poate intr-un fel explica pretul lor mai mare.
-
Rasinile acrilice reactioneaza cu intaritori de tip izocianat formand vopsele foarte lucioase având ca aplicatie in sistemele de vopsire pentru avioane, trenuri, autobuze etc..
-
Aceste vopsele se pot aplica cu pensula, rola sau prin spray-ere. Vopselele siliconice Sunt o multitudine de vopsele ce contin rasini siliconice, care in anumite cazuri pot
fi combinate cu alte rasini precum rasinile alchidice sau cele acrilice. Ca si prima caracteristica a vopselelor siliconice o reprezinta rezistenta la temperaturi mari. Vopselele ce contin rasina siliconica pura pot rezista la temperaturi de pana la 600ºC si sunt caracterizate de o buna rezistenta la conditiile de mediu respectiv buna retentie a culorii comparativ cu multe alte tipuri de vopsele. Suprafetele vopsite cu aceste tipuri de vopsele, pentru a se obtine rezistenta la temperatura, trebuiesc incalzite la aproximativ 200ºC pentru o perioada de timp (1-2ore). Cand sunt incalzite la aceasta temperatura au loc reactii in structura chimica a rasinii obtinandu-se astfel o noua structura chimica ce rezista la temperaturi foarte mari. In concluzie, aceste tipuri de vopsele se usuca prin evaporarea solventului si prin reactii ce au loc la temperaturi mari. - 19 -
Vopsele siliconice modificate, precum cele silicon-acrilice rezista la temperaturi de pana la 200ยบC si costa mai putin comparativ cu cele siliconice pure. In acelasi timp, in acest tip de vopsele se pot introduce pigmenti speciali ce-si pot modifica culoarea functie de temperatura.. Vopsele pe baza bitum si gudron Amandoua tipuri de vopsele se usuca doar prin evaporarea solventului, sunt monocomponent si sunt utilizate pe suprafetele imersate in apa. Aceste tipuri de vopsele sunt in general fara alti pigmenti datorita culorii inchise, brun-negru al bitumului sau gudronului. Acest fapt si rezistenta mica la razele ultraviolete limiteaza domeniile de utilizare a acestor tipuri de vopsele. Limitarea este data si de faptul ca atat bitumul cat si gudronul au fost clasificate substante cancerigene. Vopsele epoxidice Vopsele epoxidice formeaza cel mai larg grup din clasa vopselelor cu uscare chimica. Filmul vopselelor epoxidice este caracterizat prin foarte bune proprietati mecanice, rezistente la impact si o foarte buna rezistenta la o gama larga de solventi si produse chimice. Vopseau in sine consta in rasini epoxidice avand mase moleculare diferite (lungimi ale polimerului de la mici pana la foarte lungi) functie de aria de utilizare. Fiind vopsele bicomponent, utilizeaza diferite tipuri de agenti de intarire (intaritori), dintre care cei mai uzuali sunt: intaritori poliaminici, poliamidici, aductamine,izocianati etc. Din grupul rasinilor epoxidice se produc cei mai buni adezivi, produse plastice si vopsele anticorozive. Vopselele epoxidice nu sunt plastifiabile prin incalzire, ceea ce inseamna ca dupa intarire ele nu pot fi topite prin incalzire. In acelasi timp aceste vopsele se caracterizeaza prin rezistenta buna la solventi, agentii atmosferici, rezistenta electrica si termica buna. Aderenta lor la aproape toate tipurile de materiale precum, metale, ceramica, lemn este foarte buna. Vopselele poliuretanice Voselele poliuretanice se aseamana cu cele epoxidice din punct de vedere al caracteristicilor si utilizarii, fiind vopsele bicomponent. Vopselele poliuretanice sunt mai stabile la lumina ultravioleta comparativ cu vopselele epoxidice, avand un luciu deosebit si o buna stabilitate a culorii. Totusi, datorita utilizarii ca intaritor al izocianatilor, probleme serioase referitor la sanatatea utilizatorilor pot apare, acestea fiind mult mai mari comparativ cu vopselele epoxidice. Tipul rasinilor din intaritor (componentul B) poate fi de natura alifatica sau aromatica insa ambele fiind periculoase. - 20 -
In cazul incendiului aceste tipuri de vopsele pot genera acid cianhidric, un gaz foarte toxic. Intaritorii tip izocianat au tendinta de a reactiona rapid cu apa si pentru aceasta filmul de vopsea poliuretanic neuscat este foarte vulnerabil daca condenseaza apa pe el. In unele cazuri aceasta slabiciune este exploatata astfel incat umiditatea din aer este utilizata pentru intarirea chimica a filmului de vopsea. Aceste tipuri de vopsele se numesc â&#x20AC;&#x17E;vopsele cu uscare datorita umiditatiiâ&#x20AC;?(moisture curing), si sunt in general vopsele poliuretanice monocomponent. Vopselele poliuretanice se utilizeaza in combinatie cu cele epoxidice in sistemele de vopsire (sistemele epoxi-poliretanice). Uzual vopselele poliuretanice sunt utilizate ca straturi finale datorita proprietatilor bune de retentie a culorii si luciului. In acelasi timp, anumite tipuri de intaritori izocianati, pot asigura uscarea vopselei si la temperaturi foarte mici de pana la -20ÂşC. Vopselele pe baza de apa Ce vedem pe suprafetele vopsite este de fapt partea solida a unei vopsele lichide si anume rasina si pigmentii. In trecut rasina era dizolvata doar in solventul organic. In vopselele pe baza de apa solventul organic este absent sau in cantitate foarte mica, rasina fiind dispersata in forma de mici sferoide in apa. In cele mai multe cazuri aceasta dispersare a rasinii se numeste emulsie. Emulsia reprezinta un amestec stabil a doua sau mai multe lichide nemiscibile, stabilitatea fiind data de introducerea unui aditiv numit emulgator, ce pastreaza suspensia stabila. Dispersia este un amestec de doua faze (solid/lichid), unde una din faze este reprezentata de particule foarte fine, sferoide, distribuite in interiorul unei faze lichide continua, impreuna cu sferoide mici emulsionate distribuite in aceasi faza lichida. Tipurile de rasini utilizate uzual in formularea vopselelor pe baza de apa sunt:alchidice, latexuri acrilice, epoxidice, poliuretanice etc. Dupa aplicare, apa se evapora si acele sferoide mici de rasina vin in contact una cu cealalta si se vor uni (coalescenta) formand filmul de vopsea. Trebuie inteles totusi ca vopslele pe baza de apa nu sunt total lipsite de solvent, acestea continand cantitati mici de solventi care au anumite roluri, precum plastifiantii care asigura ca particulele de rasina sa se uneasca intre ele. Solventii utilizati sunt totusi in cantitati mici, ei nu depasesc 5% din cantitatea tuturor materiilor prime.. Pe linga reducerea emisiilor de solvent, vopselele pe baza de apa prezinta urmatoarele avantaje: - 21 -
-
un mediu de lucru mai bun si mai sigur; muncitorii ce lucreaza cu astfel de vopsele si cei aflati in zonele adiacente, nu mai sunt expusi la vaporii de solvent, concentratia acestora fiind redusa foarte mult;
-
vaporii de solvent prezinta pericolul apritie incendiilor si exploziilor, pericole ce nu sunt prezente in cazul vopselelor pe baza de apa;
-
vopselele pe baza de apa au proprietati cel putin egale sau chiar mai bune ca a vopseleor cu uscare fizica pe baza de solvent. Surprinzator, dar vopselele pe baza de apa nu prezinta foarte multe dezavantaje,
unele dintre acestea fiind: -
aplicarea la temperaturi mai mici de 5ÂşC nu este recomandata;
-
ď&#x20AC; necesita suprafete foarte curate, fara urme de grasimi, uleiuri,praf,
-
o buna ventilare este necesara pe timpul evaporarii apei si uscarii chimice;
- 22 -
V.
BIBLIOGRAFIE 1. SCUTARU,M,L,
CHIRU,
A,
VLASE,
S,
COFARU,
C,
TEODORESCU-
DRĂGHICESCU, H, Curs materiale plastice şi compozite. 2. http://www.loctite.ro/loctite/loctite-4631.htm 3. http://zeus.east.utcluj.ro/~hvermesan/doctorat/cap1-3.html 4. http://www.alufinish.ro/vopsire-fier-otel.php 5. http://www.vopseaepoxidica.ro/fisetehnice/Pregatirea_suprafetei_pentru_metal.pdf. 6. IACOBESCU, J, POPOVICI, D, POROBAN, I., Materiale şi utilaje pentru vopsirea în industria constructoare de maşini, Ed. Tehnică, Bucureşti, 1977
- 23 -