Füzyon bağlı epoksi kaplama - Fusion bonded epoxy coating

Füzyon epoksi kaplama bağlanmış olarak da bilinen, füzyon bağı epoksi toz kaplama ve yaygın olarak anılacaktır FBE kaplama , bir bir epoksi merkezli toz kaplama yaygın boru hattı yapımında kullanılan koruma çelik boru için kullanılan korozyon . Ayrıca (2005'ten itibaren aşamalı olarak kullanımdan kaldırılmış olsa da) takviye çubuklarını korumak için ve çok çeşitli boru bağlantıları, valfler vb. üzerinde yaygın olarak kullanılır . FBE kaplamaları termoset polimer kaplamalardır. Onlar kategorisi altındaki koruyucu kaplamaların içinde boya ve kaplama terminolojisi. Adı füzyon bağı epoksi bağlı istifa için çapraz bağlantı ve bir geleneksel boya farklıdır uygulama metodu.

Kuru toz FBE stokundaki reçine ve sertleştirici bileşenleri, normal depolama koşullarında redaksiyona uğramadan kalır. Tipik kaplama uygulama sıcaklıklarında, genellikle 180 ila 250 °C (356 ila 482 °F) aralığında, tozun içeriği erir ve sıvı bir forma dönüşür. Sıvı FBE filmi, uygulandığı çelik yüzey üzerinde ıslanır ve akar ve kısa sürede ısı yardımıyla kimyasal çapraz bağlama ile katı bir kaplama haline gelir. Bu süreç “füzyon bağı” olarak bilinir. Bu durumda meydana gelen kimyasal çapraz bağlama reaksiyonu geri döndürülemez. Kürleşme gerçekleştikten sonra kaplama hiçbir şekilde orijinal formuna geri döndürülemez. Daha fazla ısıtmanın uygulanması kaplamayı “eritmez” ve bu nedenle “ termoset ” kaplama olarak bilinir .

Tarih

1960'ların başında koruyucu bir kaplama olarak piyasaya sürülmesinden bu yana, FBE kaplama formülasyonları büyük iyileştirmeler ve geliştirmelerden geçmiştir. Bugün, çeşitli gereksinimleri karşılamak için özel olarak hazırlanmış çeşitli FBE kaplama türleri mevcuttur. FBE'ler, tek başına kaplamalar olarak ve çok katmanlı bir parça olarak mevcuttur. Borunun ana gövdesinde, iç yüzeylerde, çevre kaynaklarında ve ayrıca bağlantı parçalarında kaplama uygulamasına uygun farklı özelliklere sahip FBE kaplamaları mevcuttur.

FBE kaplamalarının kimyası

Değiştirilmemiş Bis fenol A tipi epoksi prepolimerin yapısı. n , polimerize edilmiş alt birimlerin sayısını belirtir ve 0 ila yaklaşık 25 aralığındadır.
Ayrıca bakınız: Epoksi

Bir toz kaplamanın temel bileşenleri şunlardır:

  1. Reçine.
  2. Sertleştirici veya sertleştirici.
  3. Dolgular ve genişleticiler.
  4. Renk pigmentleri.

Reçine ve sertleştirici kısım birlikte "Binder" olarak bilinir. Adından da anlaşılacağı gibi, Fusion bağlı epoksi kaplamalarda reçine kısmı "epoksi" tipi bir reçinedir. “ Epoksi ” veya “Oksiran” yapısı , reçine molekülünde üç üyeli bir halkalı halka – iki karbon atomuna bağlı bir oksijen atomu – içerir. Bu kısım epoksi reçinelerinde en reaktif gruptur. En yaygın olarak kullanılan FBE reçineleri, bisfenol A ve epiklorohidrin türevleridir . Bununla birlikte, çeşitli özellikleri, kombinasyonları veya ilaveleri elde etmek için FBE formülasyonlarında diğer reçine türleri de (örneğin bisfenol F tipi) yaygın olarak kullanılmaktadır. Son kaplamaya benzersiz özellikler sağlamak için çeşitli moleküler uzunluklarda reçineler de mevcuttur.

FBE kaplamaların ikinci en önemli kısmı sertleştirici veya sertleştiricidir. Sertleştirme ajanları ya epoksi halkasıyla ya da epoksi moleküler zinciri boyunca hidroksil gruplarıyla reaksiyona girer. FBE imalatında kullanılan çeşitli sertleştirme ajanları arasında disiyandiamid, aromatik aminler, alifatik diaminler vb. bulunur. Seçilen sertleştirme ajanı, nihai FBE ürününün yapısını – çapraz bağlama yoğunluğu, kimyasal direnci, kırılganlığı, esnekliği vb. belirler. Oran Bir formülasyondaki epoksi reçineleri ve sertleştirme maddelerinin miktarı, bunların nispi eşdeğer ağırlıkları ile belirlenir.

Bu iki ana bileşene ek olarak, FBE kaplamalar, istenen özellikleri sağlamak için dolgu maddeleri, pigmentler, genişleticiler ve çeşitli katkı maddeleri içerir. Bu bileşenler, geçirgenlik, sertlik, renk, kalınlık, oyuk direnci vb. gibi özellikleri kontrol eder. Bazı FBE formülasyonlarında küçük miktarlarda sıvı katkı maddeleri kullanılabilse de, bu bileşenlerin tümü normalde kuru katılardır. Kullanılırsa, bu sıvı bileşenler, üretim sürecinde ön karıştırma sırasında formülasyon karışımına püskürtülür.

Boru hatlarının FBE kaplama standardı ISO 21809 Bölüm 2'dir.

FBE toz üretim süreci

Bir toz boya üretim tesisinin temel parçaları şunlardır:

  1. ağırlık istasyonu,
  2. ön karıştırma istasyonu,
  3. bir ekstrüder ve
  4. bir sınıflandırıcı veya öğütme birimi.

FBE formülasyonunun bileşenleri tartılır ve yüksek hızlı karıştırıcılarda önceden karıştırılır. Karışım daha sonra yüksek kesmeli bir ekstrüdere aktarılır. FBE ekstrüderleri, sabit bir kapaklı namlu içinde dönen tek veya çift vidalı bir kurulum içerir. Ekstrüder namlusu içinde 50 °C ila 100 °C arasında bir sıcaklık aralığı kullanılır. Bu kurulum, FBE karışımını ısıtırken ve yarı sıvı bir forma eritirken sıkıştırır. Bu işlem sırasında, erimiş karışımın bileşenleri iyice dağılır. Ekstrüderin hızlı çalışması ve namlu içindeki nispeten düşük sıcaklık nedeniyle, epoksi ve sertleştirici bileşenleri önemli bir kimyasal reaksiyona girmez. Erimiş ekstrüdat daha sonra soğuk silindirler arasından geçer ve katı, kırılgan bir levha haline gelir. Daha sonra onu daha küçük talaşlara bölen bir "Kibbler" a hareket eder. Bu talaşlar, yüksek hızlı öğütücüler (sınıflandırıcılar) kullanılarak 150 mikrometreden daha küçük bir partikül boyutuna kadar öğütülür (standart özellikler 250 mikrometre eleklerde %100 geçiş ve 150 mikrometre elekte maksimum %3 tutma gerektirir). Nihai ürün, nem bulaşmasını önlemek için özel dikkat gösterilerek kapalı kaplarda paketlenir. FBE toz boyaların normal depolama sıcaklıkları, klimalı depolarda 25 °C'nin (77 °F) altındadır.

FBE kaplama uygulama süreci

Kaplanacak çelik yüzeyin şekli ve tipi ne olursa olsun, FBE toz boya uygulamasının üç temel aşaması vardır:

  1. çelik yüzey iyice temizlenir,
  2. temizlenmiş metal parça, önerilen FBE toz uygulama sıcaklığına kadar ısıtılır ve
  3. uygulama ve kürleme aşaması.

Boru ve inşaat demirinin avantajı, yuvarlak şekillerinin dış yüzey üzerinde sürekli lineer uygulamaya izin vermesi ve parçaların bir konveyörde toz uygulama kabini boyunca hareket ettirilmesi ve yüksek verim sağlamasıdır. Bağlantı parçaları vb. üzerinde kaplama manuel püskürtme tabancaları ile uygulanır. Başka bir uygulama yöntemi, ısıtılmış bileşenlerin bir akışkanlaştırılmış toz yatağına daldırıldığı "sıvı daldırma" işlemidir (aşağıya bakınız).

Yüzey hazırlığı—patlama temizliği

Çelik yüzeylerin hazırlanmasında en sık kullanılan yöntem kum püskürtmedir. Bu, pas, kireç, çıtalar vb.'yi yüzeyden etkin bir şekilde temizler ve endüstriyel düzeyde bir temizlik ve pürüzlü bir yüzey kalitesi sağlar. Kumlamadan sonra elde edilen çeliğin pürüzlülüğü, mikrometre veya mil cinsinden ölçülen profil olarak adlandırılır . FBE kaplamaları için profil aralıkları için yaygın olarak kullanılanlar, 37 ila 100 mikrometredir (1,5 ila 4 mil). Profil, çeliğin etkin yüzey alanını arttırır. Elde edilen temizlik, ISO 8501-1 derecelerine göre değerlendirilir : bunlar, beyaz metal, beyaza yakın metal vb. gibi ortak terminolojinin örneklerini gösteren bir İsveç standardındaki (SIS) bir dizi fotoğraf slaytından elde edilmiştir. Tipik olarak, SA 2½ boru hatları için kullanılır (NACE N°2'ye eşdeğer).

Kum püskürtmeden önce gres veya yağ kirliliğinin giderilmesi önemlidir. Solvent temizleme, yakma vb. bu amaç için yaygın olarak kullanılmaktadır. Kum püskürtme işleminde, temizlenecek yüzeye bir aşındırıcıyı zorlamak için basınçlı hava (90 ila 110 psi/610 ila 760 kPa) kullanılır. Alüminyum oksit, çelik kum, çelik bilye, granat, kömür cürufu vb. sık kullanılan aşındırıcılardır. Püskürtme temizlemenin diğer bir yöntemi, özellikle borunun dışının temizlenmesinde kullanılan santrifüj püskürtmeli temizlemedir. Bu yöntemde aşındırıcı, çarkın merkezinden beslenirken, yüksek hızda dönen özel tasarlanmış bir çark kullanılarak dönen boru gövdesine aşındırıcı atılır.

Isıtma ve FBE toz uygulaması

Isıtma birkaç yöntem kullanılarak gerçekleştirilebilir, ancak en yaygın olarak kullanılanları “indüksiyonla ısıtma” veya “fırınla ​​ısıtma”dır. Çelik parça, metal parçayı gerekli FBE kaplama uygulama sıcaklığına ısıtan yüksek frekanslı alternatif akım manyetik alanından geçirilir. Tek başına bir FBE için tipik uygulama sıcaklığı 225 ° ila 245 ° C'dir. Çok katmanlı bir poliolifin sisteminde astar olarak kullanıldığında, "katlar arası yapışma" parametrelerini karşılamak için FBE üreticisinin tavsiyelerine göre uygulama sıcaklığı düşürülebilir. 175 °C'ye kadar düşük sıcaklıklarda uygulanabilen özel sınıf FBE kaplamaları, bazı FBE toz üreticileri tarafından yakın zamanda geliştirilmiştir. Diğer ısıtma yöntemleri “fırınla ​​ısıtma”, “kızılötesi ısıtma” vb.'dir. FBE tozu bir “akışkanlaştırma yatağı” üzerine yerleştirilir. Bir akışkanlaştırma yatağında, toz parçacıkları, tozun bir akışkan gibi "davranacağı" bir hava akımı içinde süspanse edilir. Hava beslemesi kapatıldığında, toz orijinal formunda kalacaktır. Akışkanlaştırılmış toz, uygun püskürtme tabancaları kullanılarak sıcak alt tabaka üzerine püskürtülür. Elektrostatik püskürtme tabancası, üzerinde toz parçacıklarına pozitif bir elektrik yükü veren bir iyonlaştırıcı elektrot içerir. Kaplanacak çelik, konveyör vasıtasıyla “topraklanır”. Yüklü toz parçacıkları, alt tabakanın etrafını düzgün bir şekilde sarar ve sıvı bir formda erir. Boruların iç yüzeyleri, ısıtılmış borunun bir ucundan diğer ucuna eşit bir hızda hareket ederken, boru kendi boyuna ekseninde döndürülürken püskürtme mızrakları kullanılarak kaplanır.

Servis koşullarına bağlı olarak daha düşük veya daha yüksek kalınlık aralıkları belirtilebilse de, bağımsız FBE kaplamaların standart kaplama kalınlık aralığı 250 ile 500 mikrometre arasındadır. Erimiş toz profile 'akar' ve çeliğe bağlanır. Erimiş toz, genellikle kaplama uygulamasından birkaç saniye sonra meydana gelen 'jel süresi' bittiğinde katı bir kaplama haline gelecektir. Kaplamanın reçine kısmı, sıcak durumda "kürleme" olarak bilinen çapraz bağlanmaya uğrayacaktır. Tam kürlenme, çelik üzerinde kalan ısı veya ilave ısıtma kaynakları yardımıyla sağlanır. FBE kaplama sistemine bağlı olarak, boru içi kaplama uygulamalarında kullanılan uzun kür FBE'lerde bir dakikadan birkaç dakikaya kadar tam kürlenme sağlanabilir.

Donatılar, boruların dış yüzeyine kaplama uygulamasına benzer şekilde kaplanır. Boru yüzeyinin iç kısmına FBE kaplama uygulaması için bir mızrak kullanılır. Mızrak, önceden ısıtılmış borunun içine girer ve boru kendi ekseni etrafında dönerken karşı uçtan tozu püskürtmeye başlar ve mızrak önceden belirlenmiş bir hızda dışarı çıkar.

Tee'ler, dirsekler, dirsekler vb. gibi bağlantı parçalarına, elde tutulan püskürtme tabancaları kullanılarak toz püskürtülebilir. Küçük boyutlu bağlantı parçaları, çeliği gerekli toz uygulama sıcaklığına kadar ısıttıktan sonra, akışkanlaştırılmış bir toz yatağına daldırılarak da kaplanabilir. Boru uçlarının saha kaynağı yapıldıktan sonra kaynak bölgesine de FBE uygulanabilir.

FBE uygulamasının geleneksel sıvı kaplama uygulamasına göre avantajları şunlardır:

  • Uygulama kolaylığı,
  • Daha az malzeme israfı,
  • Hızlı uygulama,
  • Daha hızlı üretim oranları anlamına gelen tedavi programları

Üreticiler

Dünyanın önde gelen FBE üreticileri Valspar , SolEpoxy (eski Henkel/Dexter), KCC Corporation , Jotun Powder Coatings , Sherwin-Williams , 3M , Axalta Coating Systems , Akzo Nobel , BASF ve Rohm & Haas'tır .

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ Rüstem, Steen (2005). 100 ila 150 Yıl Hizmet Ömrü için Segmental Beton Köprülerin Tasarımı ve İnşaatı . Amerikan Segmental Köprü Enstitüsü. s. 19–20.

Dış bağlantılar