Политетрафторэтилен нанесен на оплетку проводника методом грунтовки по всей ее поверхности

Использование: грунтовочная композиция, предназначенная для увеличения адгезии покрытий из политетрафторэтилена (ПТФЭ) к поверхности металлов (алюминия, стали). Сущность изобретения: в состав грунтовки входят водная суспензия ПТФЭ и водный раствор алюмофосфатного или алюмохромфосфатного связующего с фосфатным модулем от 1,6 до 2,4 при массовом содержании в композиции ПТФЭ от 50 до 90% металлофосфатного связующего от 10 до 50% (в пересчете на безводные вещества). Грунтовку наносят на очищенную поверхность металла, высушивают, прогревают при температуре, достаточной для отверждения металлофосфатного связующего (200 — 380°С), затем наносят слой чистого ПТФЭ, высушивают и спекают покрытие при 360 380°С. Получаемые покрытия характеризуются высокой адгезией к поверхности металла и устойчивы в кипящей воде.

Изобретение относится к технологии нанесения покрытий из фторопластов, в частности политетрафторэтилена (ПТФЭ), на различные поверхности.

Поскольку ПТФЭ не растворяется в известных растворителях, для получения покрытий используют суспензию ПТФЭ, чаще всего водную, стабилизированную аммонийными слоями перфторкаpбоновых кислот и парафином (1, с.646). После высыхания растворителя покрытие спекают, при этом испаряются стабилизирующие вещества и происходит связывание частиц полимера. Рекомендуется проводить спекание при 380оС (1, с.646), 360oС (2), 340-360оС (3), 370-400оС (4). Получение покрытий из ПТФЭ осложняется тем, что этот полимер практически не имеет адгезионного взаимодействия с известными материалами. В ряде случаев для достижения тех или иных свойств покрытий, например, антиадгезионных, антипpигаpных, антифрикционных, использовали композиции, содержащие ПТФЭ (политетрафторэтилен) и различные полимерные связующие (фенолальдегидные, полиуретановые, кремнийорганические, полиакриловые, эпоксидные и др.). Композиционные покрытия данного типа обладают хорошей адгезией к различным материалам, в частности к металлам. Однако наличие в их составе нефторированных органических полимеров существенно снижает термическую и/или химическую стойкость покрытий по сравнению с чистым ПТФЭ.

Известно о хорошей адгезии покрытий из ПТФЭ на эмалированной стали при спекании покрытий в температурном интервале 400-420оС (5 и 6).

При температуре спекания менее 400оС адгезия покрытий была неудовлетворительной. ПТФЭ разлагается при температуре выше 415оС (1, с.646, 647). Можно предположить, что в данном случае повышение адгезии достигается за счет взаимодействия фрагментов макромолекул ПТФЭ с эмалевым слоем. Однако термообработка ПТФЭ вблизи температуры разложения сопровождается выделением высокотоксичных продуктов (1, с.647). Кроме того недостатком данной методики является также то, что она не дает эффекта на неэмалированных металлических поверхностях.

Целью изобретения является создание грунтовки, которая обеспечивала бы прочное сцепление покрытия из политетрафторэтилена с поверхностью металла и устойчивость покрытия к действию кипящей воды.

Цель достигается тем, что в качестве металлофосфатного связующего грунтовка содержит алюмофосфатное или алюмохромфосфатное связующее с фосфатным модулем от 1,6 до 2,4 при следующем соотношении компонентов, мас.

Водная суспензия политетрафторэтилена (в пересчете на безводное вещество) 50-90 Водорастворимое алюмофосфатное или алюмохромфосфатное связующее 10-50 Если фосфатный модуль (молярное отношение P2O5 к Al2O3 или Al2O3 + Cr2O3) превышает 2,4, водостойкость покрытия ухудшается. С другой стороны алюмофосфатные и алюмохромфосфатные связующие с модулем менее 1,6 если не растворяются в воде, или гидролизуются с выделением осадка, что делает их малопригодными для достижения цели изобретения.

Грунтовку наносят на очищенную поверхность металла кистью, распылением или другими известными способами. После высушивания при комнатной температуре грунтовочный слой выдерживают при температуре, необходимой для отверждения металлофосфатного связующего (200-380оС), после чего на грунтовочный слой наносят слой водной суспензии ПТФЭ, высушивают и спекают покрытие в течение 15-30 мин при температуре 360-380оС.

В качестве суспензии ПТФЭ использовали стабилизированную водную суспензию марки Ф-4Д (ТУ 6-05-1246-81), содержащую 60 мас. ПТФЭ.

В качестве подложек использовали пластинки из дюралюминия и стали СТ-3. Стальные подложки перед нанесением грунтовки зачищали от загрязнения мелкой наждачной шкуркой, дюралюминиевые обезжиривали протравливанием в растворе щелочи с последующей промывкой водой, ополаскиванием в растворе азотной кислоты и повторной промывкой водой.

Данный метод не позволяет дифференцировать между собой образцы покрытий как с очень слабой, так и с очень сильной адгезией (в первом случае отслаивается везде 100% покрытия, во втором 0% для всех сравниваемых образцов). Для исследованных образцов сравнение их качества вышеописанным методом было невозможным ввиду сильной адгезии покрытий в большинстве случаев. Для того, чтобы ужесточить этот метод, его видоизменили, а именно вместо надрезов лезвием покрытия процарапывали (до металла) стальным резцом прямоугольной формы с фронтальной гранью шириной 0,6 мм. Таким образом резцом сдирали полоску покрытия шириной 0,6 мм. Решетку царапали, наносили с шагом 1,6 мм, так что в случае высококачественного покрытия оставались квадратики покрытия размером 1х1 мм (не обращая внимания на заусеницы).

Так, для получения алюмоборфосфата в стаканчик внесли 10 г 36%-ного раствора алюмофосфатного связующего с фосфатным модулем 2,51 и растворили в нем 0,71 г борной кислоты. К 1 г полученного раствора алюмоборфосфата добавили 1,55 г 60%-ной суспензии Ф-4Д, тщательно перемешали.

На очищенную дюралюминиевую пластину кистью нанесли тонкий слой полученной грунтовочной композиции, высушили при комнатной температуре, после чего поместили на 20 мин в шкаф с температурой 230оС (450oF). На отвержденный грунтовочный слой (его толщина составляла 10-15 мкм) нанесли слой суспензии Ф-4Д, высушили при комнатной температуре и поместили образец на 20 мин в печь с температурой 400оС (750oF). Получили образец с покрытием суммарной толщины 20-30 мкм. Адгезия покрытия к металлу высокая 1 балл по вышеописанной методике решетчатых царапин. Покрытия такого же высокого качества получались и при изменении соотношения фторопласт алюмоборфосфат в указанном оптимальном интервале (65-75% ПТФЭ).

Для испытания на водостойкость пластинку с покрытием поместили в стакан с водой и кипятили. Через 2 ч покрытие легко сдиралось с поверхности металла (IV балл), а после 10-часового кипячения наблюдалось самопроизвольное отслоение покрытия с образованием пузырей.

При попытке покрыть аналогичным образом пластинку из стали СТ-3 адгезия покрытия к металлу оказалась неудовлетворительной (IV балл).

П р и м е р 2. Приготовили раствор алюмофосфатного связующего с модулем 2,0, содержащий 10,6% Al2O3, 29,4% P2O5, вода остальное. 1 г этого раствора, содержащего 0,4 г безводного вещества, смешали с 1,33 г суспензии Ф-4Д. Получили грунтовочную композицию, массовый состав которой соответствует 67% ПТФЭ и 33% АФС (безводных). Композицию нанесли тонким слоем с помощью кисти на очищенную дюралюминиевую пластинку, высушили при комнатной температуре, после чего образец поместили на 20 мин в шкаф с температурой 230оС. На отвержденный грунтовочный слой нанесли слой суспензии Ф-4Д, высушили при комнатной температуре и поместили образец на 20 мин в печи с температурой 380оС. Получили образец с покрытием суммарной толщины 20-30 мкм. Адгезия покрытия к подложке была высокой, I балл, и не изменилась после 10-часового кипячения в воде.

Проведенные опыты показали, что режим термообработки грунтовочного слоя (скорость нагрева, конечная температура в интервале 200-380оС) не влияет заметно на качество покрытия, если толщина грунтовочного слоя (сухого) порядка 10-15 мкм (оптимальная). Слишком большой толщины грунтовочного слоя и слишком большой скорости нагрева следует избегать во избежание образования пузырей.

Про торги:  Уровень локализации производства

П р и м е р 3. Приготовили раствор АФС с модулем 1,6, содержащей 12,4% Al2O3, 27,6% P2O5, вода остальное. 1 г этого раствора, содержащего 0,4 г безводного вещества, смешали с 1,33 г суспензии Ф-4Д, получили грунтовочную композицию массового состава 67% ПТФЭ и 33% АФС (безводных). Покрытие на дюралюминиевую пластину нанесли так же, как и в примере 2. Адгезия покрытия к подложке был высокой, I балл, и не изменилась после 10-часового кипячения в воде.

П р и м е р 4. Приготовили раствор АФС с модулем 2,4, содержащий 9,2% Al2O3, 30,8% P2O5, вода остальное. 1 г этого раствора, содержащего 0,4 г безводного вещества, смешали с 1,33 г суспензии Ф-4Д, получили грунтовочную композицию массового состава 67% ПТФЭ и 33% АФС (безводных). Покрытие на дюралюминиевую пластину нанесли так же, как в примере 2. Адгезия покрытия к подложке составляла I балл. После 10-часового кипячения в воде адгезия ухудшалась до III балла, однако, это все же лучше, чем для покрытия по примеру 1 (по прототипу).

П р и м е р 5. Приготовили раствор АФС с модулем 3,0, содержащий 7,7% Al2O3, 32,3% P2O5, вода остальное. 1 г этого раствора, содержащего 0,4 г безводного вещества, смешали с 1,33 г суспензией Ф-4Д, получили грунтовочную композицию массового состава 67% ПТФЭ и 33% АФС (безводных). Покрытие на дюралюминиевую пластину нанесли так же, как и в примере 2. Адгезия покрытия к подложке составляла около III балла, что значительно хуже прототипа, а после 10-часового кипячения в воде адгезия еще более ухудшилась, до IV балла. Таким образом грунтовочная композиция, содержащая АФС с фосфатным модулем 3,0, уступает прототипу.

П р и м е р 6. Приготовили раствор алюмохромофосфатного связующего с модулем 1,7, содержащий 7,0% Al2O3, 7,8% Cr2O3, 29,2% P2O5, вода остальное. 1 г этого раствора, содержащего 0,44 г безводного вещества, смешали с 1,47 г суспензии Ф-4Д, получили грунтовочную композицию массового состава 67% ПТФЭ и 33% АХФС (безводных). Покрытие на дюралюминиевую пластину нанесли так же, как и в примере 2. Адгезия покрытия к подложке была высокой, I балл, и не изменилась после 10-часового кипячения в воде.

Фторопластовое покрытие с грунтовкой такого же состава нанесли таким же образом на пластину из стали СТ-3. Адгезия покрытия к подложке была высокой, I балл, и не изменилась после 10-часового кипячения в воде.

П р и м е р 7. Приготовили раствор АХФС с модулем 2,0, содержащий 6,3% Al2O3, 7,0% Cr2O3, 30% P2O5, вода остальное. 1 г этого раствора, содержащего 0,44 г безводного вещества, смешали с 1,47 г суспензии Ф-4Д, получили грунтовочную композицию массового состава 67% ПТФЭ, 33% АХФС (безводных). Покрытие на дюралюминиевую пластину нанесли так же, как и в примере 2. Адгезия покрытия к подложке была высокой, I балл, и не изменилась после 10-часового кипячения в воде.

П р и м е р 8. Приготовили раствор АХФС с модулем 2,4, содержащий 5,8% Al2O3, 6,5% Cr2O3, 34,2% P2O5, вода остальное. 1 г этого раствора, содержащего 0,465 г безводного вещества, смешали с 0,97 г суспензии Ф-4Д, получили грунтовочную композицию массового состава 56% ПТФЭ, 44% АХФС (безводных). Покрытие на дюралюминиевую пластину нанесли так же, как и в примере 2. Адгезия покрытия к подложке была высокой, I балл, и не изменилась после 10-часового кипячения в воде.

П р и м е р 9. Приготовили раствор АХФС с модулем 3,0, содержащий 4,7% Al2O3, 5,2% Cr2O3, 34,1% P2O5, вода остальное. 1 г этого раствора, содержащий 0,44 г безводного вещества, смешали с 1,47 г суспензии Ф-4Д, получили грунтовочную композицию массового состава 67% ПТФЭ, 33% АХФС (безводных). Покрытие на дюралюминиевую пластину нанесли так же, как и в примере 2. Адгезия покрытия к подложке составляла III балла (хуже прототипа), а после 10-часового кипячения в воде еще более ухудшалась, до IV балла.

Таким образом грунтовочные композиции на основе алюмофосфатного и алюмохромфосфатного связующих обеспечивают высокое качество фторопластовых покрытий, не уступающее прототипу, при условии, что фосфатный модуль связующего не превосходит 2,4. При превышении этой величины ухудшается как адгезия покрытий к подложке, так и водостойкость покрытий. При снижении модуля до 1,6 снижения качества покрытий не наблюдается. Связующее с модулем менее 1,6 применять для целей настоящего изобретения не представляется возможным по причинам, указанным выше.

Высокое качество фторопластовых покрытий, как показали проведенные опыты, достигается в интервале массового содержания ПТФЭ в композиции от 55 до 75% (в расчете на безводные вещества). Этот интервал оптимальных составов перекрывается с оптимальным интервалом в прототипе (65-75% ПТФЭ). Что касается крайних значений, то при снижении массового содержания ПТФЭ менее 50% или при его повышении более 90% качество покрытий получается хуже, чем в прототипе.

Таким образом интервал массового содержания ПТФЭ по изобретению совпадает с таковым прототипа, т.е. от 50 до 90 мас. ПТФЭ и от 10 до 50 мас. металлофосфатного связующего (в расчете на безводные вещества). Содержание же в грунтовочных композициях воды, являющейся растворителем, можно менять в достаточно широких пределах, и это не влияет на качество покрытий. Однако следует избегать чрезмерного разбавления водой, которое может вызвать гидролиз металлофосфатного раствора с выпадением осадка или образованием хлопьев.

Изобретение может быть использовано для получения гидрофобных, антиадгезионных, антифрикционных, защитных покрытий на различных поверхностях.

ГРУНТОВКА ПОД ФТОРОПЛАСТОВОЕ ПОКРЫТИЕ, содержащая водную суспензию политетрафторэтилена и водорастворимое металлофосфатное связующее, отличающаяся тем, что в качестве металлофосфатного связующего содержит алюмофосфатное или алмохромфосфатное связующее с фосфатным модулем 1,6 2,4 при следующем соотношении компонентов, мас.

Водная суспензия политетрафторэтилена (в пересчете на безводное вещество) 50 90 Водорастворимые алюмофосфатное или алюмохлорфосфатное связующее с фосфатным модулем 1,6 2,4 10 50

Изобретение относится к антифрикционным материалам на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ). Износостойкий ПТФЭ получают облучением его

-лучами в среде ацетилена при 20-100oС и давлении 0,01-0,15 МПа до поглощенных доз 30-60 кГр. Изобретение позволяет получить ПТФЭ, не содержащий дисперсных наполнителей, износостойкость которого на уровне лучших наполненных материалов на основе ПТФЭ, при этом разрывная прочность сохраняется на уровне 80-90% от прочности исходного ПТФЭ. 1 табл.

Изобретение относится к антифрикционным материалам, более детально, к антифрикционным материалам на основе фторполимеров, и может найти применение в общем и химическом машиностроении.

Политетрафторэтилен (ПТФЭ) выделяется среди известных полимерных материалов, в том числе других фторполимеров, исключительно низким коэффициентом трения без смазки по контрматериалам, благодаря чему он используется как антифрикционный самосмазывающийся материал.

Про торги:  Тендеры площадки тэк торг

Однако низкая износостойкость монолитного ПТФЭ позволяет применять его в чистом виде для изготовления подшипников скольжения и других деталей, работающих лишь при очень низких удельных нагрузках и скоростях. Существует ряд способов рационального использования присущих ПТФЭ антифрикционных качеств: введение в ПТФЭ различных дисперсных наполнителей, использование фторопластового материала с высокой степенью ориентации, воздействие ионизирующей радиации и др.

Недостатком данного изделия является наличие клеевого соединения, которое препятствует эксплуатации подшипника при скоростях скольжения более 1 м/с и температурах выше 450 К.

Недостатки материалов, полученных этим способом, связаны с тем, что введение наполнителей, независимо от их природы, понижает разрывное напряжение ПТФЭ при растяжении (

p) в два-три раза при содержании наполнителя 20-30% об., причем

p композита сильно зависит от диаметра частиц наполнителя — падает в 4-5 раз при увеличении размера частиц с 10 до 150 мкм; кроме того, графит не может работать на трение в условиях полного отсутствия влаги и непригоден для эксплуатации в вакууме или сухих газах.

Предложен способ увеличения износостойкости ПТФЭ путем изменения его физико-химической структуры за счет воздействия ионизирующего излучения в воздушной среде при комнатной температуре. Установлена оптимальная доза облучения 500-600 кГр, при которой износостойкость фторопласта повышается в 20 раз по сравнению с исходным состоянием. В ПТФЭ при действии ионизирующих излучений преобладает деструкция связей С-С, поэтому возможной причиной снижения износа облученного ПТФЭ являются низкомолекулярные осколки ПТФЭ, играющие роль смазки, или поверхностно-активные кислородсодержащие группы. Предполагают также, что активные поверхностные радикалы облученного ПТФЭ способствуют образованию на контртеле перенесенной пленки полимера, снижающей износ.

Наиболее близок к настоящему предлагаемому изобретению способ получения модифицированного ПТФЭ с помощью облучения исходного ПТФЭ ионизирующей радиацией до поглощенных доз 100-5000 кГр в отсутствие кислорода при температуре не ниже температуры плавления кристаллитов ПТФЭ (Тпл=327oС=600 К). В результате высокотемпературной радиационно-химической обработки образуются межцепные сшивки, сильно снижается степень кристалличности, и ПТФЭ приобретает свойства жесткого вулканизованного каучука.

Техническая задача, решаемая в предлагаемом изобретении, заключается в создании такого способа модифицирования ПТФЭ, в результате обработки по которому исходный (чистый) ПТФЭ, не содержащий дисперсных наполнителей, приобретал бы износостойкость на уровне лучших наполненных композиционных материалов на основе ПТФЭ, технологичность и экономичность способа обеспечивалась бы облучением при комнатной температуре до сравнительно небольших доз, после поглощения которых прочность модифицированного ПТФЭ сохранялась бы не ниже 80-90% от прочности исходного ПТФЭ.

Поставленная задача решается формированием в ПТФЭ пространственной сетки химических узлов в результате воздействия ионизирующего излучения с высокой проникающей способностью, например,

-излучения 60Со на ПТФЭ в среде ацетилена при температуре 20-100oС и при давлении 0.01-0.15 МПа до поглощенных доз 30-60 кГр. Ацетилен используется в качестве эффективного сенсибилизатора межцепного сшивания, значительно снижающего необходимую для оптимального сшивания поглощенную дозу до 30-60 кГр. Сшиванию способствует размораживание теплового движения макромолекул ПТФЭ при температурах выше температуры стеклования аморфной фазы Тст

150 К (-120oС). При температурах, превышающих Тст на ~ 150 К, интенсивность термостимулированного движения цепей ПТФЭ обеспечивает за время облучения до поглощенных доз 30-60 кГр генерацию ансамбля межмолекулярных сшивок с концентрацией nс

1018-1021 сш./см3. Облучение в присутствии ацетилена при давлении 0.01-0.15 МПа и при температурах ниже Тпл, например 590 К (317oС), но выше 373 К (100oС), хотя и приводит к превосходящей плотности сшивок, однако имеет отрицательные последствия в виде падения прочности модифицированного ПТФЭ до уровня ~60% от прочности исходного при тех же поглощенных дозах.

О формировании пространственной сетки химических узлов в результате радиационно-химического модифицирования ПТФЭ свидетельствуют следующие данные.

— Упругий модуль модифицированного ПТФЭ превышает аналогичный показатель исходного ПТФЭ почти вдвое при 20oС и втрое при 300oС.

— Скорость крипа в результате модифицирования уменьшается на порядок величины.

— Разрывное удлинение

p исходного ПТФЭ в 5-6 раз превышает

Существует прямая связь между реологическими характеристиками полимера и поведением его при трении, определяемом деформационными процессами в тонких поверхностных слоях при данной температуре. Образование межмолекулярных поперечных связей при наличии на поверхностях трения смазки из низкомолекулярных фторуглеродов должно вызывать снижение износа за счет облегчения сдвига в поверхностном слое материала с жесткой сердцевиной. Объемная концентрация сшивок, соответствующая образованию в ПТФЭ жесткого непрерывного каркаса связанных полимерных цепей, составляет ~1018 сш./см3 при средней массе макромолекул 3

105. Из сопоставления диаграмм изометрического нагрева, которые представляют собой зависимости напряжений, развивающихся в образцах с фиксированной длиной, от температуры при разогреве, следует, что в исходных пленках ПТФЭ заметный термический отжиг и пик напряжений имеют место в интервале ~370-570 К (100-300oС), в то время как в модифицированных сшитых пленках эти процессы регистрируются только после 570 К. Когда густота межцепных узлов приближается к величине ~1021 сш./см3, соответствующей одной сшивке на статистический сегмент Куна (сегмент ПТФЭ составлен из 18 мономерных звеньев), в полимере вырождается сегментальная подвижность и реализуется региональная подвижность с существенно большими, чем у линейного аналога, объемом и энергией активации релаксационных процессов. В результате значительно вырастают жесткость и износостойкость трехмерно-сшитого ПТФЭ.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример. Образцы из ПТФЭ в форме цилиндров диаметром 10 и высотой 20 мм были выточены на токарном станке из брусков, отпрессованных с удельным давлением 300 кгс/см2 и спеченных в течение 13 ч при температуре 650 К (377oС). Цилиндрические образцы, а также образцы пленки из ПТФЭ толщиной 100 мкм (ГОСТ 24222-80) помещались в металлический сосуд с герметичной крышкой, имеющей впускной вентиль и манометр, откачивались до остаточного давления воздуха Рост=10 Па (10-4 атм), заполнялись ацетиленом до Р=0.05 МПа=0.5 атм (1 атм=105 Па=0.1 МПа), после чего облучались гамма-лучами 60Со при 20oС и мощности дозы 0.6 Гр/с до поглощенной дозы D=30 кГр. После радиационно-химической обработки цилиндрические образцы испытывались на Кирово-Чепецком Химическом Комбинате им. Б.П. Константинова на износостойкость на машине трения марки 2168 УМТ по схеме «диск-палец» согласно требованиям 2243-020-13267785-99. Одновременно испытывали по три образца, устанавливаемых под углом 120o друг к другу. Линейная скорость перемещения образцов относительно неподвижного диска была равна 1 м/с. Образцы прижимали к диску с давлением 25 кгс/см, после предварительной притирки в течение 20 мин взвешивали, затем подвергали истиранию и определяли после повторного взвешивания потерю массы — износостойкость I мг/час.

На приборе УМИВ-3 для деформации растяжения при комнатной температуре и скорости растяжения 3.4 мм/мин определяли прочностные показатели модифицированных пленок — разрывное удлинение (

p) и разрывное напряжение (

p) вдоль направления вытяжки пленки, средние из результатов измерений для 10-12 пленочных образцов в каждом примере. Кроме того, регистрировали зависимость деформации, развивающейся в нагруженной пленке при подъеме температуры со скоростью 10 град. /мин (термомеханическая кривая). На термомеханических кривых для сшитых образцов имеется зона плато, которая позволяет рассчитать плотность сшивок в сетке nс.

Про торги:  Комитет Ставропольского края по государственным закупкам

Результаты испытаний образцов представлены в таблице в примерах 1-13. В примерах 2-8 набор и последовательность операций по подготовке сосуда с образцами к облучению, методы испытаний на износостойкость и прочность модифицированных образцов в примерах такие же, как в примере 1; примеры 9-12 отличаются от примеров 1-8 отсутствием ацетилена в сосуде. Концентрация межцепных узлов в примерах 1-8 изменялась в пределах nс=1018-1021 сш./см3 благодаря варьированию параметров процесса радиационно-химического модифицирования: поглощенной дозы D=30-60 кГр, давления ацетилена в сосуде Р=0.01-0.15 МПа (0.1-1.5 атм) и температуры облучения 293-590 К (20-317oС). В примере 12 образцы обработаны по способу, описанному в прототипе. Свойства образцов исходного ПТФЭ даны в примере 13.

Из приведенных примеров видно, что в самом деле изделия из ПТФЭ, сшитые при температуре из интервала 20-100oС в результате радиационно-химической обработки гамма-лучами до поглощенных доз 30-60 кГр в среде ацетилена при давлении 0.01-0.15 МПа, обладают износостойкостью, в несколько тысяч раз превосходящей износостойкость чистого ПТФЭ, при этом их разрывная прочность сохраняется на уровне 80-90% от прочности исходного ПТФЭ.

Способ получения износостойкого политетрафторэтилена облучением гамма-лучами политетрафторэтилена в отсутствии кислорода, отличающийся тем, что облучение осуществляют в среде ацетилена при 20-100oС и давлении 0,01-0,15 МПа до поглощенных доз 30-60 кГр.

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Для работы проектов iXBT.com нужны файлы cookie и сервисы аналитики.
Продолжая посещать сайты проектов вы соглашаетесь с нашей
Политикой в отношении файлов cookie

В наш домашний обиход уже достаточно давно вошла посуда с антипригарным покрытием. И если для нас это уже стало обыденной вещью, не вызывающей каких-либо эмоций, то на заре своего появления, изделия с таким покрытием вызывали у хозяек неподдельный восторг. Давайте разберемся, почему такое покрытие не дает к себе прилипать всяким загрязнениям, но само отлично держится и не отлетает от посуды.

Подобное покрытие имеет массу преимуществ по сравнению с обычной посудой, металлической или керамической, без покрытия. К достоинствам можно отнести: практически полную защиту от пригорания приготавливаемой еды к поверхности, простоту очистки, долговечность, сохранение естественных соков продукта и более экономный расход масла.

Разберемся, что же такое это самое антипригарное покрытие. Их несколько типов. Первый тип, самый «древний», но в свое время мега популярный — это тефлоновое покрытие. «Тефлоновая» сковородка, уже давно стала именем нарицательным, которым называют любую посуду с антипригарным покрытием, хотя тефлона во многих из них вовсе и нет.

«Тефлон» это на самом деле коммерческое название вещества политетрафторэтилен. Изобрели его случайно в 1938 году при разработке хладагента для холодильных установок в компании DuPont. Первые алюминиевые сковородки с тефлоновым покрытием Tefal (TEFlon-ALuminium) появились во Франции в 1954 году, стали хитом и распространились по всему миру. К недостаткам такой посуды можно отнести то, что (по некоторым исследованиям) тефлоновое покрытие посуды нагретой выше 250°С (хотя нагреть посуду до таких температур в бытовых условиях весьма сложно) начинает размягчаться и выделять потенциально опасные вещества для людей, животных и птиц. Несмотря на то, что сам тефлон в обычных условиях весьма безвредное и инертное вещество, в процессе изготовления тефлонового антипригарного покрытия ранее использовалась вредная перфтороктановая кислота (PFOA), которая как бы полностью испаряется в процессе производства, но вроде как и нет. В общем, в 2006 году, крупные производители такой посуды решили изменить технологический процесс, исключив высвобождение этого канцерогена при изготовлении посуды. Более критичным недостатком такого антипригарного покрытия является его недостаточная прочность к механическим воздействиям, его легко повредить металлическими предметами, например, при перемешивании продуктов, в результате чего оно может постепенно отслаиваться, а частички покрытия попадать в пищу, что совсем не добавляет ей полезности.

Нанесение тефлона происходит способом спекания. Изначально его в виде порошка смешивают с водой, тщательно перемешивают, а металл посуды, которым он покрывается, обрабатывают под высоким давлением специальным песком из алюминия мелкой фракции. В результате этого на поверхности металла образуется большое количество микроскопических неровностей, впадин и бороздок. Далее на форму распыляется жидкий состав покрытия и все это «запекают» в печи под высокой температурой (~350-400°С). Антипригарное покрытие держится на посуде как раз за счет того, что проникает в такие неровности основы и фиксируется в них.

Отмечу, что покрытия подобные тефлону нашли широкое применение при изготовлении изоляции электрокабеля, в электронной промышленности. а также в областях, где есть большие механические нагрузки (авиация) или, например, для защиты внутренних поверхностей баков бетономешалок, котлов итд.

Для улучшения механической устойчивости антипригарного покрытия из политетрафторэтилена, был разработан новый тип — каменное («мраморное», «гранитное») покрытие. В подобные покрытия, для увеличения прочности, стали добавлять уже измельченные частицы каменной крошки, обычно кремниевой или гранитной (мрамор не используется :). Благодаря такой добавке антипригарное покрытие становится в разы прочнее и долговечнее, не подвержено случайным повреждениям металлическими столовыми приборами, такую посуду можно ставить в посудомоечную машину. Нанесение покрытия выполняется либо напылением, либо методом роликового наката, когда покрытие как бы «впечатывается» в поверхность плоской металлической заготовки посуды в результате многократного прохождения между резиновыми роликами, между которыми также происходит сушка в печи. Затем из такой заготовки на специальных прессах формуется готовое изделие.

Еще одним типом антипригарного покрытия является керамическое. В данном варианте при изготовлении используются только натуральное сырье — песок и керамическая крошка. В качестве основы для керамического покрытия используют не только алюминий, но и чугун. Часто можно увидеть упоминание титанового антипригарного покрытия. На самом деле, тут больше маркетинга, в таком напылении используется не чистый титан, который является достаточно дорогим металлом, а покрытия в которых он является одним из компонентов, например, титаново-керамическое. Наносят такое покрытие также напылением или накатом (особенно подходит для тонкостенной посуды).

А вот самым эффективным и долговечным способом напыления в настоящий момент считается плазменное. Процесс состоит из двух этапов, нанесение твердой грунтовки из керамического материала на металлическую основу посуды при высоких температурах. Затем, дисперсия из оксида титана и алюминия распыляются высокоскоростной плазменной струей с аргоном,  температура которой достигает 15000°C. В результате происходит расплавление частиц еще до того, как они попадут на алюминиевую поверхность с формированием качественного однородного слоя покрытия, которое имеет максимальный срок службы из всех вариантов.

Оцените статью
ТЭК Торги