Изготовлен промышленный образец установки рулонного  прессования, предназначенный для  выпуска ленточных тонких фольгированных диэлектриков шириной до 400 мм.

Для повышения  прочности соединения пленки покрытия на основе термопластичных полимеров  с металлом основы предложено в полимерном покрытии делать мелкие сквозные отверстия  конической или другой формы с  последующим электролитическим  осаждением на металлическую подложку через эти отверстия слоя металла. Толщина слоя металла в отверстиях должна составлять 1/2—2/3 толщины полимерного  покрытия. Для формирования сплошного  покрытия частично заполненные металлом отверстия закатывают, пропуская полосу с покрытием через пару валков, один из которых, контактирующий с полимером, нагрет до температуры, равной или превышающей температуру плавления полимера. Перфорирование пленки покрытия можно осуществлять либо до контакта ее с подложкой, либо в процессе контактирования. При таком способе значительно повышается прочность соединения с металлом полимеров, обладающих недостаточной адгезией к ним, и существенно увеличивается долговечность адгезионной связи в плакированном материале.

                    Работы по нанесению покрытий на стальную полосу ведутся на Лысьвенском металлургическом заводе. Выпускаемая на опытно-промышленном агрегате хромированная жесть с лаковым покрытием уже нашла широкое применение в промышленности. Технология изготовления жести предусматривает операции подготовки, хромирования и лакирования полосы. С целью повышения адгезии лакового покрытия к металлу и значительного (в 10 раз) повышения коррозионной стойкости плакированной жести на ее поверхность наносят тончайший (0,005 мкм) слой хроматной пленки. Предварительно активированная коронным разрядом пленка полиэтилентерефталата подогревается, приводится в контакт со слоем расплава полиэтилена, поступающего из щелевой головки экструдера, а затем наносится на поверхность алюминиевой фольги. Плакированный таким образом материал имеет суммарную толщину 70—80 мкм при ширине 360 мм.

Легкостью, огнестойкостью, хорошими механическими и технологическими свойствами обладает материал Alpolic фирмы «Mitsubishi Shem» (Япония). Он состоит из полиэтиленовой сердцевины толщиной от 3 до 5 мм и двусторонней облицовки из алюминия. Материал поддается гибке, глубокой вытяжке и другим видам механической обработки. Главными его достоинствами являются способность хорошо поглощать вибрации, а также повышенная жесткость. Жесткость листа Alpolic, состоящего из слоя полиэтилена толщиной 3 мм и алюминиевой облицовки с обеих сторон, толщиной 0,5 мм аналогична жесткости листа алюминия толщиной 3 мм.

Масса же трехслойного материала составляет 62% от массы  листа алюминия указанной толщины.

Плакирование  металла готовыми полимерными пленками чаще всего проводят в тех случаях, когда основа достаточно гибкая (фольга). При этом плакирование можно осуществлять дублированными (многослойными) пленочными материалами, представляющими собой системы из двух, трех и более разнородных полимерных пленок, армированных различными тканями (стеклянными, хлопчатобумажными и др.) и сетками (металлическими, синтетическими и др.). Сведения о существующих методах производства дублированных рулонных полимерных материалов, а также конструктивно-технологические схемы их производства, состояние и тенденции разработки в СССР и за рубежом соответствующего оборудования приведены в обзоре.

                             В процессах плакирования полимеры в исходном состоянии используются как в виде пленок, так и в виде порошков, растворов, паст (пластизолей, органозолей, пластигелей). Технология плакирования пластизолем и органозолем включает дополнительную операцию — желатинизацию пасты, ограниченная скорость которой лимитирует и скоростные параметры линии плакирования. Однако этот метод дешевле, так как исключаются необходимые при изготовлении пленочного материала операции каландрирования и вальцевания.

В качестве материалов для плакирования металла полимерами, расход которых определяется толщиной покрытия, а также скоростью движения и геометрическими параметрами  ленты (полосы), применяют алкидно-меламиновые смолы, силиконы, виниловые полимеры, полиакрилаты, полиэфиры, полиуретаны, фторопласты, различные сополимеры и т. д. Критерии выбора полимерных материалов, применяемых для плакирования проката, а также основные свойства покрытий и некоторые рекомендуемые области их применения изложены в работе.

Покрытия на основе полиакрилатов отличаются хорошей адгезией, атмосферостойкостью, устойчивостью к истиранию и царапанию, физиологической безвредностью и рекомендуются для применения в бытовых приборах, в автомобильной и строительной промышленности.

Недостатком этих покрытий является их низкая деформируемость. Полиакрилаты способны отверждаться при электроннолучевом воздействии.

Металлопласт  с покрытием на основе алкидных смол характеризуется высокой атмосферостойкостью и хорошими декоративными свойствами, однако не способен к значительным деформациям. Его применяют для облицовки нагревательных приборов, бассейнов и резервуаров, внутренних перегородок и др.

Высокая эластичность и деформируемость покрытий на основе виниловых полимеров позволяет применять их для изготовления изделий, которые в процессе получения испытывают значительные деформации, например труб с фольцовочными швами, корпусов приборов сложной конфигурации, элементов металлической мебели и др.

Области применения металлопласта на основе полиэфиров обусловлены их свойствами — отличным глянцем, хорошей адгезией, удовлетворительной химической и атмосферной стойкостью. Эпоксидные смолы и различные  композиции на их основе рекомендуются  для создания грунтовочных слоев, а  также для покрытия различных  видов жести. К недостаткам полиэпоксидов следует отнести их низкую атмосферостойкость. Исключительно высокой атмосферостойкостью, но и большой стоимостью, характеризуются покрытия на основе силиконов.

Главным потребителем плакированных металлов является строительная промышленность. Покрытые полимерами алюминий и сталь, в том числе и предварительно оцинкованную, используют для получения плоских или профильных элементов крыш и фасадов зданий, балконных ограждений, эскалаторов, водосточных и вентиляционных труб, дверных и оконных рам, для облицовки стен, перекрытий, лифтов и отопительных систем, для изготовления гаражей, бензоколонок, сборных зданий, для строительства противошумных барьеров вдоль автострад и др. Металлические листы со вспененнным полимерным покрытием применяют для отделки интерьеров жилых зданий.

Вторым наиболее крупным потребителем «облагороженного»  металла является промышленность бытовых  товаров, где металлопласт применяется  при изготовлении стиральных машин  и холодильников, мебели и чемоданов, рекламных щитов и подносов, корпусов радио- и телеприемников, светильников, зажигалок, пишущих машинок, декоративной посуды, письменных настольных приборов и др.

В последнее  время отмечается тенденция к  расширению масштабов применения рулонной стали с предварительно нанесенным защитным покрытием в автомобилестроении. Из металлопласта штампуют кузова, приборные панели, поддоны, элементы наружной и внутренней отделки, сепараторы и корпуса электрических аккумуляторов  и др. Например, плакированная сталь  Zincrometal, разработанная и выпускаемая фирмой «Diamond Shamrock Соrр.» (США), используется крупнейшими автомобильными фирмами General Motors», «Ford», «Chrysler and Cadillac» в США и фирмой «Fiat» в Италии. Работы по внедрению стали Zincrometal ведутся в странах Западной Европы фирмами «BMW», «Opel», «Volvo», «Mersedes Benz», «Ford Coloyne» и фирмой «Datsum» в Японии. Такая сталь имеет с обеих сторон двухслойное покрытие: слой грунта, являющийся ингибитором коррозии, и слой краски, содержащей большое количество цинка. Плакированная таким образом сталь значительно превосходит по коррозионной стойкости оцинкованную сталь, покрытую грунтом с большим содержанием цинка. По прогнозам фирмы-разработчика, в среднем в каждом автомобиле будет использоваться около 230 кг плакированной стали.

Постоянно возрастает потребление металлопластов в вагоно-и судостроении для внутренней отделки потолков и перегородок; в электротехнике и машиностроении для изготовления корпусов щитов и приборов, облицовки аппаратуры и машин; в пищевой промышленности и коммунальном хозяйстве для производства тары, контейнеров, торгового оборудования и т. д.

Области применения металлопласта обусловливаются  не только видом полимерного покрытия, но и природой основы. Стальную основу применяют для придания изделиям из металлопласта высокой прочности  и их удешевления. Легкость конструкций  и их стойкость к коррозии обеспечивает алюминиевая основа. При повышенных требованиях по минимизации массы  изделий используют магний. В фольгированных диэлектриках, предназначенных для использования в электро- и радиотехнике, применяют медь и серебро.

Высокая производительность процессов плакирования рулонного  металла полимерами, технологичность  и экономичность переработки  металлопластов в изделия, возможность  создания материалов и конструкций  с заданным комплексом эксплуатационных свойств являются основанием для  дальнейшего развития и интенсификации в СССР работ в области производства, переработки и потребления металлопластов.

Технология  плакирования гибким инструментом

Рекомендуемая область пременения:

Металлургическая, горная, машиностроительная промышленность. 
- получение повышенных антифрикционных, износостойких, антикоррозионных свойства поверхностей деталей оборудования и длинномерных изделий; 
- нанесение покрытий с целью восстанавления до нужных размеров изношенных поверхностей деталей; 
- нанесение покрытий исключающих приработочный износ трущихся поверхностей деталей;  
- нанесение антисхватывающих покрытий; 
- нанесение цветных декоративных покрытий и др.

Назначение, цели и задачи проекта:

Основное назначение проекта – разработка современных  высокоэффективных и экологичных технологий, поиск новых решений в области нанесения покрытий.

Многие отрасли  промышленности нуждаются в повышении  работоспособности оборудования, особенно если оно работает в условиях повышенной загрязнённости.

Технология и  оборудование, представленные в проекте, доступны для любого современного предприятия  и принадлежат к самым современным  и наукоёмким продуктам. Это лучшие инновационные разработки среди  мировых аналогов, снижающие себестоимость  производимого продукта и улучшающие экологию предприятий выпускающих  биметаллы.

Нанесение покрытий осуществляется механическим способом без применения предварительной  подготовки поверхности. Рабочим инструментом для нанесения покрытий является вращающаяся с высокой скоростью  металлическая щётка, находящаяся в одновременном контакте с обрабатываемой поверхностью и слитком из материала покрытия.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

В настоящее  время в России широко применяется  нанесение покрытий с целью повышения  потребительских свойств и увеличения жизненного цикла оборудования. Гальванический способов нанесения покрытий на данное время является самым распространённым.

Гальванический способ, составляющий более 20 % по объему, включает в себя ряд химических и электрохимических  процессов и чаще всего идёт по  схеме: анодное обезжиривание>анодное травление>активация>осаждение подслоя>нанесение покрытия>промывка>сушка. Процесс производства очень длительный, кроме того, покрытие характеризуется значительной пористостью слоя, что приводит к снижению сроков ее хранения и эксплуатации, вследствие окисления слоя покрытия по всей толщине.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Плакирование  гибким инструментом (ПГИ) в последние  годы привлекает пристальное внимание ученых и специалистов, является одним  из новых, технически и экономически целесообразных технологических методов  поверхностной обработки, конечной целью которой является получение  заданных функциональных или эксплуатационных свойств изделий путем управления свойствами их поверхностного биметаллического слоя (БМС). В основу процесса заложено механотермическое воздействие специального инструмента с гибкими элементами  на поверхность изделия (рис.1).

В настоящее  время рассматриваются два основных варианта реализации способа. В первом случае источником материала покрытия является гибкий элемент щетки (рис. 1. а), во втором — специальный элемент  из материала покрытия (ЭМП), прижимаемый  к вращающейся щетке  (рис. 1. б). Во второй схеме гибкие элементы инструмента выполняют роль механического носителя частиц покрытия с ЭМП на обрабатываемую поверхность, подобно газовому потоку при напылении порошковых материалов.

Рис.1. Принципиальные схемы процесса плакирования

Механизм плакирования  объясняется следующим образом. При взаимодействии вращающейся щетки с деталью происходит разрушение и удаление окисных пленок и загрязнений из зоны контакта. Смятие микронеровностей и пластическое течение металла приводит к непосредственному контакту чистых поверхностей детали и инструмента, в результате чего происходит схватывание, представляющее собой самопроизвольный процесс, протекающий с выделением энергии. Интенсивное тепловыделение при трении гибкого инструмента о поверхность изделия способствует облегчению процесса схватывания. В дальнейшем из-за взаимного движения соединившихся поверхностей узел схватывания разрушается. Срез происходит, как правило, в толще менее прочного металла, и его частицы остаются на поверхности более  твердого. С течением времени на более твердой  поверхности образуется инородная пленка-покрытие.