Poprawa trwałości związana jest ze wzrostem wymagań stawianych materiałom w zakresie właściwości mechanicznych, odporności na zmęczenie, oddziaływania cieplnego oraz właściwości fizykochemicznych związanych z korozyjnym atakiem środowiska. Właściwości materiałów oraz ich trwałość w dużej mierze zależą od stanu jej powierzchni (ściślej cienkiej mającej grubość kilkuset nanometrów warstwy wierzchniej materiału). Fizyczny i chemiczny stan warstwy wierzchniej może się bardzo różnić od właściwości materiału (rdzenia otoczonego warstwą wierzchnią), to jednak cały szereg użytkowych funkcji części maszyn jest określony tylko stanem ich powierzchni. W celu zwiększenia trwałości eksploatacyjnej, a także, aby umożliwić regenerację części maszyn i urządzeń, wytwarza się na ich powierzchniach specjalne warstwy o z góry założonych, powtarzalnych własnościach. Do tych technik modyfi kacji powierzchni różnych materiałów zaliczamy także technologie regeneracji oraz modernizacji powierzchni kompozytami polimerowymi BELZONA®. Nakładanie kompozytów Belzona na powierzchnie możliwe jest w przedziale temperatur od 5^oC do 35^oC, a w niektórych przypadkach od -5^oC do 150^oC. A zatem zasadniczą zaletą, w stosunku do nakładania warstw techniką wysokoenergetyczną (np. napawanie, metalizacja i inne), jest możliwość zastosowania kompozytów w warunkach normalnych, tj. w temperaturze otoczenia. Kompozyty polimerowe Belzona zaprojektowane są tak, aby osiągnęły optymalną odporność na czynniki działające bezpośrednio na warstwę kompozytową. W warunkach agresji chemicznej kompozyty zbudowane są ze składników odpornych na działanie danego medium lub gdy np. element maszyny narażony jest na silną erozję (wycieranie) można go pokryć kompozytem, który wzmacnia się odpornymi na wycieranie cząstkami z Al₂O₃, jak w kompozycie BELZONA®(1811) i (1812) (Fot.1 a,b,c).

Fot. 3. Wzmacnianie konstrukcji z użyciem techniki spajania „na zimno” : a) osadzenie tulei w oprawie – Belzona®(1321), b) spajanie segmentów wzmacniających na stalowej platformie koparki, c) naprawa pękniętego korpusu stalowego przekładni kompozytem Belzona ®(1111).  

     Gdy do osnowy polimerowej będącej bazą (substancją rozprowadzającą) dodamy innego materiału wzmacniającego, to możemy otrzymać zupełnie nowe, dużo lepsze własności kompozytu w stosunku do własności, jakie mają jego poszczególne składniki. Tak właśnie wytworzono najpopularniejszy kompozyt stosowany w regeneracji, ale i w modernizacji części maszyn, tj. Belzona®(1111).
    Kompozyt ten został umocniony poprzez napełnienie jego osnowy cząsteczkami stali stopowej wyższej jakości z dodatkiem krzemu. W tym wypadku cząsteczka otoczona jest osnową polimerową, tworząc kompozyt wzmocniony dyspersyjnie. Belzona®(1111) posiada niespotykane wśród innych tworzyw sztucznych własności mechaniczne, tzn. zachowuje się pod obciążeniem prawie tak, jak stal, sprężystość (ograniczone pełzanie) oraz znakomitą wytrzymałość zmęczeniową. Kompozyt Belzona®(1111) możemy stosować do odpowiedzialnych napraw oraz modyfikacji powierzchniowych wielu elementów maszyn i urządzeń, takich jak: wały, oprawy łożyskowe, łożyska wielkogabarytowe (fot. 2 a, b i c).
    Wzrost wytrzymałości osadzenia tulei prezentowanej na fotografii nr 4 w stosunku do takiego samego osadzenia, ale wykonanego metodą klasyczną z kontaktem metal-metal, wynika z wyeliminowania błędów kształtu tulei względem gniazda, błędów ułożenia w osi oraz gwałtownej poprawy powierzchni kontaktu osadzanych elementów. To właśnie dzięki zastosowaniu półpłynnego kompozytu Belzona®(1321) lub przy większych luzach Belzona®(1111), „zamieniono” powierzchnie metalowe na kompozytowe, poprawiając w ten sposób wytrzymałość osadzenia. Technologia wzmacniania konstrukcji z wykorzystaniem kompozytów możliwa jest również dzięki znakomitej przyczepności materiałów Belzona do powierzchni.
    Przyczepność kompozytów Belzona do materiałów, takich jak beton, kamień, tworzywa sztuczne oraz guma przewyższa wytrzymałość materiału podłoża. Właściwość tą wykorzystano do całego szeregu technik spajania „na zimno” różnych materiałów. Dzięki tej technologii możliwe jest połączenia elementów metalowych z metalowymi (np. stal z aluminium), ale także elementów metalowych z tworzywem sztucznym, np. rura stalowa z rurą z PCV. Dobrym przykładem jest także technologia napraw oraz łączenia taśm przenośników taśmowych. Wykonanie klejenia kompozytem Belzona®(2131) pozwala na osiągnięcie blisko 78% wytrzymałości nominalnej taśmy na złączu. Gdy zaś użyjemy kompozytu Belzona®(2211) lub (2311), możemy dokonać szybkiej i skutecznej naprawy uszkodzeń (fot. 4 a,b,c) wielu elementów gumowych lub elastycznych.
    Wymienione technologie naprawy taśmociągów poprawiają trwałość i niezawodność ich pracy, w którą wpisuje się jeszcze jedna technologia, tj. Belzona® Grip System. Nałożenie warstwy kompozytu, wzmacnianego zewnętrznie korundem na powierzchnię bębna napędowego taśmociągu, zwiększa wielokrotnie jego współczynnik tarcia. Dzięki temu nie wystąpi poślizg podczas rozruchu taśmociągu i to niezależnie od warunków atmosferycznych, ale przede wszystkim należy zwrócić uwagę na fakt, iż po zastosowaniu tej technologii można zmniejszyć naciąg wstępny taśmy o ok. 2-3 razy, co w konsekwencji odciąży łożyska, na których bęben jest osadzony oraz odciąży także taśmę.
    Znakomita przyczepność oraz dobre własności mechaniczne są również bardzo ważne, gdy idzie o ochronę przeciwkorozyjną. Bowiem tylko te warstwy będą dobrze chroniły powierzchnię przed atakiem korozyjnym, które dobrze trzymają się podłoża (brak korozji podpowłokowej) i które są szczelne (odporne na mikropęknięcia i inne uszkodzenia mechaniczne w trakcie ekspozycji w środowisku korozyjnym). Te własności posiada cała grupa kompozytów wykorzystywanych do klasycznych zabezpieczeń przeciwkorozyjnych. W przemyśle jest wiele takich przykładów, gdzie zastosowanie cienkiej warstwy powłoki kompozytowej, skutecznie chroni przed korozją powierzchnie, a także przed atakiem cieczy chemicznie agresywnych (fot.5 a,b,c).
    Szczególnym rodzajem powłoki chroniącej również przed korozją jest powłoka kompozytowa Belzona®(1341). Nałożona na wewnętrzne powierzchnie elementów pomp redukuje znacznie straty hydrauliczne w przepływie. Gładka oraz hydrofobowa struktura powierzchni (fot.6) pozwala na poprawę sprawności pompy o kilka procent.
    Poprawa trwałości poprzez ochronę przeciwkorozyjną i przeciwerozyjną, a także poprzez poprawę osadzenia mechanicznego współpracujących elementów, wreszcie obniżenie energochłonności to główne zalety stosowania kompozytów polimerowych Belzona® do napraw i modernizacji części maszyn, urządzeń oraz obiektów eksploatowanych w przemyśle. Zaskakujące jest to, że udział masowy warstwy kompozytu często nie przekracza nawet 1% (grubości warstw Belzona – 0,2 do 6 mm) w stosunku do masy modernizowanych materiałów, a jednak to ona często radykalnie zmienia ich trwałość!

Autor: Roman Masek, BELSE Sp. z o.o.

Artykuł sponsorowany został opublikowany w magazynie "Chemia Przemysłowa" nr 3/2012