Malowanie zanurzeniowe
Powlekanie zanurzeniowe to przemysłowy proces powlekania , który jest stosowany na przykład do wytwarzania produktów masowych, takich jak powlekane tkaniny i prezerwatywy oraz specjalistycznych powłok, na przykład w dziedzinie biomedycyny. Powlekanie zanurzeniowe jest również powszechnie stosowane w badaniach akademickich, gdzie wiele projektów badawczych z zakresu inżynierii chemicznej i nanomateriałów wykorzystuje technikę powlekania zanurzeniowego do tworzenia powłok cienkowarstwowych.
Najwcześniejszymi produktami powlekanymi zanurzeniowo mogły być świece. W przypadku elastycznych podłoży laminarnych, takich jak tkaniny, powlekanie przez zanurzenie można przeprowadzić w procesie ciągłym typu „roll-to-roll”. Aby pokryć obiekt 3D, można go po prostu włożyć i wyjąć z kąpieli do powlekania. W przypadku produkcji prezerwatyw wzornik zanurza się w powłoce. W przypadku niektórych produktów, takich jak wczesne metody wytwarzania świec, proces ten jest powtarzany wiele razy, co pozwala serii cienkich warstw połączyć się w stosunkowo gruby przedmiot końcowy.
Produkt końcowy może zawierać podłoże i powłokę, lub powłoka może zostać zerwana w celu utworzenia przedmiotu, który składa się wyłącznie z wysuszonej lub zestalonej powłoki, jak w przypadku prezerwatywy.
Jako popularną alternatywę dla powlekania wirowego , metody powlekania zanurzeniowego są często stosowane do wytwarzania cienkich warstw z prekursorów zol-żel do celów badawczych, gdzie są one zwykle stosowane do nakładania warstw na płaskie lub cylindryczne podłoża .
Proces
Proces powlekania zanurzeniowego można podzielić na pięć etapów:
- Zanurzenie: Podłoże zanurza się w roztworze materiału powłokowego ze stałą prędkością (najlepiej bez drgań).
- Uruchomienie: Podłoże pozostawało przez jakiś czas w roztworze i zaczyna się podnosić.
- Osadzanie: Cienka warstwa osadza się na podłożu podczas wyciągania. Wycofanie odbywa się ze stałą prędkością, aby uniknąć drgań. Prędkość określa grubość powłoki (szybsze wyciąganie daje grubszy materiał powłoki).
- Drenaż: Nadmiar płynu spłynie z powierzchni.
- Odparowanie: Rozpuszczalnik odparowuje z cieczy, tworząc cienką warstwę. W przypadku lotnych rozpuszczalników , takich jak alkohole , parowanie rozpoczyna się już na etapie osadzania i odwadniania.
W procesie ciągłym etapy są wykonywane bezpośrednio po sobie.
Na ostateczny stan powłoki zanurzeniowej cienkiej warstwy wpływa wiele czynników. Można wytwarzać wiele różnych powtarzalnych struktur i grubości powłok powlekanych zanurzeniowo, kontrolując wiele czynników: funkcjonalność początkowej powierzchni podłoża, czas zanurzenia, prędkość wyciągania, liczbę cykli zanurzania, skład roztworu, stężenie i temperaturę, liczbę roztworów w każdym zanurzeniu kolejność i wilgotność otoczenia. Technika powlekania zanurzeniowego może zapewnić jednolite, wysokiej jakości powłoki nawet na nieporęcznych, skomplikowanych kształtach.
Zastosowania w badaniach
Technikę zanurzeniową stosuje się do wykonywania cienkich warstw metodą samoskładania oraz techniką zol-żel. Samodzielny montaż może dać folię o grubości dokładnie jednej mono warstwy. Technika zol-żel tworzy filmy o zwiększonej, precyzyjnie kontrolowanej grubości, która jest determinowana głównie przez szybkość osadzania i lepkość roztworu. Jako rozwijająca się dziedzina, nanocząsteczki są często stosowane jako materiał powłokowy. Zastosowania powlekania zanurzeniowego obejmują:
- Wielowarstwowe powłoki czujników
- Funkcjonalista implantologiczny
- Hydrożele
- Powłoki nanocząsteczkowe Sol-Gel
- Samoorganizujące się warstwy mono
- Zespoły nanocząstek warstwa po warstwie.
Powłoki nanocząsteczkowe
Powlekanie zanurzeniowe zostało wykorzystane na przykład do wytwarzania nanocząstek bioceramicznych, biosensorów, implantów i powłok hybrydowych. Na przykład powlekanie przez zanurzenie zostało wykorzystane do ustanowienia prostej, ale szybkiej metody powlekania nietermicznego w celu unieruchomienia nanocząstek hydroksyapatytu i TiO2 na polimetakrylanie metylu.
W innym badaniu porowate nanokryształy celulozy i folie nanokompozytowe CNC/PVA z poli(alkoholu winylowego) o grubości 25-70 nm osadzano na podłożach szklanych za pomocą powlekania zanurzeniowego.
Technika zolowo-żelowa
Powlekanie zanurzeniowe zoli nieorganicznych (tzw. synteza zol-żel ) jest sposobem na tworzenie cienkich powłok nieorganicznych lub polimerowych. W syntezie zol-żel szybkość osadzania jest ważnym parametrem, który wpływa m.in. na grubość, gęstość i porowatość warstwy.
Technika zol-żel to metoda osadzania, która jest szeroko stosowana w materiałoznawstwie do tworzenia powłok ochronnych, powłok optycznych, powłok ceramicznych i podobnych powierzchni. Technika ta rozpoczyna się od hydrolizy ciekłego prekursora (zolu), który ulega polikondensacji, aby stopniowo uzyskać żel. Ten żel jest układem dwufazowym zawierającym zarówno fazę ciekłą (rozpuszczalnik), jak i fazę stałą (zintegrowana sieć, zazwyczaj sieć polimerowa). Udział cieczy zmniejsza się stopniowo. Resztę cieczy można usunąć przez suszenie i można ją połączyć z obróbką termiczną w celu dostosowania właściwości materiału ciała stałego.