Способы нанесения лакокрасочных покрытий. Технологический процесс нанесения лакокрасочных покрытий Процесс нанесения лакокрасочных покрытий

В зависимости от масштаба и вида производства окрасочные работы сосредоточены в одном или нескольких местах. Это вызва­но необходимостью предохранить готовые детали от появления на них коррозионных разрушений при их перемещении и хранении. При такой организации производства окрасочные работы выпол­няют на участках (или в окрасочных отделениях).

Принятую технологию окрашивания отражают в маршрутных картах технологических процессов, которые разрабатываются для отдельных видов изделий. В картах указываются все стадии процес­са окрашивания, применяемые материалы, нормы расхода этих материалов, режим сушки и некоторые другие показатели.

Выбор способа окрашивания зависит от ряда условий, напри­мер от требований, предъявляемых к покрытию (класс покрытия), от вида применяемых лакокрасочных материалов, конфигурации и размеров изделий, масштаба и вида производства. При окраши­вании изделий могут применять несколько способов. В каждом кон­кретном случае вопрос выбора способа окрашивания решается возможностью производства и экономической целесообразностью.

Технологический процесс окрашивания складывается из сле­дующих основных операций: подготовки поверхности, грунтова­ния, шпатлевания, нанесения покрывных материалов (краски, эмали, лака) и сушки покрытий.

Приготовление окрасочных материалов. Перед употреблением ок­расочные материалы тщательно перемешивают электромеханичес­ким или вибрационным способом, процеживают и разбавляют соот­ветствующими растворителями до необходимой рабочей вязкости.

Подготовка поверхности детали к окраске производится с це­лью удаления различного рода загрязнений, влаги, коррозионных повреждений, старой краски и др. Примерно 90 % трудозатрат при­водится на подготовительные работы и только 10% - на окраши­вание и сушку. От качества подготовки поверхностей в значитель­ной степени зависит долговечность лакокрасочного покрытия.

Окрашиваемая поверхность в зависимости от применяемого способа ее очистки может иметь различную степень шероховатос­ти, отличающуюся размером выступов и глубиной впадин. Для обеспечения защиты металла от коррозии толщина слоя краски должна превышать выступающие на металле гребешки в 2... 3 раза. Подготовка поверхностей к окраске включает очистку деталей, обезжиривание, мойку и сушку. Очистка деталей от загрязнений производится механической обработкой (механическим инструмен­том, сухим абразивом, гидроабразивной очисткой и др.) или хи­мическим способом (обезжириванием, одновременным обезжи­риванием и травлением, фосфатированием и др.). Загрязнения не­жирового происхождения удаляются водой или щетками. Влажные поверхности протирают сухой ветошью.

В ремонтной практике применяют три способа удаления старой краски - это огневой, механический и химический.

При огневом способе старая краска выжигается с повер­хности детали пламенем газовой горелки или паяльной лампы (для удаления старой краски с деталей кузова и оперения этот способ применять не рекомендуется), а при механическом - с по­мощью щеток с механическим приводом, дробью и т.д. Хими­ческий способ удаления старой краски - это наиболее эф­фективный как по качеству, так и по производительности способ. Старую краску чаще всего удаляют органическими смывками (СД, АФТ-1, АФТ-8, СП-6, СП-7, СПС-1) и щелочными растворами (растворы едкого натра (каустика) с концентрацией 8... 10 г/л, смеси каустика с кальцинированной содой и т.д.). Последователь­ность удаления старой краски смывками: очистка от грязи, жира, мойка деталей или кузова; сушка после мойки; нанесение смывки на поверхность детали кузова кистью; выдержка 15... 30 мин (в зави­симости от марки смывки и вида материала покрытия) до полного вспучивания старой краски; удаление старой вспученной краски механическим способом (щетками, скребками и т.п.); промывка, обезжиривание поверхности уайт-спиритом или другими органи­ческими растворителями; сушка после промывки, обезжиривание.

Щелочные растворы используют для удаления старой краски в ваннах. Последовательность удаления старой краски: очистка от грязи, обезжиривание, промывка; сушка после промывки; погружение и выдержка в ванне со щелочным раствором (при температуре раст­вора 50...60°С); нейтрализация в ванне с раствором фосфорной кислоты с концентрацией 8,5...9,0 г/л фосфорной кислоты (при концентрации 10 г/л каустика в щелочной ванне) или 5...6 г/л фосфорной кислоты в кислотной ванне (при концентрации 10 г/л кальцинированной соды в щелочной ванне); промывка в ванне с проточной водой при температуре 50...70°С; сушка после промывки.

После удаления старой краски и продуктов коррозии проводят операции обезжиривания, травления, фосфатирования и пасси­вирования.

Детали из черных металлов, никеля, меди обезжиривают в щелочных растворах. Изделия из олова, свинца, алюминия, цинка и их сплавов обезжиривают в растворах солей с меньшей свободной щелочностью (углекислый или фосфорный натрий, углекислый калий, жидкое стекло).

Травление - очистка металлических деталей от коррозии в растворах кислот, кислых солей или щелочей. На практике опера­ми травления и обезжиривания совмещают.

Фосфатирование - процесс химической обработки стальных деталей для получения на их поверхности слоя фосфорнокислых соединений, не растворимого в воде. Этот слой увеличивает рок службы лакокрасочного покрытия, улучшает сцепление их с металлом и замедляет развитие коррозии в местах нарушения лакокрасочной пленки. Детали кузова и кабины подлежат фосфатированию в обязательном порядке.

Пассивирование необходимо для повышения коррозионной стойкости лакокрасочного покрытия, нанесенного на фосфатную пленку. Ее проводят в ваннах, струйных камерах или нане­сением раствора двухромовокислого калия или двухромовокислого натрия (3...5 г/л) волосяными щетками при температуре 70...80°С продолжительностью обработки 1...3 мин.

Перед нанесением лакокрасочного покрытия поверхность изде­лий должна быть сухой. Наличие влаги под пленкой краски исключает хорошую ее сцепляемость и вызывает коррозию металла. Сушка обыч­но производится воздухом, нагретым до температуры 115...125°С, в течение 1... 3 мин до удаления видимых следов влаги.

Процесс окрашивания должен быть организован так, чтобы после подготовки поверхности она сразу же была загрунтована, так как при больших перерывах между окончанием подготовки и грунтованием, особенно черных металлов, поверхность окисляет­ся и загрязняется.

Грунтование. Применение той или иной грунтовки определяется в основном видом защищаемого материала, условиями эксплуатации, а также маркой наносимых покрывных эмалей, красок и возмо­жностью применения горячей сушки. Сцепление (адгезия) грунто­вочного слоя с поверхностью определяется качеством ее подготовки. Грунтовку нельзя наносить толстым слоем. Ее наносят равно­мерным слоем толщиной 12...20 мкм, а фосфатирующие грунтов­ки - толщиной 5...8 мкм. Нанесение грунтовок производят всеми описанными ранее способами. Для получения грунтовочного слоя с хорошими защитными свойствами, не разрушающегося при на­несении шпатлевки или эмали, его необходимо высушить, но не пересушивать. Режим сушки грунтовки указан в нормативно-тех­нической документации, по которой производят окрашивание дан­ных изделий. При пересушке необратимых грунтовок (феноломасляных, алкидных, эпоксидных и др.) резко ухудшается сцепление с ними наносимых покрывных эмалей, особенно быстро сохнущих.

Шпатлевание. На поверхностях деталей могут быть вмятины, небольшие углубления, раковины, несплошность в местах стыков, царапины и другие дефекты, которые заделывают нанесением на поверхность шпатлевки. Шпатлевка способствует значительному улучшению внешнего вида покрытий, но так как содержит боль­шое количество наполнителей и пигментов, то ухудшает механи­ческие свойства, эластичность и вибростойкость покрытий.

Шпатлевание применяют в тех случаях, когда другими метода­ми (подготовкой, грунтованием и др.) невозможно удалить де­фекты поверхностей.

Выравнивание поверхностей производят несколькими тонки­ми слоями. Нанесение каждого последующего слоя выполняют толь­ко после полного высыхания предыдущего. Общая толщина быст­росохнущих шпатлевок не должна быть более 0,5...0,6 мм. Эпок­сидные шпатлевки, не содержащие растворителей, допускается наносить толщиной до 3 мм. При нанесении шпатлевки толстыми слоями высыхание ее протекает неравномерно, что приводит к растрескиванию шпатлевки и отслаиванию окрасочного слоя.

Шпатлевку наносят на предварительно загрунтованную и хоро­шо просушенную поверхность. Для улучшения сцепления с грун­товкой проводят обработку загрунтованной поверхности шлифо­вальной шкуркой с последующим удалением продуктов зачистки. Сначала проводят шпатлевание наиболее значительных углубле­ний и неровностей, затем шпатлевку сушат и обрабатывают шкур­кой, после чего производят шпатлевание всей поверхности.

Шпатлевку наносят на поверхность методом пневматического рас­пыления, механическим или ручным шпателем. Зашпатлеванную поверхность после высыхания шпатлевки тщательно шлифуют.

Шлифование. Для удаления с зашпатлеванной поверхности шеро­ховатостей, неровностей, а также соринок, частиц пыли и других дефектов производят шлифование. Для шлифования применяют раз­личные абразивные материалы в порошкообразном виде или в виде абразивных шкурок и лент на бумажной и тканевой основе. Шлифо­вать можно только полностью высохшие слои покрытия. Такой слой должен быть твердым, не сдираться при шлифовании, а абразив не должен сразу «засаливаться» от покрытия. Операцию шлифования проводят вручную или с помощью механизированного инструмента.

Используют шлифование «сухое» и «мокрое». В последнем слу­чае поверхность смачивают водой или каким-либо инертным раст­ворителем, шлифовальную шкурку также время от времени сма­чивают водой либо растворителем, промывая ее от загрязнения шлифовочной пылью. Вследствие этого уменьшается количество пыли, увеличивается срок службы шкурки и улучшается каче­ство шлифования.

Нанесение внешних слоев покрытий. После нанесения грунтовки и шпатлевки (если она необходима) наносят внешние слои по­крытия. Число слоев и выбор лакокрасочного материала определяются требованиями к внешнему виду и условиями, в которых из­делие будет эксплуатироваться.

Первый слой эмали по шпатлевке является «выявительным», его наносят более тонко, чем последующие. Выявительный слой служит для обнаружения дефектов на зашпатлеванной поверхности. Выяв­ленные дефекты устраняют быстросохнущими шпатлевками. Высу­шенные зашпатлеванные участки обрабатывают шкуркой и удаляют продукты зачистки. После устранения дефектов наносят несколько тонких слоев эмали. Нанесение эмалей производят распылителем.

Для получения покрытий хорошего качества с красивым вне­шним видом в участке (отделении) должно быть чисто, простор­но, много света; температура помещения должна поддерживаться в пределах 15...25°С при влажности не выше 75... 80%. Вытяжная вентиляция должна обеспечивать отсос паров растворителей, пре­пятствовать оседанию красочной пыли, которая сильно загрязня­ет поверхность и ухудшает внешний вид покрытия.

Каждый последующий слой эмали наносят на хорошо просу­шенный предыдущий слой и после устранения дефектов.

Последний слой покрытия полируют полировочной пастой для придания более красивого внешнего вида.

Полирование. Для придания всей окрашенной поверхности рав­номерного зеркального блеска производят полирование. Для этого используют специальные полировочные пасты (№ 291 и др.). По­лирование проводят небольшими участками. Эту операцию можно осуществлять вручную (фланелевым тампоном) или с помощью механических приспособлений.

Сушка. После нанесения каждого слоя лакокрасочных материа­лов проводится сушка. Она может быть естественной и искусствен­ной. Процессы естественной сушки ускоряют интенсивная солнеч­ная радиация и достаточная скорость ветра. Чаще всего естествен­ная сушка применяется для быстросохнущих лакокрасочных материалов. Основные способы искусственной сушки: конвекци­онная, терморадиационная, комбинированная.

Конвекционная сушка. Она выполняется в сушильных камерах потоком горячего воздуха. Тепло идет от верхнего слоя лакокрасочного покрытия к металлу изделия, образуя верхнюю корку, которая препятствует удалению летучих компонентов, и тем самым замедляется процесс сушки. Температура сушки в зави­симости от вида лакокрасочного покрытия колеблется в пределах 70... 140°С. Продолжительность сушки от 0,3...8 ч.

Терморадиационная сушка. Окрашенная деталь облу­чается инфракрасными лучами, а сушка начинается с поверхнос­ти металла, распространяясь к поверхности покрытия.

Комбинированная сушка (терморадиационно-конвекционная). Суть его состоит в том, что кроме облучения изделий инфракрасными лучами производится дополнительный нагрев го­рячим воздухом.

Перспективными методами сушки лакокрасочных покрытий яв­ляется ультрафиолетовое облучение и электронно-лучевая сушка.

Контроль качества окраски изделий. Контроль осуществляют вне­шним осмотром, измерениями толщины нанесенного слоя плен­ки и адгезионных свойств подготовленной поверхности.

Внешним осмотром выявляют наличие блеска покрытия, сор­ности, рисок, потеков и других дефектов окрашенной поверхнос­ти. На поверхности допускаются на 1 дм 2 площади не более 4 шт. соринок размерами не более 0,5х0,5 мм, незначительная шагрень, отдельные риски и штрихи. Лакокрасочное покрытие не должно иметь подтеков, волнистости и разнооттеночности.

Определение степени сушки лакокрасочных материалов по осаж­дению на поверхности пыли является наиболее распространен­ным на практике способом и заключается в испытании состояния высыхающей поверхности прикосновением пальца. Пробу паль­цем проводят каждые 15 мин, затем каждые 30 мин, субъективно определяя степень высыхания пленки. Принимают, что пленка освободилась от пыли, если при легком проведении пальцем на ней не остается следов. На высохшей от пыли пленке еще возмо­жен сильный отлип.

Степень практического высыхания наиболее просто и надежно можно определить отпечатком пальца. Пленка считается практи­чески высохшей, если при нажатии на нее пальцем (без особого усилия) она не дает отлипа и на ней не остается отпечатка.

Толщина лакокрасочной пленки без нарушения ее целостности определяется магнитным толщиномером ИТП-1, имеющим диа­пазон измерений 10...500 мкм. Действие прибора основано на из­мерении силы притяжения магнита к ферромагнитной подложке в зависимости от толщины немагнитной пленки.

Контроль адгезии (прилипаемости) покрытия к металлу вы­полняется методом решетчатого надреза. На внутренней поверхно­сти изделия делают 5...7 параллельных надрезов до основного ме­талла скальпелем по линейке на расстоянии 1 ...2 мм в зависимос­ти от толщины покрытия и столько же надрезов перпендикулярно. В результате образуется решетка из квадратов. Затем поверхность очищают кистью и оценивают по четырехбалльной системе. Пол­ное или частичное (более 35% площади) отслаивание покрытия соответствует четвертому баллу. Первый балл присваивают покры­тию, когда отслаивание его кусочков не наблюдается.

Похожая информация.

Основными способами их нанесения являются: пневматическое распыление (без подогрева или с подогревом), безвоздушное распыление, распыление в электростатическом поле высокого напряжения и электроосаждение. Температура окрашиваемых поверхностей перед нанесением покрытий должна быть равной температуре воздуха в помещении. Наиболее распространено пневматическое распыление.

Пневматическое распыление без подогрева (рис. 3.12) применяют для нанесения почти всех ЛКМ на различные поверхности (за исключением внутренних). Материал, разведенный

Рис. 3.12.

материалов:

1,3,4 - шланги; 2 - краскораспылитель; 5 - масловлагоотделитель; 6 - бак

до вязкости 17-30 с (по вискозиметру ВЗ-246 с соплом диаметром 4 мм), при распылении дробится на частицы размером 10-60 мкм. При нанесении покрытия краскораспылитель перемещают со скоростью 300^400 мм/с параллельно окрашиваемой поверхности на расстоянии 250-300 мм от нее. Форма «факела» краски в сечении овальная, большая ось овала около 300 мм. Однако процесс сопровождается образованием вредного для здоровья работающих тумана с потерей 20^40% ЛКМ и требует применения специальных окрасочных камер со сложными устройствами для вытяжки и очистки воздуха. Распространены ручные краскораспылители ЗИЛ с подводом краски по шлангу, КРУ-1 с верхним бачком и С-512 с нижним бачком.

Пневматическое распыление с подогревом ЛКМ протекает без дополнительного применения растворителей. Нагрев уменьшает вязкость и поверхностное натяжение ЛКМ. Способ уменьшает расход растворителей на 30-40%, позволяет применение материалов с высокой исходной вязкостью, повышает укрывистость материала, уменьшает потери на его тумано- образование вследствие уменьшения содержания растворителя в ЛКМ, увеличивает глянец покрытия. Способ обеспечивает распыление битумных лаков, глифталевых, нитроцеллюлозных и перхлорвиниловых лаков и эмалей. Для подогрева ЛКМ применяют, например, установку УГО-5М во взрывобезопасном исполнении, мощность нагревателя которой 0,8 кВт, температура материала при длине шланга 4 м - 70 °С и давление 0,1-0,4 МПа, температура воздуха 50 °С и его давление 0,2- 0,4 МПа.

Применение перегретого пара с температурой около 130 °С под давлением 0,3-0,4 МПа вместо сжатого воздуха обеспечивает экономию 10-20% материалов и использование густых синтетических эмалей.

Безвоздушное распыление ЛКМ состоит в том, что ЛКМ нагревают до температуры 40-100 °С и под давлением 4-10 МПа подают к распылительному устройству. «Факел» распыления формируется за счет перепада давления при выходе ЛКМ из сопла распылителя и последующего быстрого испарения части нагретого растворителя, которое сопровождается значительным его расширением. Производительность безвоздушного распыления почти в 2 раза выше, чем воздушного.

Схема установки для безвоздушного распыления приведена на рис. 3.13. В этой установке краску из емкости 1 насосом 2 подают через нагреватель 6 и фильтр 7 к краскораспылителю 9. Температуру краски измеряют термометром 8, а давление - манометром 3. Неиспользованную часть краски направляют через клапан 4 обратно в емкость 1. После окончания работы краску из системы сливают через кран 5.

«Факел» наносимых материалов при безвоздушным распылении имеет четкие границы и защищен от окружающей среды оболочкой из паров растворителя. По сравнению с пневматическим распылением способ обеспечивает уменьшение потерь на туманообразование на 20-35% и расхода растворителя на 15-25% с сокращением времени окрашивания. Для безвоздушного распыления применяют установки УРБ-2, УРБ-3 и УРБ-150П с распыляющими устройствами 1Б, 2Б, ЗБ, 4Г и 5А

Рис. 3.13.

материалов:

1 - бачок; 2 - насос; 3 - манометр; 4 - клапан; 5 - кран; 6 - нагреватель; 7 - фильтр; 8 - термометр; 9 - краскораспылитель с шириной окрасочного «факела» от 100 до 410 мм. Расход ЛКМ 320-1000 г/мин. Распыление без нагрева производят при температуре ЛКМ 18-23 °С и давлении 10-25 МПа. Способ рекомендуют при окрашивании крупногабаритных изделий.

Производительность распыления ЛКМ повышают путем применения окрасочных роботов.

Сущность распыления в электростатическом поле высокого напряжения (рис. 3.14) заключается в переносе заряженных частиц ЛКМ в воздушной среде за счет разности потенциалов между электродами. В электростатическом поле наносят грунты, нитроэмали, пентафталевые, глифталевые, меламиноал- кидные и перхлорвиниловые эмали. Анодом служит корониру- ющее краскораспылительное устройство, а катодом - окрашиваемое изделие. Распылительные головки 7, которые приводятся во вращения посредством электродвигателя 3 и редуктора 4, распыляют краску в плоскости, перпендикулярной оси вращения. Раздробленные частицы ЛКМ попадают в электростатическое поле, имея положительный заряд, перемещаются и осаждаются на поверхности изделия. При напряжении между электродами 60-140 кВ, созданном трансформатором и кенотроном, поддерживают напряженность 2,4-6,5 кВ/см и рабочий ток силой 20-70 мА на один распылитель. Расстояние от распылителя до окрашиваемой поверхности 250-300 мм. Способ дает возможность осадить 95-98% материала, увеличить производительность труда до 2,5 раз и улучшить его санитарно-гигиенические условия. Окрашивание в электростатическом поле выполняется в стационарных камерах или с помощью передвижных установок типа УЭРЦ-1 или УЭРЦ-4.

Рис. 3.14.

1 - конвейер подвесной; 2 - камера; 3 - электродвигатель; 4 - редуктор; 5 - выпрямитель; 6 - трансформатор; 7 - распылительные головки; 8 - окрашиваемые изделия; 9 - насос шестеренчатый

Сущность электроосаждения водоразбавляемых ЛКМ основана на явлении электрофореза в жидкости и заключается в переносе заряженных частиц материала к одному из электродов (изделию) в результате приложенного напряжения. Частицы ЛКМ находятся в деминерализованной воде в виде взвеси. Способ применяют для нанесения грунтовок. В отличие от предыдущих способов нанесение покрытий электроосаждением менее токсично, а в пожарном отношении безопасно.

На неровную грунтованную поверхность с целью ее выравнивания наносят слой шпатлевки вручную шпателем или путем распыления. Этот слой сначала выравнивают шпателем, а затем обрабатывают абразивной шкуркой вручную или механически.

Двигатели рекомендуется окрашивать алюминиевой нитроцеллюлозной эмалью НЦ-273 без грунта. Задний и передний мосты, коробки передач и рулевое управление окрашивают водоразбавляемой грунтовкой ВЛМ-0143 и эмалью МЧ-123, НЦ-184 или МС-17 черного цвета. Карданные валы окрашивают грунтовкой ГФ-089 и эмалью МЧ-123 или МС-17, а пружины передней подвески и штанги амортизаторов - эмалью КЧ-190 или МС-17. Диски колес легковых автомобилей окрашивают порошковой краской П-ЭП-134. Большое распространение получили меламиноалкидные эмали горячей сушки, среди них МЛ-152 для окрашивания кузовов автомобилей и для ремонтного окрашивания техники, МЛ-1196 - для окрашивания шасси и радиаторов. Мочевинную эмаль МЧ-124 применяют для окрашивания радиаторов и бензобаков.

Методы нанесения жидких и порошковых ЛКМ различны.

Применяется несколько способов нанесения жидких ЛКМ:

Ручной (кистью, шпателем, валиком) - для окраски крупногабаритных изделий (строительных сооружений, некоторых промышленных конструкций), исправления дефектов. в быту; используются ЛКМ естественной сушки.

Валковый - механизированное нанесение ЛКМ с помощью системы валиков обычно на плоские изделия (листовой и рулонный прокат, полимерные пленки, щитовые элементы мебели, бумага. картон, металлическая фольга).

Окунание в ванну, заполненную ЛКМ. Традиционные (органоразбавляемые) ЛКМ удерживаются на поверхности после извлечения изделия из ванны вследствие смачивания. В случае водоразбавляемых ЛКМ обычно применяют окунание с электро-, хемо- и термоосаждением. В соответствии со знаком заряда поверхности окрашиваемого изделия различают ано- и катофоретическое электроосаждение - частицы ЛКМ движутся в результате электрофореза к изделию, которое служит соответственно анодом или катодом. При катодном электроосаждении (не сопровождающемся окислением металла. как при осаждении на аноде) получают лакокрасочные покрытия, обладающие повышенной коррозионной стойкостью. Применение метода электроосаждения позволяет хорошо защитить от коррозии острые углы и кромки изделия, сварные швы, внутренние полости, но нанести можно только один слой ЛКМ, т. к. первый слой, являющийся диэлектриком. препятствует электроосаждению второго. При хемоосаждении используют ЛКМ дисперсионного типа, содержащие окислители. При их взаимодействии с металлической подложкой на ней создается высокая концентрация поливалентных ионов, вызывающих коагуляцию приповерхностных слоев ЛКМ. При термоосаждении осадок образуется на нагретой поверхности; в этом случае в воднодисперсионный ЛКМ вводят спец. добавку ПАВ, теряющего растворимость при нагревании.

Струйный облив (налив) - окрашиваемые изделия проходят через «завесу» ЛКМ. Струйный облив применяют для окраски узлов и деталей различных машин и оборудования, налив - для окраски плоских изделий (листового металла, щитовых элементов мебели, фанеры). Методы облива и окунания применяют для нанесения ЛКМ на изделия обтекаемой формы с гладкой поверхностью, окрашиваемые в один цвет со всех сторон.

Распыление:

а) пневматическое - с помощью ручных или автоматических пистолетообразных краскораспылителей, ЛКМ с температурой от комнатной до 40-85 °С подается под давлением (200-600 кПа) очищенного воздуха; метод высокопроизводителен, обеспечивает хорошее качество лакокрасочного покрытия.

б) гидравлическое (безвоздушное), осуществляемое под давлением, создаваемым насосом (при 4-10 МПа в случае подогрева ЛКМ, при 10-25 МПа без подогрева);

в) аэрозольное - из баллончиков, заполненных ЛКМ и пропеллентом. применяют при подкраске автомашин, мебели и др.

Существенный недостаток методов распыления - большие потери ЛКМ (в виде устойчивого аэрозоля, уносимого в вентиляцию, из-за оседания на стенах окрасочной камеры и в гидрофильтрах), достигающие 40% при пневмораспылении. С целью сокращения потерь (до 1-5%) используют распыление в электростатическом поле высокого напряжения (50-140 кВ): частицы ЛКМ в результате коронного разряда или контактного заряжения приобретают заряд (обычно отрицательный) и осаждаются на окрашиваемом изделии, служащем электродом противоположного знака. Этим методом наносят многослойные лакокрасочные покрытия на металлы и даже неметаллы.

Методы нанесения порошковых ЛКМ:

насыпание (насеивание);

напыление (с подогревом подложки и газопламенным или плазменным нагревом порошка. либо в электростатическом поле);

нанесение в псевдоожиженном слое (вихревом, вибрационном).

Многие методы нанесения ЛКМ применяют при окраске изделий на конвейерных поточных линиях, что позволяет формировать лакокрасочные покрытия при повышенных температурах, а это обеспечивает их высокие технические свойства.

Получают также градиентные лакокрасочные покрытия путем одноразового нанесения ЛКМ, содержащих смеси дисперсий, порошков или растворов термодинамически несовместимых пленкообразователей. Последние самопроизвольно расслаиваются при испарении общего растворителя или при нагревании выше температур текучести пленкообразователей.

Сушку (отверждение) нанесенных ЛКМ осуществляют при 15-25 °С (холодная, естественная сушка) и при повышенных температурах (горячая, «печная» сушка). Естественная сушка возможна при использовании ЛКМ на основе быстровысыхающих термопластичных пленкообразователей или пленкообразователей, имеющих ненасыщенные связи в молекулах, для которых отвердителями служат О 2 воздуха или влага, а также при применении двухупаковочных ЛКМ (отвердитель в них добавляется перед нанесением). Сушку ЛКМ в промышленности осуществляют обычно при 80-160 °С, порошковых и некоторых специальных ЛКМ - при 160-320 °С. В этих условиях ускоряется улетучивание растворитсля (обычно высококипящего) и происходит термоотверждение реакционноспособных пленкообразователей, Для получения лакокрасочного покрытия на основе ненасыщенных олигомеров используют также отверждение под действием ультра-фиолетового излучения, ускоренных электронов (электронного пучка).

Промежуточная обработка лакокрасочного покрытия:

1) шлифование абразивными шкурками нижних слоев лакокрасочного покрытия для удаления посторонних включений, придания матовости и улучшения адгезии между слоями;

2) полирование верх, слоя с использованием различных паст для придания лакокрасочному покрытию зеркального блеска.

Новые строительные материалы и технологии кардинально изменили отношение к отделочным работам, в том числе к нанесению лакокрасочных покрытий. Новый уровень подхода обеспечивается, прежде всего, существенным улучшением эксплуатационных и декоративных свойств, а также расширением видов поверхностей, пригодных для нанесения лакокрасочных покрытий.

Как показывает статистика, основная часть дефектов появляется по причине неправильной подготовки окашиваемого основания. Важно правильно выбрать систему окраски и соблюсти технологии. Самым маловероятным дефектом является некачественная краска.

Чтобы разобраться в нюансах вышеперечисленного, разберемся в особенностях каждого типа возможного дефекта, отметим действия, которые необходимо предпринять во избежание этих последствий.

Подготовка окрашиваемого основания

Перед выполнением работ, надо оценить качество основания визуально, а также обратить внимание на повреждения. Основание может быть выполнено из неорганических и органических материалов, а также иметь плотную или пористую структуру. На бетонных основаниях не должно быть опалубочной смазки. Поверхность основания должна быть чистой и сухой. Если нанесение лакокрасочного покрытия планируется на старое основание, то его надежность можно проверить следующим способом. На старое покрытие наклеивается малярная лента, после чего резко отрывается. Если в результате лакокрасочный материал не оторвется, значит, его прочности будет достаточно.

Оценку проходит и впитывающая способность поверхности. Если вода быстро впитывается, то нанесенные составы (разбавляемые водой) не наберут достаточной прочности. В таком случае поверхность предварительно обрабатывается специальными грунтовками . При выявлении осыпания или неравномерности впитывания, также используются специальные грунтовки.

Выбор системы окраски

От выбора системы окраски будут зависеть сроки службы покрытия. Кроме того, правильный выбор позволит избежать дополнительных затрат.

Выбирая ту или иную систему, обратите внимание на эксплуатационные требования к поверхности, на физические свойства системы и на возможные цветовые решения.

Наиболее популярными системами являются:

• Акриловые (подходят практически любые поверхности; имеют богатые цветовые варианты) ;
• Силикатные (наилучшая проницаемость водных паров и углекислого газа; цветовая гамма очень ограничена);
• Силиконовые (высокая проницаемость водных паров и углекислого газа; высокая водоотталкивающая способность; подходят практически для любых минеральных поверхностей; наилучшие эксплуатационные и декоративные свойства; единственный минус - высокая стоимость).

Нанесение

Для того чтобы покрытие обеспечивала указанные свойства, необходимо чтобы толщина высохшей пленки была равна 100-120 мкм (для площади в 1м 2 порядка 200 мл краски). В случае использования жидкой краски на вертикальной поверхности, необходимо будет нанести порядка 4-5 слоев. Результат можно получить и за один проход, используя высококачественные тиксотропные краски. Краска разжижается при механическом воздействии и густеет в состоянии покоя, более того, при использовании такой краски становится возможным использовать технологию безвоздушного распыления Airless, позволяющая создавать идеальную поверхность.

Подводя итог, следует сказать, что нанесение лакокрасочных покрытий - процесс довольно простой, но у этого процесса есть множество нюансов, о которых было сказано в статье. И чем правильнее будут выполнены все этапы, тем большим будет срок службы. Также это позволит избежать больших затрат впоследствии, при проведении ремонтных работ в будущем.

Само определение «лакокрасочные покрытия» - это сформировавшаяся пленка лакокрасочного материала нанесенного на какую-либо поверхность.

Лакокрасочные покрытия на различных поверхностях образуются в процессе пленкообразования лакокрасочных материалов нанесенных на эти поверхности. Сам химический процесс пленкообразования включает в себя сначала высыхание, а затем окончательное отверждение нанесенного покрывного материала.

Главное назначение (основная цель) лакокрасочных покрытий - защита поверхности материала от разрушений (металлических изделий - от коррозии, древесины - от гниения и разрушения) и для придания поверхностям декоративного вида, цвета и фактуры.

По своим эксплуатационным свойствам существуют лакокрасочные покрытия (ЛКП): атмосферостойкие, водостойкие, маслобензостойкие, химстойкие, термическистойкие, электроизоляционные, консервационные и ЛКП специального назначения.

Лакокрасочные покрытия спецназначения, это:

Противообрастающие лакокрасочные покрытия, которые образуют судовые лакокрасочные материалы. Данные ЛКП препятствуют обрастанию подводных частей (ниже ватерлинии) судов и гидротехнических сооружений водными микроорганизмами, водорослями, ракушками и т. п.;

Светоотражающие лакокрасочные покрытия (светящиеся ЛКП) - способные к люминесценции в видимой области спектра при воздействии света, облучения, радиоактивного излучения и т. п.;

Термоиндикаторные лакокрасочные покрытия. Данные ЛКП изменяют цвет или яркость свечения при воздействии определенной температуры;

Огнезащитные лакокрасочные покрытия - препятствующие распространению пламени или воздействию высокой температуры на защищаемую поверхность;

Противошумные (звукоизолирующие) лакокрасочные покрытия. Название этих ЛКП говорит само за себя. По внеш. виду (степень глянца, волнистость поверхности, наличие дефектов) лакокрасочные покрытия принято подразделять на 7 классов. Для получения лакокрасочных покрытий применяют разнообразные лакокрасочные материалы (ЛКМ), различающиеся по составу и хим. природе пленкообразователя.

По своему внешнему виду (по степени глянца или матовости, волнистости поверхности, придания определенных визуальных эффектов, наличия каких-либо дефектов и т. д.) лакокрасочные покрытия подразделяются на различные классы.

Для получения лакокрасочных покрытий применяют различные лакокрасочные материалы (ЛКМ), различающиеся по составу и химическим свойствам пленкообразователей, это ЛКМ:

На основе термопластичных пленкообразователей (битумные лаки, эфироцеллюлозные лаки);

На основе термореактивных пленкообразователей (полиэфирные лаки, полиуретановые лаки);

На основе растительных масел (олифы, масляные лаки, масляные краски);

На основе модифицированных масел (алкидные лаки на основе алкидных смол).

Лакокрасочные покрытия широко применяются во всех отраслях народного хозяйства, а также в быту.

Мировое производство ЛКМ составляет свыше ста миллионов тонн год. Более 50 % всех лакокрасочных матриалов используется в машиностроении (из них 20 % в автомобилестроении), 25 % - в строительстве и ремонте.

В строительной отрасли народного хозяйства для получения лакокрасочных покрытий (отделочные ЛКМ) применяются упрощенные технологии производства и нанесения лакокрасочных покрытий в основном на основе таких пленкообразователей, как казеин, водные дисперсии поливинилацетата, акрилатов или других аналогичных компонентов, а также на основе жидкого стекла.

Подавляющее большинство лакокрасочных покрытий получают нанесением лакокрасочных материалов в несколько слоев. Это гарантирует лакокрасочным покрытиям наивысшие показатели защиты покрываемой поверхности.

Толщина однослойных лакокрасочных покрытий колеблется в пределах от 3-х до 30 мкм (для тиксотропных ЛКМ - до 200 мкм), многослойных - до 300 мкм.

Для получения многослойных защитных покрытий наносят несколько слоев разнородных ЛКМ (так называемые комплексные лакокрасочные покрытия), при этом каждый слой такого покрытия выполняет определенную функцию: нижний слой - защитный грунт (получают нанесением грунтовки) обеспечивает адгезию комплексного покрытия к подложке, замедление электрохимической коррозии и т. п.

Защитное лакокрасочное покрытие с максимальными защитными характеристиками должно состоять из следующих слоев: фосфатный слой; шпатлевка; грунтовка (1-2 слоя); и 1-3 слоя эмали. В особых случаях, поверхность дополнительно покрывается лаком, который придает декоративные и частично защитные свойства. При получении прозрачных лакокрасочных покрытий лак наносится непосредственно на защищаемую поверхность изделий.

Технологический процесс получения комплексных лакокрасочных покрытий включает до нескольких десятков операций, связанных с подготовкой поверхности, нанесением лакокрасочного материала, их сушкой (отверждением) и промежуточной обработкой.

Выбор технологического процесса зависит от типа ЛКМ и условий эксплуатации лакокрасочных покрытий, природы подложки (например сталь, алюминий, другие металлы и сплавы, древесина, строительные материалы), формы и габаритов окрашиваемого объекта.

Качество подготовки окрашиваемой поверхности в значительной степени определяет адгезионную прочность лакокрасочного покрытия к подложке и его долговечность.

Подготовка металлической поверхности заключается в очистке ручным или механизированным инструментом, пескоструйной либо дробеструйной обработкой, а также химическими способами (реагенты, абразивы и т. п.).

Последние включают:

Обезжиривание поверхности, например обработка водными растворами NaOH, а также Na 2 CO 3 , Na 3 PO 4 или их смесей, содержащими ПАВ и другие добавки, органическими растворителями (бензин, уайт-спирит, три- или тетрахлорэтилен и т. п.) либо эмульсиями, состоящими из органического растворителя и воды;

Травление - удаление окалины, ржавчины и других продуктов коррозии с поверхности (обычно после ее обезжиривания) действием, например в течение 20-30 мин 20 %-ной H 2 SO 4 (при 70-80°С) или 18-20 %-ной НСl (при 30-40°С), содержащими 1-3 % ингибитора кислотной коррозии;

Нанесение конверсионных слоев (изменение природы поверхности; используется при получении долговечных комплексных лакокрасочных покрытий): фосфатирование и оксидирование (чаще всего электрохимическим способом на аноде);

Получение металлических подслоев - цинкование или кадмирование (обычно электрохимическим способом на катоде). Обработку поверхности химическими методами обычно осуществляют окунанием или обливанием изделия рабочим раствором в условиях механизированной и автоматизированной конвейерной окраски. Химические методы обеспечивают высокое качество подготовки поверхности, но сопряжены с последующей промывкой водой и горячей сушкой поверхностей, а следовательно, с необходимостью очистки сточных вод.

Способы нанесения жидких лакокрасочных покрытий

1. Ручной способ (кистью, шпателем или валиком) - для окраски крупногабаритных изделий (строительных сооружении, некоторых промышленных конструкций), бытового ремонта и исправления дефектов в быту. В таких случаях используется лакокрасочная продукция естественной сушки.

2. Валковый способ - механизированное нанесение ЛКМ с помощью системы валиков обычно на плоские изделия (листовой и рулонный прокат, полимерные пленки, щитовые элементы мебели, бумага, картон, металлическая фольга).

3. Окунание в ванну, заполненную лакокрасочным материалом. Традиционные (органоразбавляемые) ЛКМ удерживаются на поверхности после извлечения изделия из ванны вследствие смачивания. В случае водоразбавляемых ЛКМ обычно применяют окунание с электро-, хемо- и термоосаждением. В соответствии со знаком заряда поверхности окрашиваемого изделия различают ано- и катофоретическое электроосаждение - частицы ЛКМ движутся в результате электрофореза к изделию, которое служит соответственно анодом или катодом. При катодном электроосаждении (не сопровождающемся окислением металла, как при осаждении на аноде) получают лакокрасочные покрытия , обладающие повышенной коррозионной стойкостью. Применение метода электроосаждения позволяет хорошо защитить от коррозии острые углы и кромки изделия, сварные швы, внутренние полости, но нанести можно только один слой ЛКМ, т. к. первый слой, являющийся диэлектриком, препятствует электроосаждению второго. Однако этот метод можно сочетать с предварительным нанесением пористого осадка из суспензии пленкообразователя; через такой слой возможно электроосаждение. При хемоосаждении применяется лакокрасочный материал дисперсионного типа, содержащий окислители - при их взаимодействии с металлической подложкой на ней создается высокая концентрация поливалентных ионов (Ме0:Ме+n), вызывающих коагуляцию приповерхностных слоев лакокрасочного материала. При термоосаждении осадок образуется на нагретой поверхности - в этом случае в воднодисперсионный лакокрасочный материал вводят специальную добавку (ПАВ), теряющего растворимость при нагревании.

4. Струйный облив (налив) - окрашиваемые изделия проходят через "завесу" ЛКМ. Струйный облив применяют для окраски узлов и деталей различных машин и оборудования, налив - для окраски плоских изделий (например листового металла, щитовых элементов мебели, фанеры).

Методы облива и окунания применяют для нанесения ЛКМ на изделия обтекаемой формы с гладкой поверхностью, окрашиваемые в один цвет со всех сторон. Для получения лакокрасочных покрытий равномерной толщины без подтеков и наплывов окрашенные изделия выдерживают в парах растворителя, поступающих из сушильной камеры.

5. Распыление:

а) пневматическое - с помощью ручных или автоматических пистолетообразных краскораспылителей ЛКМ с температурой от 20°С до 40-85°С подается под высоким давлением (200-600 кПа) очищенного воздуха. Данный метод высокопроизводителен, обеспечивает хорошее качество лакокрасочных покрытий на поверхностях различной формы;

б) гидравлическое (безвоздушное), осуществляемое под давлением, создаваемым насосом (при 4-10 МПа в случае подогрева ЛКМ, при 10-25 МПа без подогрева);

в) аэрозольное - из баллончиков, заполненных ЛКМ и пропеллентом. Данный метод применяют при подкраске автомашин, мебели и прочих изделий. Существенный недостаток методов распыления - большие потери ЛКМ (в виде устойчивого аэрозоля, уносимого в вентиляцию, из-за оседания на стенах окрасочной камеры и в гидрофильтрах), достигающие 40 % при пневмораспылении. С целью сокращения потерь (до 1-5 %) используют распыление в электростатическом поле высокого напряжения (50-140 кВ): частицы ЛКМ в результате коронного разряда (от специального электрода) или контактного заряжения (от распылителя) приобретают заряд (обычно отрицательный) и осаждаются на окрашиваемом изделии, служащем электродом противоположного знака. Этим методом наносят многослойные лакокрасочные покрытия на металлы и даже неметаллы, напр. на древесину с влажностью не менее 8%, пластмассы с токопроводящим покрытием.

Методы нанесения порошковых ЛКМ

Насыпание (насеивание);

Напыление (с подогревом подложки и газопламенным или плазменным нагревом порошка, либо в электростатическом поле);

Нанесение в псевдоожиженном слое, например вихревом, вибрационном.

Многие методы нанесения ЛКМ применяют при окраске изделий на конвейерных поточных линиях, что позволяет формировать лакокрасочные покрытия при повышенных температурах, это обеспечивает их высокие технические и потребительские свойства.

Получают также градиентные лакокрасочные покрытия путем одноразового нанесения (обычно распылением) ЛКМ, содержащих смеси дисперсий, порошков или растворов термодинамически несовместимых пленкообразователей. Последние самопроизвольно расслаиваются при испарении общего растворителя или при нагревании выше температур текучести пленкообразователей.

Вследствие избирательного смачивания подложки один пленко-образователь обогащает поверхностные слои лакокрасочных покрытий, второй - нижние (адгезионные). В результате возникает структура многослоевого (комплексного) лакокрасочного покрытия.

Сушку (отверждение) нанесенных ЛКМ осуществляют при 15-25°С (холодная, естественная сушка) и при повышенных температурах (горячая, «печная» сушка).

Естественная сушка возможна при использовании ЛКМ на основе быстровысыхающих термопластичных пленкообразователей (например перхлорвиниловых смол, нитратов целлюлозы) или пленкообразователей, имеющих ненасыщенные связи в молекулах, для которых отвердителями служат кислород воздуха или влага, например алкидные смолы и полиуретаны, а также при применении двухупаковочных ЛКМ (отвердитель в них добавляется перед нанесением). К последним относятся ЛКМ на основе, напр., эпоксидных смол, отверждаемых ди- и полиаминами.

Сушку ЛКМ в промышленности осуществляют обычно при температуре 80-160°С, порошковых и некоторых специальных ЛКМ - при 160-320°С. В этих условиях ускоряется улетучивание растворителя (обычно высококипящего) и происходит термоотверждение реакционноспособных пленкообразователей, например алкидных, меламино-алкидных, феноло-формальдегидных смол.

Наиболее распространенные методы термоотверждения покрытий: конвективный (изделие обогревается циркулирующим горячим воздухом), терморадиационный (источник обогрева - инфракрасное излучение) и индуктивный (изделие помещается в переменное электромагнитное поле).

Для получения лакокрасочных покрытий на основе ненасыщенных олигомеров используют также отверждение под действием ультрафиолетового излучения, ускоренных электронов (электронного пучка).

В процессе сушки протекают различные физические и химические процессы, приводящие к формированию лакокрасочных покрытий, например смачивание подложки, удаление органического растворителя и воды, полимеризация и (или) поликонденсация в случае реакционноспособных пленкообразователей с образованием сетчатых полимеров.

Формирование лакокрасочных покрытий из порошковых ЛКМ включает оплавление частиц пленкообразователя, слипание возникших капелек и смачивание ими подложки и иногда термоотверждение.

Промежуточная обработка лакокрасочных покрытий:

1) шлифование абразивными шкурками нижних слоев лакокрасочных покрытий для удаления посторонних включений, придания матовости и улучшения адгезии между слоями;

2) полирование верхнего слоя с использованием специальных паст для придания лакокрасочным покрытиям зеркального блеска. Пример технологические схемы окраски кузовов легковых автомобилей (перечислены последовательности операции): обезжиривание и фосфатирование поверхности, сушка и охлаждение, грунтование электрофорезной грунтовкой, отверждение грунтовки (30 минут при 180°С), охлаждение, нанесение шумоизолирующего, герметизирующего и ингибирующего составов, нанесение эпоксидной грунтовки двумя слоями, отверждение (20 минут при 150°С), охлаждение, шлифование грунтовки, протирка кузова и обдув воздухом, нанесение двух слоев алкидно-меламиновой эмали, сушка (30 минут при 130-140°С).

Свойства лакокрасочных покрытий определяются составом ЛКМ (типом пленкообразователя, пигментом и прочими составляющими), а также структурой покрытий.

Наиболее ценные характеристики лакокрасочных покрытий - адгезионная прочность к подложке (адгезия), твердость, прочность при изгибе и ударе. Кроме того, лакокрасочные покрытия оцениваются на влагонепроницаемость, атмосферостойкость, химстойкость и другие защитные свойства, комплекс декоративных свойств, например прозрачность или укрывистость (непрозрачность), интенсивность и чистота цвета, степень блеска.

Укрывистость достигается введением в ЛКМ наполнителей и пигментов. Последние могут выполнять также и иные функции: окрашивать, повышать защитные свойства (например противокоррозионные) и придавать специальные свойства лакокрасочным покрытиям (например электропроводимость, теплоизолирующую способность). Объемное содержание пигментов в эмалях составляет <30 %, в грунтовках - около 35 %, а в шпатлевках - до 80 %.

Предельный «уровень» пигментирования зависит также от типа ЛКМ: в порошковых красках он составляет 15-20 %, а в воднодисперсионных - до 30 %.

Большинство ЛКМ содержат органические растворители, поэтому производство лакокрасочных покрытий является взрыво- и пожароопасным. Кроме того, применяемые растворители, как правило, токсичны (ПДК 5-740 мг/м з).

После нанесения ЛКМ требуется обезвреживание растворителей термическим или каталитическим окислением (дожиганием) отходов; при больших расходах ЛКМ и использовании дорогостоящих растворителей целесообразна их утилизация. В этом отношении преимущество имеют лакокрасочные материалы не содержащие органических растворителей (водоэмульсионные краски, порошковые краски), и ЛКМ с повышенным (более 70 %) содержанием твердых веществ.

В то же время наилучшими защитными свойствами (на единицу толщины), как правило, обладают лакокрасочные покрытия из ЛКМ используемых в виде растворов.

Для контроля качества и долговечности лакокрасочных покрытий проводят их внешний осмотр и определяют с помощью приборов (на образцах) свойства - физико-механические (адгезия, эластичность, твердость и др.), декоративные и защитные (антикоррозионные свойства, атмосферостойкость, водопоглощение).

Качество лакокрасочных покрытий оценивают по отдельным наиболее важным характеристикам (например атмосферостойкие лакокрасочные покрытия - по потере блеска и мелению) или по квалиметрической системе.

Долговечность лакокрасочных покрытий зависит также от интенсивности внешних разрушающих факторов (для атмосферостойких лакокрасочных покрытий - солнечное излучение, влажность, средняя температура и ее перепады и др.).

Механизм разрушения покрытий существенно зависит также от природы пленкообразователя, каталитической активности пигментов и пр. Так, перхлорвиниловые лакокрасочные покрытия разрушаются в основном вследствие термо- и фотохимического разложения с выделением НСl, густосетчатые эпоксидные и полиэфирные - из-за возрастания внутренних напряжений, вызывающих ухудшение адгезионной прочности и снижение эластичности (вплоть до появления трещин на поверхности).

Долговечность современных атмосферостойких лакокрасочных покрытий (в умеренном климате) составляет 7-10 лет, водостойких - 3-5 лет, термостойкие выдерживают температуру до 300°С (кратковременно - 600°С и даже более).