Нанесение лакокрасочных покрытий: наиболее распространенные ошибки. Лакокрасочные покрытия

Разработано несколько различных методов: струйный облив, распыление в электрическом поле, пневматическое распыление, электроосаждение, налив, аэрозольное распыление, в барабанах, распыление под высоким давлением, нанесение с использованием валков, шпателей, кисти и т.п.

Метод нанесения лакокрасочного материала выбирается с учетом вида детали, ее габаритов, назначения, требований к готовому покрытию, экономической целесообразности, условий производства и т.д.

Пневматическое распыление

Пневматическое распыление – наиболее распространенный способ нанесения красок и лаков. Пневматическое распыление может осуществляться с подогревом лакокрасочного материала и без него (используется чаще).

Пневматическое распыление с подогревом лакокрасочного материала

Подогрев позволяет распылять лакокрасочный материал с повышенной вязкостью без применения растворителей (дополнительного разведения красок), т.к. при нагреве снижается поверхностное натяжение и вязкость ЛКМ. Часто для определенных лакокрасочных материалов рекомендуется оптимальный показатель исходной вязкости. То, на сколько снизится вязкость, в большей степени зависит от пленкообразующего компонента лакокрасочной системы.

Покрытие, полученное данным способом, отличается более высоким качеством. Это обусловлено тем, что при подогреве краски повышается ее текучесть, увеличивается глянец и поверхность не «белеет» от конденсата влаги.
Пневматическое распыление с нагревом лакокрасочного материала имеет некоторые преимущества перед распылением без нагрева:

За счет меньшего числа наносимых слоев повышается производительность;

Благодаря нагреву израсходуется меньше растворителей (для пентафталевых, масляных, глифталевых, меламино-, мочевиноалкидных материалов около 40%, а для нитроцеллюлозных – до 30%);

Можно наносить материалы с высоким содержанием сухого вещества и повышенной вязкости;

Из-за быстроты нанесения и пониженного содержание в ЛКМ растворителей уменьшаются потери на туманообразование;

При подогреве повышается укрывистость лакокрасочного материала и увеличивается толщина наносимого защитного слоя, за счет чего уменьшается число наносимых слоев.

Не все лакокрасочные материалы можно наносить методом пневматического распыления с подогревом. Подходят только те, структура которых не меняется при нагревании, а покрытие образуется с высокими защитными свойствами. Широко используются нитроглифталевые, нитроцеллюлозные, битумные, глифталевые эмали и лаки, мочевинные, меламиноалкидные, перхлорвиниловые, нитроэпоксидные эмали марки ХВ-113.

Лакокрасочные покрытия, нанесенные пневматическим распылением с предварительным подогревом, по механо-физическим свойствам и коррозионной стойкости не уступают слоям из тех же материалов, разведенных до необходимой вязкости растворителем и нанесенных распылением без подогрева (при одинаковой толщине).

В машиностроении подогретые лакокрасочные материалы чаще всего наносятся с использованием установки УГО-5М (установка горячей окраски). Данный аппарат взрывонепроницаем.

Технические характеристики УГО-5М:

Расход ЛКМ при температуре 70 °С – 0,25 – 0,35 м 3 /час;

Температура лакокрасочного материала, выходящего из лаконагревателя – 50 - 70 °С;

Температура сжатого воздуха (при выходе из нагревателя воздуха) – 30 - 50 °С;

Производительность аппарата (по воздуху) при температуре 50 °С - 20 м 3 /час;

Рабочее давление ЛКМ при подаче к краскораспылителю – 1 – 4 кгс/см 2 ;

Давление сжатого воздуха, который подается к распылителю – 2 – 4 кгс/см 2 ;

Максимальная продолжительность предварительного нагрева ЛКМ – 45 минут;

Максимальная продолжительность предварительного нагрева сжатого воздуха – 30 мин.;

Необходимое напряжение электросети – 220 В;

Мощность нагревателя воздуха – 0,5 кВт;

Мощность красконагревателя – 0,8 кВт;

Габариты установки УГО-5М – 580×380×1775 мм;

Вес установки УГО-5М – 130 кг.

Дефекты, возникающие при пневматическом распылении и методы их устранения

Пневматическое распыление без подогрева лакокрасочного материала

Пневматическим распылением без подогрева наносят краски, эмали и др. ЛКМ, изготовленные на основе практически всех видов пленкообразователей.

Недостатки метода:

Довольно большие затраты растворителей;

Значительные расходы лакокрасочных материалов на туманообразование (от 20 до 40%, а иногда и более);

Необходимо окрашивание проводить в специальных камерах с хорошей вентиляцией и системой очистки воздуха;

Дороговизна эксплуатации окрасочных камер.

Составные элементы установки пневматического распыления: масловлагоотделитель, централизованная линия сжатого воздуха (или же передвижной, переносной компрессор), краскопульт (краскораспылитель), шланги для подачи краски и сжатого воздуха, красконагнетательный бак с перемешивающим устройством и редуктором.

Для того чтоб получить сжатый воздух, используют передвижные компрессоры СО-62М, СО-45А, СО-7А и т.п.

При больших объемах окрасочных работ часто используют компрессоры СО-7А и СО-62М, т.к. они являются передвижными вертикальными, работают при повышенном давлении (6 кгс/см 2), отличаются достаточно высокой производительностью (30 м 3 /ч). Предохранительный клапан у них отрегулирован на избыточное давление 8 кгс/см 2 . Емкость ресивера составляет 22 и 24 литра, а мощность двигателя – 3,0 и 4,0 кВт соответственно. Масса передвижной установки СО-7А составляет 140 кг, а СО-62М – 165 кг.

Компрессор СО-45А является переносным, поэтому более мобильный. Максимальное давление в два раза меньше, чем у вертикальных его сородичей, а производительность – в 10 раз. Мощность электродвигателя у компрессора СО-45А составляет 0,15 кВт. Ресивер отсутствует. Предохранительный клапан отрегулирован на избыточное давление 3,1 кгс/см 2 . А масса составляет всего 21 кг. Бесспорным преимуществом диафрагменного компрессора СО-45А является то, что он может выступать в качестве вакуум-насоса для создания разрежения (около 25 мм. рт. ст.).

Двухцилиндровые одноступенчатые поршневые компрессоры простого действия с охлаждением цилиндров при помощи воздуха могут создавать рабочее давление воздуха около 4 – 7 кгс/см 2 .

Одноступенчатый переносной диафрагменный компрессор СО-45А используют для распылителей лакокрасочного материала, которые работают при маленьком давлении воздуха (до 3 кгс/см 2). В большинстве случаев – это аэрографы.

Компрессорные аппараты высокого качества выпускает ВЗСОМ (Вильнюсский завод строительно-отделочных машин).

Масловлагоочистители могут быть подвесными (СО-15А или С-418А) или напольные (С-732) сконструированные на ВЗСОМ.

В промышленных условиях часто используют красконагнетательные баки типа СО-13, СО-12 и СО-42 (ВЗСОМ).

Установка СО-13 (красконагнетательный бак) – это полностью герметичный сосуд с крышкой. Именно на крышку и монтируется арматура бака. Для того, чтоб снизить давление воздуха на краску, используется редуктор. От редуктора одна часть воздуха поступает к краскораспылителю, а другая (в которой давление пониженное) направляется к красконагнетательному баку и вытесняет краску к краскораспылителю. Если в баке создается избыточное давление, то его можно сбросить вручную, повернув винт клапана для сброса давления. Если же по каким то причинам человек, работающий на установке, не сбросил избыточное давление, то оно сбрасывается самостоятельно при достижении давления 4,5 кгс/см 2 . Самостоятельный сброс давления осуществляется при помощи предохранительного клапана. Это обеспечивает дополнительную безопасность работ и сохранность изделия.

ВЗСОМ выпускает большое количество различных установок и аппаратов. Одним из них является пневматическая турбина С-417А . Она необходима для передачи мешалке вращательного движения.

Технические характеристики турбины С-417А:

Мощность – 0,2 л.с.;

Максимальное давление – 5 кгс/см 2 ;

Количество оборотов холостого хода – 290 в мин.;

Диаметр шланга – 13 мм;

Расход воздуха – 0, 45 м 3 /ч;

Вес – 4,1 кг.

Из красконагнетательного бака к распылителю идут шланги, по которым осуществляется подача лакокрасочного материала. Шланги изготавливаются из напоровсасывающего резинотканевого рукава для масел и жидких топлив. Данный рукав производят по ГОСТ 2318-43, по типу Б – устойчивость к воздействию бензина. Гидравлическое давление при испытаниях – не меньше 20 кгс/см 2 , а при эксплуатации – до 7 кгс/см 2 . Внутри диаметр рукава может быть 9, 12 или 16 мм.

Краскораспылители

В зависимости от типа распылительной головки и принципа действия краскораспытители различают:

Высокого давления (рабочее давление от 3 до 6 кгс/см 2);

Низкого давления (2,5 – 3 кгс/см 2).

Также краскораспылители могут быть внутреннего или наружного смешивания. К краскораспылителям (краскопультам) высокого давления внутреннего смешивания относится С-512, который в машиностроении почти не используется. К краскораспылителям высокого давление наружного смешивания относятся следующие марки: КРУ-1, О-37А, ЗИЛ, КР-10, КА-1.

Самое широкое распространение получил краскопульт КРУ-1 . С его помощью распыляют лакокрасочные материалы, имеющие рабочую вязкость при комнатной температуре (18 – 23 °С) до 40 с по ВЗ-4.

Подача лакокрасочного материала к краскораспылителю может осуществляться от стакана (маленького бачка), который закреплен на нижней или верхней части краскопульта, либо же от красконагнетательного бака через нижний штуцер.

Почти все краскопульты по своей структуре аналогичны краскораспылителю типа КРУ. Но все же, могут быть оснащены усовершенствованной распылительной головкой и иметь большее количество отверстий для воздуха (при их помощи можно менять форму факела).

Для настройки распылителя предназначены клапаны, регулирующие подачу воздуха и лакокрасочного материала. К краскораспылителям с повышенной производительностью можно отнести устройства марки ЗИЛ.

Краскораспылитель КА-1 (игла открывается воздухом автоматически) широко используется при окраске деталей подогретым или холодным ЛКМ на поточных автоматических линиях.

Электроокрашивание (распыление в электрическом поле высокого напряжения)

Суть электроокрашивания заключается в переносе в электрическом поле высокого напряжения заряженных частиц краски. Электрическое поле создается между двумя электродами, один из которых – изделие, которое окрашивается, а другой – краскораспылительное коронирующее устройство. Изделие заземляют, а к краскораспылителю подключают высокое напряжение (зачастую отрицательное). Лакокрасочный материал подается к краскораспылителю (на коронирующую кромку), где отрицательно заряжается, и под действием электрических сил распыляется. Поток распыленного лакокрасочного материала направляется к окрашиваемому изделию и осаждается на его поверхности. Электроокрашиванием наносят защитные слои как на металлические, так и на неметаллические поверхности (резину, дерево и т.п.).

Окрашивание зачастую производят на конвейерных линиях с использованием стационарных установок или ручных краскораспылителей. Производительность процесса окраски зависит от того, какие виды краскораспылительных установок используются и сколько их. Ручные краскораспылители характеризуются достаточно маленькой производительностью, хотя имеют ряд преимуществ: небольшой расход лакокрасочного материала (отсутствие его потерь), возможность окрашивать изделия решетчатой структуры и т.д.

На стационарных установках окрашиваются детали достаточно простой формы: корпуса стиральных машин, кузова автомобилей, корпуса различных приборов, электродвигателей, холодильников и т.п.

Технологические процессы получения лакокрасочных покрытий разнообразны. Это связано с функциональным назначением окрашиваемого изделия, условиями его эксплуатации, характером окрашиваемой поверхности, применяемыми методами окрашивания и формирования покрытий.

Процесс получения лакокрасочного покрытия заключается в осуществлении следующих обязательных стадий:

• * подготовка поверхности перед окрашиванием
• * нанесение лакокрасочного материала
• * отверждение лакокрасочного материала

Каждая из этих стадий влияет на качество получаемого покрытия и его долговечность. Рассмотрим влияние указанных факторов на долговечность покрытий в отдельности.

Подготовка поверхности перед окрашиванием играет существенную роль в обеспечении долговечности. Многолетний опыт применения лакокрасочных покрытий в различных отраслях промышленности показывают, что их долговечность приблизительно на 80 % определяется качеством подготовки поверхности перед окрашиванием. Некачественная подготовка поверхности металла перед окрашиванием вызывает ряд нежелательных последствий, приводящих к ухудшению защитных свойств покрытий:

• - ухудшение адгезии покрытия к подложке
• - развитие под покрытием коррозионных процессов
• - растрескивание и расслоение покрытий
• - ухудшение декоративных свойств

Между долговечностью покрытий и степенью очистки поверхности существует четко проявляющаяся зависимость.

В случае механических способов подготовки поверхности ориентировочные коэффициенты повышения сроков службы систем покрытий в зависимости от подготовки поверхности могут быть представлены следующим образом:

• - окрашивание по неподготовленной поверхности - 1,0;
• - очистка ручным способом - 2,0-1,5;
• - абразивная очистка - 3,5-4,0.

Технологический процесс получения лакокрасочного покрытия включает операции подготовки поверхности, нанесения отдельных слоев, сушку лакокрасочных покрытий и их отделку.

Общий метод получения смол заключается во взаимодействии многоосновных органических кислот с многоатомными спиртами при высокой температуре.

Синтез лаков производится азеотропным методом, обеспечивающим высокое качество продукции при минимальных потерях сырья и минимальном количестве отходов и загрязнений, образующихся в процессе синтеза.

Объём производства установок регламентируется объемом базового аппарата синтеза от 3,2 до 32 м3.

Наиболее часто применяемая установка с объёмом реактора 6,3м3 позволяет получать около 3000 тонн 50% лака в год при 300 рабочих днях.

Эмалевой краской (или сокращенно эмалью) называют композицию из лака и пигмента. Пленкообразующими веществами в эмалевых красках являются полимеры - глифталевые, перхлорвиниловые, алкидно-стирольные, синтетические смолы, эфиры, целлюлозы.

Строительные эмали из глифталевых смол чаще всего используют для внутренних отделочных работ по штукатурке и дереву, а также для заводской отделки асбестоцементых листов, древесно-волокнистых плит.

Нитроглифталевые и пентафталевые эмали применяют для внутренних и наружных малярных работ. Перхлорвиниловые эмалевые краски водостойки: их применяют преимущественно для наружной отделки. Битумную эмалевую краску получают, вводя в битумно-масляный лак алюминиевый пигмент (алюминиевую пудру). Эти эмали стойки к действию воды, поэтому их предназначают для окраски санитарно-технического оборудования, стальных оконных рам, решеток.

Силиконовые краски наносятся кистью, распылителем и др. Некоторые из них высыхают при комнатной температуре, другие - при нагревании до 260°С. На основе кремнийорганических смол получают также эмали общего назначения. Они представляют собой суспензию пигментов и наполнителей в кремнийорганическом лаке (с добавлением растворителя).

Эмали выпускают разных цветов, их используют в качестве защитных декоративных покрытий. Лакокрасочная защита строительных конструкций привлекает сравнительной простотой выполнения покрытия, возможностью легко возобновить защиту, относительной экономичностью по сравнению с другими видами защиты (оклеечная изоляция, футеровка).

Масляные краски изготовляют на основе олиф - полимеризованных растительных масел (льняного, конопляного) или жидких алкидных смол.

Эмали представляют собой взвеси тонко измельчённых пигментов в растворах лаков - плёнкообразующих веществ. Так называемые эмульсионные краски производят на основе водных дисперсий полимеров, например поливинилацетата, полиакрилатов, а порошковые краски-- на основе сухих полимеров (полиэтилена, поливинилхлорида и др.), образующих при нагреве до определённой температуры прочные плёночные покрытия.

Для получения порошковых красок применяют три разных способа: сухое смешение дисперсных компонентов; смешение в расплаве с последующим измельчением плава; диспергирование пигментов в растворе пленкообразователей с последующей отгонкой растворителя из жидкого материала. Сухое смешение применяется при пигментировании предварительно измельченных термопластичных полимеров. При использовании этого способа нерасслаивающиеся стабильные композиции получаются только в том случае, если при смешении происходит дезагрегация зерен исходных материалов и образование новых смешанных агрегатов с большой контактной поверхностью между разнородными частицами. При сухом смешивании без измельчения зерен полимеров частицы пигментов и наполнителей только "опудривают" поверхность зерен полимеров снаружи. Полярные полимеры (поливинилбутираль, полиамиды, эфиры целлюлозы и др.) имеют хорошую адгезию к дисперсным пигментам и наполнителям. Неполярные полимеры (полиолефины, фторопласты и др.) значительно труднее смешиваются с наполнителями. Жидкие компоненты - пластификаторы, отвердители, модификаторы как правило предварительно перетирают с пигментами и наполнителями, а затем смешивают с полимерами в шаровых, вибрационных и др. мельницах. Сухое смешение - наиболее простой способ, осуществляемый в различных смесителях, но получаемый при этом конечный продукт имеет недостаточно равномерное распределение пигментов.

Смешение в расплавах производится при температуре несколько выше температуры текучести пленкообразователя. При этом пигментные частицы смачиваются и проникают внутрь частиц пленкообразователя, создавая более однородные макро- и микроструктуры еще до стадии пленкообразования. Смешение компонентов в расплавах возможно для любых пленкообразователей, но наибольшее применение находит для эпоксидных, полиэфирных, акрилатных, уретановых олигомеров, низкомолекулярного поливонилхлорида и др.

Появление порошковых материалов - закономерный результат эволюции лакокрасочной индустрии. Лакокрасочные материалы с высокой долей нелетучих веществ, во-первых, более экономичны в плане нанесения, а во-вторых, их широкое использование позволяет если не оздоровить, то хотя бы улучшить экологическую обстановку.

Отдельную группу лакокрасочных материалов представляют собой Водоразбавляемые красочные составы, которые приготовляют с использованием в качестве связующих неорганических вяжущих веществ или клеев. Такие составы перед нанесение разбавляются водой.

Известковые краски изготовляют из извести, щелочестойких пигментов и небольших добавок, например олифы для придания пленке небольшого блеска. Образование красочной пленки происходит благодаря карбонизации извести. Известковые краски не обладают высокой прочностью и долговечностью, но они дешевы и подготовка поверхности для их нанесения проста. Применяют известковые краски в основном для окраски фасадов: кирпичных, бетонных, оштукатуренных.

Цементные краски состоят из цемента, щелочестойких пигментов, извести, хлористого кальция и гидрофобизующих добавок. Образование пленки происходит вследствие реакций гидратации цемента. Известь и хлористый кальций повышают водоудерживающую способность краски, что необходимо для приобретения прочности красочной пленки. Применяют цементные краски для окраски по влажным пористым поверхностям: бетонным, штукатурным, кирпичным.

Силикатные краски состоят из растворимого калийного стекла, минеральных щелочестойких пигментов и кремнеземистых добавок (трепела, диатомита, тонкомолотого песка). Образование красочной пленки происходит в результате гидролиза силиката калия и образования нерастворимых силикатов кальция и водного кремнезема. Наиболее атмосферостойкие покрытия получают при нанесении силикатной краски на основания, содержащие свободную известь (поверхность свежего бетона, цементной или известковой штукатурки). При окраске по дереву силикатные краски служат для защиты древесины от возгорания.

Клеевые краски представляют собой суспензии пигментов и мела в водном коллоидном растворе клея. Приготовляют клеевые краски на месте производства работ. Красочная пленка в клеевых красках образуется по мере удаления из них воды, вследствие ее испарения и впитывания окрашиваемым основанием. Клеевые краски не прочны и не водостойки, поэтому их применяют лишь для внутренней окраски сухих помещений.

Казеиновые клеевые краски выпускают в виде сухих смесей, состоящих из казеина, пигментов, щелочи, извести и антисептика. Для получения состава требуемой консистенции сухую краску на месте производства работ разбавляют водой. Казеиновые клеевые составы более водостойки, чем составы на животных клеях. Их применяют для внутренней и наружной окраски.

Силиконовые краски. Силиконоэмульсионные краски сочетают в себе лучшие свойства акриловых и силикатных красок: паропроницаемость у них почти так же высока, как у силикатных, следовательно, они тоже подходят для зданий с плохой гидроизоляцией фундаментов, и к тому же они не поддерживают развитие микроорганизмов. Связующим в этих материалах является кремнийорганическая силиконовая смола. Разводят их водой. После высыхания краски поверхность выглядит как натуральный природный материал. Краска образует водонепроницаемую пленку, структура пленки обладает способностью к самоочищению так называемый эффект лотоса. Они совместимы как с минеральными, так и с акрилатными красками, допускают перекрашивание старых силикатных красок.

Модифицированные материалы. Они представляют собой усовершенствованный вариант акриловых систем, в состав которых добавлены силиконовые смолы или силоксан (промежуточный продукт при производстве силиконовых смол). Силикон или силоксанмодифицированные покрытия обладают хорошей адгезией, лучше пропускают углекислый газ и отталкивают воду, обеспечивают защиту от УФ-излучения, обладают большей эластичностью, а значит, и долговечностью. Их можно наносить практически на все имеющиеся в строительной практике минеральные подложки.

Некоторые водоразбавляемые краски выпускаются как в матовом, так и в полуматовом (а иногда и в полуглянцевом) исполнении. Как правило, стойкость матовой краски несколько ниже, чем полуматовой, а тем более полуглянцевой краски той же марки.

Водно-дисперсионные краски, предназначенные для использования во влажных и сырых помещениях, должны обладать повышенной водостойкостью и фунгицидными свойствами. Испытание на водостойкость проводят тем же методом, что и испытания на стойкость к мытью, с той лишь разницей, что окрашенная поверхность предварительно подвергается воздействию влаги от мокрой ткани, соприкасающейся с тестируемой поверхностью в течение определенного времени. Способность материалов этой группы препятствовать возникновению плесени обеспечивается присутствием в составе красок фунгицидных добавок. Среди всех водоразбавляемых красок водостойкие составы отличаются наибольшей стойкостью к мытью и истиранию (более 10 тыс. проходов щеткой).

Ежегодно в мире производится около 10 млн. тонн лакокрасочных материалов. Этого количества хватило бы для того, чтобы покрыть Землю по экватору красочным поясом шириной 2,5 км. О взрывчатых свойствах нитроцеллюлозы известно практически каждому школьнику. Но не все знают, что её применение началось благодаря перепроизводству взрывчатых веществ после Первой мировой войны в автомобильной промышленности. При этом успешно была решена проблема утилизации опасного вещества (нитроцеллюлозы) и начато производство лакокрасочных материалов на основе нитроцеллюлозы для окраски автомобильных кузовов.

Покрытие лакокрасочное используется сегодня во множестве различных сфер, ведь оно отличается массой преимуществ. Одним из основных условий обеспечения всех этих достоинств является корректное использование, и именно поэтому важно знать, какими бывают такие покрытия, как их правильно наносить.

Что это?

Покрытие лакокрасочное представляет собой сформировавшуюся пленку лакокрасочного вещества, нанесенного на определенную поверхность. Она может образовываться на различных материалах. Сам же химический процесс, благодаря которому формируется покрытие лакокрасочное, включает в себя, в первую очередь, высыхание, а потом финишное затвердевание нанесенного материала.

Главной функцией таких покрытий является обеспечение эффективной защиты от каких-либо разрушений, а также придание любым поверхностям привлекательного внешнего вида, цвета и фактуры.

Виды

В зависимости от эксплуатационных свойств покрытие лакокрасочное может относиться к одному из следующих видов: водоустойчивые, маслобензостойкие, атмосферостойкие, термостойкие, химстойкие, консервационные, электроизоляционные, а также специального назначения. Последние включают в себя следующие подтипы:

• Противообрастающее покрытие лакокрасочное (ГОСТ Р 51164-98 и другие) представляет собой основной материал в судовой промышленности. При помощи него исключается риск обрастания подводных частей судов, а также всевозможных гидротехнических конструкций какими-либо водорослями, ракушками, микроорганизмами или другими веществами.
• Светоотражающее покрытие лакокрасочное (ГОСТ P 41.104-2002 и другие). Имеет способность к люминесценции в видимой зоне спектра при наличии воздействия облучением, светом.
• Термоиндикаторные. Позволяют изменить яркость или цвет свечения при наличии определенной температуры.
• Огнезащитные, которые препятствуют распространению пламени или же исключают возможность воздействия на защищаемую поверхность высоких температур.
• Противошумные. Обеспечивают защиту от проникновения звуковых волн через поверхность.

В зависимости от внешнего вида лакокрасочное покрытие может принадлежать к одному из семи классов, каждый из которых отличается уникальным составом, а также химической природой пленкообразователя.

Материалы

Всего принято использовать несколько типов материалов, основанных на:

• термопластичных пленкообразователях;
• термореактивных пленкообразователях;
• растительных маслах;
• модифицированных маслах.

Все перечисленные выше лакокрасочные покрытия сегодня довольно широко используются практически во всех сферах народного хозяйства, а также получили распространение в быту.

Статистика

Во всем мире производится ежегодно более 100 млн тонн лакокрасочных материалов, при этом более половины от всего этого количества используется в сфере машиностроения, в то время как четверть применяется в строительстве и ремонте.

Для изготовления лакокрасочных покрытий, которые потом применяются в отделке, используются предельно простые технологии производства, которые в основном предусматривают использование в качестве основы таких пленкообразователей, как водные дисперсии поливинилацетата, казеин, акрилаты и прочие аналогичные компоненты, основанные на жидком стекле.

В преимущественном большинстве случаев такие покрытия изготавливаются посредством нанесения специальных материалов в несколько слоев, благодаря чему достигаются максимально высокие показатели безопасности защищаемой поверхности. В основном их толщина составляет от 3 до 30 мкм, при этом из-за таких низких показателей достаточно сильно затрудняется определение толщины лакокрасочного покрытия в бытовых условиях, где нет возможности использовать специальные приборы.

Специальные покрытия

Чтобы получить многослойное защитное покрытие, принято наносить сразу несколько слоев материала различных видов, при этом у каждого слоя есть своя конкретная функция.

Прибор для проверки лакокрасочного покрытия применяется для того, чтобы убедиться в таких свойствах нижнего слоя, как обеспечение первичной защиты, адгезия к подложке, замедление и других.

Покрытие, которое отличается максимальными защитными характеристиками, должно включать в себя несколько основных слоев:

• шпатлевка;
• грунтовка;
• фосфатный слой;
• от одного до трех слоев эмали.

В некоторых случаях, если прибор для проверки лакокрасочного покрытия показал неудовлетворительные значения, дополнительно может наноситься лак, при помощи которого обеспечиваются более эффективные защитные свойства, а также некая декоративность. При получении прозрачных покрытий лак принято наносить непосредственно на ту поверхность изделий, которой требуется обеспечение максимальной защиты.

Изготовление

Технологический процесс, с помощью которого получаются комплексные лакокрасочные покрытия, включает в себя несколько десятков различных операций, которые относятся к подготовке поверхности, нанесению лакокрасочного материала, сушке и проведению промежуточной обработки.

Выбор какого-то конкретного технологического процесса непосредственно зависит от типа используемых материалов, а также условий эксплуатации самой поверхности. Помимо этого, учитываются форма и габариты объекта, на который они наносятся. Качество подготовки поверхности перед нанесением окраски, а также правильный выбор того, какое лакокрасочное покрытие использовать, значительно определяет адгезионную прочность материала, а также его долговечность.

Подготовка поверхности включает в себя очистку с помощью ручного или же механизированного инструмента, дробеструйную или а также обработку с использованием различных химических средств, которая подразумевает ряд операций:

Обезжиривание поверхности. К примеру, это касается обработки специализированными водными растворами или же смесями, в которые входят ПАВ и прочие добавки, органическими растворителями или специализированными эмульсиями, включающими в свой состав воду и органический растворитель.

Травление. Полное удаление ржавчин, окалин, а также других продуктов коррозии с защищаемой поверхности. В преимущественном большинстве случаев данная процедура осуществляется уже после того как была проведена проверка лакокрасочного покрытия автомобиля или других изделий.

Нанесение конверсионных слоев. Оно предусматривает изменение изначальной природы поверхности и довольно часто используется при необходимости создания комплексных лакокрасочных покрытий с большим сроком службы. В частности, сюда входит фосфатирование и оксидирование (в преимущественном большинстве случаев электрохимическим методом на аноде).

Формирование металлических подслоев. Сюда входит цинкование и кадмирование (в основном с использованием электрохимического метода на катоде). Обработка поверхности с использованием химических средств в основном осуществляется путем окунания или же обливания изделия специализированным рабочим раствором в условиях полностью автоматизированной или механизированной конвейерной окраски. Вне зависимости от того, какие используются виды лакокрасочных покрытий, применение химических средств позволяет добиться высокого качества подготовки поверхности, но при этом предусматривает дальнейшую промывку водой и горячую сушку поверхности.

Как наносятся жидкие покрытия?

После того как выбираются необходимые материалы, а также проверяется качество лакокрасочного покрытия, выбирается способ нанесения его на поверхность, которых существует несколько:

• Ручной. Применяется для проведения окраски различных крупногабаритных изделий, а также для проведения бытового ремонта и устранения всевозможных бытовых дефектов. В основном принято использовать лакокрасочную продукцию естественной сушки.
• валковый. Механизированное нанесение, которое предусматривает использование системы валиков. Применяется для нанесения материалов на плоские изделия, такие как полимерные пленки, листовой и рулонный прокат, картон, бумага и множество других.
• струйный. Обрабатываемое изделие проводится через специальную «завесу» из соответствующего материала. При помощи такой технологии может наноситься лакокрасочное покрытие машины, различного бытового оборудования и еще целого ряда других изделий, при этом для отдельных деталей чаще используется облив, в то время как наливом обрабатываются плоские изделия, такие как листовой металл, а также щитовые элементы мебели и другие.

Методы окунания и облива в преимущественном большинстве случаев принято использовать для того, чтобы наносить слои лакокрасочного покрытия на изделия обтекаемой формы, имеющие гладкую поверхность, если нужно окрасить их в один цвет. Для получения лакокрасочных покрытий, имеющих равномерную толщину без каких-либо наплывов или подтеков, после окраски изделия в течение определенного времени выдерживают в парах растворителя, поступающих непосредственно из сушильной камеры. Здесь важно провести правильно определение толщины лакокрасочного покрытия.

Окунание в ванну

Традиционное лакокрасочное покрытие лучше всего удерживается на поверхности после того, как изделие извлекается из ванны после смачивания. Если рассматривать водоразбавляемые материалы, то здесь принято использовать окунание с хемо-, электро- и термоосаждением. В соответствии со знаком заряда поверхности изделия, которое подвергается обработке, различается като- и анофоретическое электроосаждения.

При использовании катодной технологии получаются такие покрытия, которые имеют достаточно высокую коррозийную устойчивость, в то время как использование самой технологии электроосаждения позволяет добиться эффективной кромок и острых узлов изделия, а также внутренних полостей и сварных швов. Единственной же неприятной особенностью данной технологии является то, что наносится в данном случае только один слой материала, так как первый слой, который является диэлектриком, будет препятствовать электроосаждению последующих. Также стоит отметить тот факт, что этот метод может сочетаться с предварительным нанесением специального пористого осадка, сформированного из суспензии пленкообразователя.

При хемоосаждении используется дисперсионный лакокрасочный материал, в состав которого входят всевозможные окислители. В процессе их взаимодействия с металлической подложкой на ней формируется достаточно высокая концентрация особых поливалентных ионов, что обеспечивает коагуляцию приповерхностных слоев использующегося материала.

В случае использования термоосаждения осадок создается на нагретой поверхности, и в данной ситуации в воднодисперсионный лакокрасочный материал вводится специализированная добавка, теряющая растворимость в случае нагрева.

Распыление

Данная технология также распределяется на три основные разновидности:

• Пневматическое. Предусматривает использование автоматических или же ручных пистолетообразных распылителей с лакокрасочными материалами при температуре 20-85 о С, которые подаются под высоким давлением. Применение такого метода отличается достаточно высокой производительностью, а также позволяет добиться неплохого качества лакокрасочных покрытий вне зависимости от формы поверхностей.
• Гидравлическое. Осуществляется под давлением, которое создается специализированным насосом.
• Аэрозольное. Применяются баллончики, заполненные пропеллентом и лакокрасочными материалами. По ГОСТ лакокрасочное покрытие легковых автомобилей может наноситься и с применением такого метода, а помимо этого его активно используют при покраске мебели и еще целого ряда других изделий.

Довольно важным недостатком, которым отличаются практически все существующие методы распыления, является наличие довольно существенных потерь материала, так как аэрозоль уносится вентиляцией, оседает на стенах камеры и в используемых гидрофильтрах. При этом стоит отметить, что потери при пневмораспылении могут достигать 40%, что представляет собой довольно существенный показатель.

Чтобы хоть как-то сократить такие потери, принято использовать технологию распыления в специальном электрическом поле высокого напряжения. Частицы материала в результате или же контактного заряжения получают заряд, после чего оседают на окрашиваемом изделии, которое в данном случае служит электродом противоположного знака. При помощи такого метода в преимущественном большинстве случаев принято наносить различные многослойные лакокрасочные покрытия на металлы и простые поверхности, среди которых, в частности, можно выделить древесину или пластмассу с токопроводящим покрытием.

Как наносятся порошковые материалы?

Всего используется три основных метода, которыми осуществляется нанесение лакокрасочных покрытий в виде порошка:

• насыпание;
• напыление;
• нанесение в псевдоожиженном слое.

Преимущественное большинство технологий нанесения ЛКМ принято использовать в процессе окраски изделий непосредственно на поточных конвейерных линиях, благодаря чему при повышенных температурах формируются устойчивые покрытия, отличающиеся достаточно высокими потребительскими и техническими свойствами.

Также градиентные лакокрасочные покрытия получаются посредством единоразового нанесения материалов, которые включают в себя смеси порошков, дисперсий или растворов пленкообразователей, не характеризующихся термодинамической совместимостью. Последние могут самостоятельно расслаиваться в процессе испарения общего растворителя или же при нагреве пленкообразователей выше температур текучести.

За счет избирательного смачивания подложки один пленкообразователь обеспечивает обогащение поверхностных слоев лакокрасочных покрытий, в то время как второй, в свою очередь, обогащает нижние. Таким образом, создается структура многослойного покрытия.

При этом стоит отметить, что технологии в этой сфере постоянно совершенствуются и улучшаются, в то время как старые методы забываются. В частности, сегодня покрытие лакокрасочное (система 55) по ГОСТ 6572-82 уже не применяется для обработки двигателей, тракторов и самоходных шасси, хотя раньше его применение было весьма распространенным.

Сушка

Сушка нанесенных покрытий осуществляется при температуре от 15 до 25 о С, если речь идет о холодной или естественной технологии, а также может осуществляться при повышенных температурах при использовании «печных» методов.

Естественная применяется в случае использования лакокрасочных материалов, основанных на термопластичных быстровысыхающих пленкообразователях и тех, которые имеют ненасыщенные связи в молекулах, использующих в качестве отвердителей влагу или кислород, такие как полиуретаны и алкидные смолы. Также стоит отметить, что довольно часто естественная сушка встречается в случае использования двухупаковочных материалов, в которых применение отвердителя осуществляется перед нанесением.

Наиболее популярными технологиями термоотверждения покрытия стоит назвать следующие:

• Конвективные. Изделие обогревается при помощи циркулирующего горячего воздуха.
• Терморадиационные. В качестве источника обогрева используется инфракрасное излучение.
• Индуктивные. Для сушки изделие размещается в переменном электромагнитном поле.

Чтобы получить лакокрасочные покрытия, основанные на ненасыщенных олигомерах, принято использовать также технологию отверждения под воздействием ультрафиолетовых излучений или ускоренных электронов.

Дополнительные процессы

В ходе проведения сушки происходит множество химических и физических процессов, которые в итоге приводят к созданию высокозащищенных лакокрасочных покрытий. В частности, сюда входит удаление воды и органического растворителя, смачивание подложки, а также поликонденсация или полимеризация, если речь идет о реакционноспособных пленкообразователях с образованием сетчатых полимеров.

Создание покрытий из порошковых материалов включает в себя обязательное оплавление различных частиц пленкообразователя, а также слипание сформировавшихся капель и смачивание ими подложки. Также стоит отметить, что в некоторых ситуациях принято использовать термоотверждение.

Промежуточная обработка

Проведение промежуточной обработки предусматривает:

• Шлифование при помощи абразивных шкурок нижних слоев ЛКМ, чтобы удалить какие-либо посторонние включения, а также придать матовость и улучшить адгезию между несколькими слоями.
• Полировка верхнего слоя с применением специализированных паст, чтобы лакокрасочные покрытия получили зеркальный блеск. В качестве примера можно привести технологические схемы окраски, использующиеся при обработке кузовов легковых автомобилей и включающие в себя обезжиривание, фосфатирование, охлаждение, сушку, грунтование и отверждение поверхности с последующим нанесением герметизирующих, шумоизолирующих и ингибирующих составов, а также проведение еще целого ряда других процедур.

Свойства нанесенных покрытий определяются составом используемых материалов, а также структурой самого покрытия.

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.

Наибольшее распространение получили два способа нанесения жидкостных лакокрасочных покрытий - пневматическое распыление и нанесение в электростатическом поле.

Пневматическое распыление является одним из наиболее распространенных способов окраски деталей СП. Этим способом можно наносить материалы на основе почти всех видов пленкообразователей на изделия всех групп сложности. Производительность окраски пневмораспылением достаточно высокая. Качество покрытия удовлетворительное. Недостатками этого способа являются значительные потери лакокрасочных материалов на туманообразование (до 50%); высокая токсичность и вследствие этого необходимость применения окрасочных камер с устройствами вытяжки и очистки загрязненного воздуха, пожароопасность; значительный расход растворителей для разведения лакокрасочных материалов до рабочей вязкости.

Качество покрытия при этом способе в значительной степени определяется степенью очистки сжатого воздуха, поскольку наличие влаги и масел вызывает брак. Поэтому воздух, поступающей от пневмосмеси, подвергается очистке в специальных маслоотделителях. Для поддержания заданной вязкости лакокрасочного материала используются различные растворители

Для повышения эффективности окраски способом пневпораспыления, экономии растворителей (до 40%) и сокращения числа наносимых слоев применяется нанесение лакокрасочных материалов с подогревом.

Безвоздушное распыление . Сущность способа заключается в том, что распыление лакокрасочного материала происходит без сжатого воздуха под воздействием высокого гидростатического давления, создаваемого во внутренней полости распыляющего устройства и вытесняющего материал через отверстие сопла. Безвоздушное распыление осуществляется следующим образом. Краску подогревают в замкнутой системе до 70-100°С и под давлением 4-6 МПа подают к распылителю. Поскольку при выходе краски из сопла в атмосферу происходит перепад давлений от 4-6 до 0,1 МПа, то при этом имеет место резкое увеличение объема и дробление частиц краски. Так как факел распыляемой краски защищен от окружающей среды оболочкой паров растворителя, туман не образуется.

Установка безвоздушного распыления работает следующим образом. Из бачка 1 краска насосом 4 через нагреватель 5 подается к распылителю 6. Неиспользованная часть краски сбрасывается под давлением через систему шлангов 2 и обратный клапан 3 в бачок, Таким образом создается непрерывная циркуляция краски, необходимая для поддержания постоянной температуры и давления на распылителе.

Данный способ имеет существенные преимущества перед пневматическим распылением: уменьшение расхода лакокрасочных материалов на 20-25% благодаря уменьшению потерь на туманообразование; снижение затрат на эксплуатацию распылительных камер из-за их более легкой очистки; улучшение условий труда и др.

Окраска в электростатическом поле является основным способом нанесения лакокрасочных покрытий на детали СП. Способ основан на переносе заряженных частиц эмали в электростатическом поле высокого напряжения, создаваемом между системой коронирующих электродов-распылителей и окрашиваемыми изделиями.

Частицы краски, приобретая заряд, движутся вдоль силовых линий электрического поля и осаждаются на поверхности детали. Обычно коронирующий электрод подключают к отрицательному полюсу (окрашивающий материал при этом получает отрицательный заряд), а изделие - к положительному полюсу источника высокого напряжения. Несущий изделия конвейер, как правило, заземляют.

Схема электростатических распылителей приведена на рисунке. На движущийся заземленный конвейер 3 навешиваются детали 2, которые, проходя между чашками-краскораспылителями 7, подвергаются окрашиванию. Краска к чашкам-краскораспылителям подается из бачка 4. Для увеличения облака краски, а следовательно, и площади окраски чашки-краскораспылители вращаются вокруг своей оси, разбрасывая частицы краски под действием центробежной силы. Обычно в окрасочной камере находится по две чашки-краскораспылители с каждой стороны окрашиваемого изделия. Межэлектродное расстояние 200-300 мм. Напряжение, создаваемое на чашках-краскораспылителях, до 80 кВ. Равномерное движение конвейера обеспечивает равномерность нанесения покрытия. Преимуществами способа является высокое качество покрытия, низкий расход материала, недостатками – высокая стоимость оборудования.

Окунание (погружение) в ванну является весьма производительным и простым по технике выполнения. Окунание широко применяется при лакировании изделий. Этот способ может быть применен только к изделиям обтекаемой формы, т.е. таким, на которых при выгрузке из ванны не задерживалась бы краска. При окраске окунанием изделия погружают в ванну на определенное время, затем вынимают, дают возможность краске стечь и направляют на сушку.

Преимуществами этого способа являются его простота и отсутствие необходимости применения дорогостоящего оборудования. Недостатками являются значительное испарение материала, натеки краски при сливе и неравномерность покрытия. Изменяя состав и вязкость краски, можно получать покрытия толщиной 30-40 мкм и более.

Вязкость краски влияет не только на толщину покрытия, но и на скорость ее стекания с окрашенной поверхности, уменьшая толщину. С увеличением скорости поднятия изделия из ванны толщина пленки увеличивается.

Для улучшения качества покрытия применяются специальные приемы. Такие, как установка над лотком стекания краски металлической сетки, заряженной положительно. Конвейер получает отрицательный заряд, и между изделиями и сеткой образуется электрическое поле, стягивающее отрицательно заряженные капли краски с изделия. Применяется также технология окраски окунанием с выдержкой в парах растворителя. Во время выдержки происходит выравнивание толщины покрытия благодаря более интенсивному удалению излишков краски в нижней зоне изделия.

Струйный облив. Этим способом окрашиваются изделия, к которым предъявляются невысокие требования к качеству отделки. Принципиально окраска обливом мало отличается от окраски окунанием. Толщина покрытия может достигать 60 мкм.

Сущность этого способа заключается в том, что изделия на конвейере 2 поступают в окрасочную камеру 3, где их обливают краской из специальных сопел-форсунок 4. Избыток краски стекает по лотку в резервуар, откуда насосом 1 через фильтры снова подается к форсункам. Система вентиляции, включающая в себя патрубки 6 и вентилятор 5, обеспечивает непрерывную циркуляцию паров растворителя в тоннеле 7. Пары отсасываются из окрасочной камеры 3, а также из начала зоны стекания в тоннеле и возвращаются в верхнюю часть конца туннеля. Излишки паров сверх допускаемой концентрации выбрасываются в атмосферу. Концентрация паров регулируется специальным автоматическим дросселем-клапаном. Входной и выходной тамбуры имеют воздушные завесы с тем, чтобы предотвратить попадание паров растворителя в помещение цеха.

К преимуществам струйного облива относятся: возможность одновременного окрашивания изделий разной конфигурации, относительно высокое качество покрытия, отсутствие громоздкого оборудования и незначительная потребность в производственных площадях, высокая производительность и полная автоматизация процесса; возможно получение утолщенного до 50 мкм слоя покрытия, что позволяет избежать многослойного окрашивания с применением пневмораспылителей.

К недостаткам следует отнести: значительные потери растворителя из-за многократной циркуляции лакокрасочного материала, сложность замены цвета лакокрасочного материала, необходимость частой очистки конвейера из-за обрастания краской.

Окраска электроосаждением (электрофорез) - весьма перспективный способ получения покрытий водорастворимыми эмалями. Сущность этого способа заключается в осаждении пленкообразующего материала из водного раствора на изделие с помощью постоянного электрического тока.

Изделия подвешиваются на конвейер 4 и поступают в ванну 1, изготовленную из нержавеющей стали и являющуюся отрицательно заряженным электродом - катодом. Иногда для улучшения качества покрытия в ванну вводят дополнительные катоды (угольные или стальные стержни) и аноды - в виде сетки 3, а также создают принудительное перемешивание краски с помощью насоса 5. Конвейер и подвешенные на нем изделия имеют положительный заряд (анод), создаваемый генератором постоянного тока. В ванне создается электрическое поле, под действием которого частицы краски 2 устремляются к изделию и осаждаются на нем. В начале процесса электроосаждения окрашиваются участки поверхности, на которых градиент напряженности силового электрического поля максимален - кромки, выступы и т.д. По мере того как эти участки покрываются слоем краски, возрастает изолирующее действие нанесенного слоя и начинают прокрашиваться другие части поверхности изделия. В результате на изделии образуется плотная беспористая пленка покрытия одинаковой толщины. Установлено, что при электрофорезе протекают процессы осмоса, при этом вода вытесняется из осадка, в результате чего частицы краски уплотняются и прочно прилипают к поверхности детали.

Толщина получаемого при этом покрытия 15-30 мкм. Лучшие результаты дает окраска стальных изделий, несколько хуже - алюминиевых. Плохо окрашивается цинк. После осаждения покрытия изделия промывают водой и подвергают сушке с предварительной выдержкой окрашенных изделий на воздухе в течение 20-25 мин.