Технологический процесс окраски включает следующие операции: подготовку поверхности под окраску, грунтование, шпатлевание, шлифование, окраску, сушку, контроль качества покрытия.

Для деталей тракторов и комбайнов, испытывающих в процессе эксплуатации сильные вибрации, шпатлевание не применяют, так как шпатлевочные слои разрушаются и отслаиваются.

Грунтование – одна из наиболее ответственных операций, которая создает прочное сцепление между окрашиваемой поверхностью и последующими лакокрасочными слоями, а также обеспечивает защитную способность покрытия. Грунтуют поверхность сразу же после ее подготовки. Грунтовку наносят кистью, краскораспылителем или другими способами. При окраске оборудования, эксплуатируемого в условиях повышенной влажности или в атмосферных условиях, грунтование рекомендуется производить кистью для удаления пленки воды (если она имеется на поверхности) в процессе растушевывания краски. Грунт наносят ровным слоем толщиной 15...20 мкм. При глянцевой поверхности грунт нужно слегка зачистить мелкой наждачной бумагой (шкуркой).

При выборе грунтовок учитывают их назначение, физико-малярные характеристики, совместимость грунтовок с защищаемой поверхностью, шпатлевкой и эмалями.

Шпатлевание применяется для выравнивания загрунтованной поверхности. Шпатлевку следует наносить слоем не более 0,5 мм, в противном случае толстые слои шпатлевки теряют эластичность и при эксплуатации могут растрескиваться, в результате понижаются защитные свойства покрытия. Общая толщина слоя шпатлевки может быть 1…1,5 мм. На загрунтованную поверхность наносят вначале местную шпатлевку, а затем сплошную. Каждый слой шпатлевки хорошо высушивают. Число слоев не должно быть больше трех. В случае применения большего количества слоев между ними наносят слой грунтовки.

Шлифование . Шероховатую зашпатлеванную поверхность после высыхания шлифуют, чтобы сгладить неровности. При шлифовании под воздействием абразивных зерен обрабатываемая поверхность становится матовой. Шлифование может быть сухим и с применением охлаждающей жидкости. При шлифовании покрытии на основе масляно-лаковых и алкидных лакокрасочных материалов в качестве охлаждающей жидкости применяется вода; на основе перхлорвиниловых, эпоксидных и нитроцеллюлозных материалов – вода или уайт-спирит.

Для шлифования покрытия применяется шкурка на бумажной или тканевой основе, зернистость которой в зависимости от вида обрабатываемого покрытия приведена в табл. 16.

Таблица 16.

Зернистость шкурок для шлифования покрытий

Окраска . На загрунтованную и отшлифованную поверхность наносят один или два слоя эмали. Окрашенная поверхность должна быть ровной и блестящей. Не допускается просвечивание грунтовки или шпатлевки, подтеков, сорности и повреждений слоя.

Окраску машин делят на капитальную, ремонтную и профилактическую.

Ремонтную и профилактическую окраску проводят без разборки. Профилактическую окраску выполняют при мелких повреждениях перед постановкой на хранение, ремонтную – при повреждениях лакокрасочного материала до 50 % от общей поверхности; капитальную – при разрушении более 50 % защищаемой поверхности. При капитальном ремонте машины разбирают на узлы и детали. При выборе лакокрасочных материалов для окраски руководствуются требованиями ГОСТ 5282-75.

Сушка. Для получения твердой пленки лакокрасочное покрытие должно хорошо просохнуть. В процессе сушки вначале интенсивно испаряется растворитель или разбавитель, а затем формируется пленка с образованием сложных молекул.

Повышенная температура сушки сокращает длительность процесса и повышает качество покрытия. Температура сушки определяется свойствами лакокрасочных материалов. Применяют естественную, конвективную, терморадиационную сушку лакокрасочных материалов.

Продолжительность естественной сушки – 24…48 ч, при этом не все лакокрасочные материалы переходят в необратимое твердое состояние. Конвективная сушка наиболее распространена, но недостаточно эффективна. Терморадиационная сушка (облучение инфракрасными лучами) наиболее совершенна, отличается сокращением продолжительности процесса, простотой и легкостью регулировки.

Контролируют качество покрытия визуально при нормальном дневном или искусственном освещении.

Внешний вид лакокрасочных покрытий комбайнов для уборки зерновых колосовых культур должен соответствовать III классу, остальных сельскохозяйственных машин – IV классу.

Цвет покрытий сравнивают с утвержденными цветовыми эталонами или с эталонными образцами.

Толщину покрытий определяют при помощи толщиномеров ИТП-1 на поверхности изделий или образцах-свидетелях. Для этой цели применяют также микрометры КИ-025, приборы типа 636 (от 10 до 1000 мкм), приборы ТПН-IV, ТЛКП и др.

Толщину пленки можно определить по расходу лакокрасочного материала (МРТУ 6-10-699-67, МИ-1). Этот способ применяется в тех случаях, когда невозможно измерить толщину пленки другими методами.

Адгезию пленки определяют по ГОСТ 15140-78 методом отслаивания (количественный метод), а также путем решетчатых и параллельных надрезов – качественный метод.

При правильном выполнений технологических операций восстановления лакокрасочных покрытий долговечность их должна соответствовать сроку службы машин до капитального ремонта при условии соблюдения ГОСТ 7751-85 (Техника, используемая в сельском хозяйстве. Правила хранения.) и инструкции по эксплуатации машин.

Лакокрасочные материалы в условиях ремонтного производства можно наносить пневматическим и безвоздушным распылением в электрическом поле высокого напряжения, кистью, ручными валиками и т.д.

Пневматическое распыление. Методом пневматического распыления можно наносить практически все выпускаемые промышленностью эмали, краски, лаки, грунтовки, в том числе быстросохнущие и с малым сроком годности на изделия простой и сложной конфигурации, различных габаритных размеров и назначения.

Основные преимущества метода пневматического распыления:

1) простота и надежность в обслуживании окрасочных установок;

2) получение покрытий хорошего качества на деталях сложной конфигурации различных размеров;

3) применение этого метода в различных производственных условиях при наличии источника сжатого воздуха с давлением 0,2...0,6 МПа и системы вытяжной вентиляции.

К недостаткам метода относятся:

1) большие потери лакокрасочного материала, составляющие от 25 до 50 %;

2) неудовлетворительные санитарно-гигиенические условия труда;

3) необходимость мощной системы вытяжной вентиляции и очистных устройств;

4) большой расход растворителей для разведения лакокрасочных материалов до рабочей вязкости.

Метод позволяет наносить быстросохнущие лакокрасочные материалы (нитролаки, нитроэмали). При безвоздушном распылении краска распыляется в струе сжатого воздуха, образуя туман, который переносится на окрашиваемую поверхность. Производительность – 30…40 м 2 /ч.

Безвоздушное распыление . Сущность метода – распыление лакокрасочного материала под воздействием высокого гидравлического давления, создаваемого насосом, по внутренней полости распыляющего устройства и вытеснение лакокрасочного материала через отверстие сопла. При этом легколетучая часть растворителя интенсивно испаряется, что сопровождается увеличением объема краски и ее дополнительным диспергированием. В основе метода лежит известное в гидравлике явление дробления жидкости при истечении через отверстие со скоростью, превышающей критическую, ниже которой не происходит дробление. Необходимая критическая скорость истечения при безвоздушном распылении достигается подачей лакокрасочного материала к соплу распылителя под высоким давлением (4…10 МПа). Одной из главных особенностей этого метода является окрасочный факел с четкими границами, практически одинаковой плотности, равномерный по всему сечению с незначительным туманообразованием.

Преимущества безвоздушного распыления перед пневматическим:

1) экономия до 20 % лакокрасочных материалов;

2) экономия растворителей в результате применения более вязких лакокрасочных материалов;

3) уменьшение трудоемкости работ в связи с получением утолщенных слоев покрытия;

4) снижение затрат на эксплуатацию распылительных камер в результате их более легкой очистки и возможности использовать менее мощную вентиляцию;

5) улучшение условий труда.

К недостаткам метода относятся:

1) трудность применения метода для окраски деталей сложной конфигурации;

2) метод нельзя применять для лакокрасочных материалов, которые нельзя нагревать, которые содержат легко выпадающие в осадок пигменты и наполнители; при окраске изделий минимальным факелом и при получении высокодекоративных покрытий.

Электростатическое распыление. Сущность метода заключаете в том, что частицы краски, попадая в зону электрического поля, приобретают заряд и осаждаются на заземленной поверхности, имеющей противоположный заряд. Чтобы обеспечить подвижность заряженных частиц краски, требуется высокое напряжение электрополя (70…120 кВ), которое создается между отрицательным заряженным коронирующим электродом и заземленным конвейером с окрашиваемыми деталями. В качестве коронирующего электрода используют медную сетку или приспособления для подачи краски.

Метод имеет следующие преимущества:

1) сокращение расхода лакокрасочных материалов на 30...70 % по сравнению с пневматическим распылением;

2) сокращение затрат на оборудование вентиляционных устройств;

3) возможность комплексной механизации и автоматизации процесса;

4) повышение культуры производства и улучшение санитарно-гигиенических условий труда.

К недостаткам метода относятся:

1) неполное прокрашивание изделий сложной конфигурации, имеющих глубокие впадины, сочетания сложных сопряжений и внутренних поверхностей;

2) лакокрасочный материал должен иметь удельное объемное электрической сопротивление 10…107 Ом см;

3) необходимость высококвалифицированного обслуживания оборудования.

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).

1. Подготовка поверхности производится с целью удаления дефектов поверхности, заусенцев, грата, создание требуемой шероховатости поверхности. От качества подготовки поверхности во многом зависит качество покрытия, прочность его соединения с поверхностью изделия и декоративные свойства покрытия. В ряде случаев этот этап обладает значительной трудоемкостью.

Для снижения шероховатости поверхности применяют абразивную зачистку, гидроабразивную обработку. Для удаления заусенцев и грата применяется галтовка, электрохимическая обработка и т.д.

Удаление окалины, ржавчины эффективно производится песко- и дробеструйной обработкой, зачисткой иглофрезами и т.д.

Непосредственно перед нанесением покрытия производится обезжиривание, которое проводят в щелочных растворах или в органических растворителях. Процесс обезжиривания значительно интенсифицируется при применении ванн с ультразвуковыми колебаниями растворителя.

В ряде случаев, для повышения адгезии покрытия и поверхности металлического изделия производится специальная химическая или гальваническая подготовка поверхности (фосфатирование, анодирование, оксидирование).

Для усиления защитного эффекта стальные детали перед лакокрасочным покрытием иногда покрывают цинком, кадмием или никелем.

2. Нанесение покрытия В зависимости от заданной структуры покрытия технология его нанесения может включать: грунтование, шпатлевание, шлифование шпатлевки, окрашивание, лакирование и отделку покрытия.

Грунтование производится с целью создания хорошей адгезии с покрываемой поверхностью и последующими слоями покрытия.

Шпатлевание применяется для выравнивания поверхности и имеет высокую трудоемкость как нанесения, так и последующего выравнивания шлифованием. Оно способно существенно улучшить внешний вид изделия, но снижает защитную способность покрытия, поэтому для поверхностей, находящихся в агрессивных средах, не применяется. Шпатлевание часто применяется при отделки литых корпусов машин, так как позволяет скрыть дефекты поверхности отливок и придать машине оптимальные декоративные качества.

Окрашивание может осуществляться воздушным распылением, распылением в электрическом поле, окунанием, струйным обливом, безвоздушным распылением, нанесением полимерных порошковых красок во взвешенном слое, окраской валиками или кистью.

Выбор метода окрашивания зависит от типа производства, размеров и формы заготовки.

Окрашивание распылением краски на мельчайшие частицы сжатым воздухом наиболее распространено. Позволяет наносить краску равномерно, без потеков и в труднодоступных местах сложных по форме заготовок (рис.6.2,а). Распыление краски возможно и без применения сжатого воздуха за счет ее подачи в головку под высоким давлением и диспергирования при истечении из специального сопла (рис.6.2,б). Эффективность того или иного способа зависит от вязкости наносимого состава, условий применения.

Окрашивание распылением требует применения специальных окрасочных камер (рис.6.3), оборудованных вытяжными устройствами, так как образующийся туман краски и пары растворителя токсичны и взрывоопасны.

При распылении краски в электрическом поле частицы краски, приобретая заряд в распылителе, осаждаются на заготовку, имеющую электрический заряд противоположного знака. При этом сокращаются потери краски, но возможно окрашивание только простых по форме заготовок, так как частицы краски не проникают во внутренние полости заготовки.

Если производить распыление краски в вакуумную камеру, то снижается расход краски, резко улучшаются условия труда, улучшается качество покрытия, за счет отсутствия газовых пузырей, и быстрее происходит процесс сушки покрытия. Но в этом случае возможно применение только безвоздушных распылительных головок.

Способы окрашивания обливанием или окунанием отличаются простотой, легко автоматизируются, применяются для мелких и средних деталей. При их реализации иногда возникают натеки покрытия, которые могут быть устранены интенсивными механическими воздействиями после окунания (встряхиванием, вибрацией, вращением заготовки).

В этом случае создание покрытия осуществляется за счет последующего оплавления порошка в термокамерах, потоком горячего воздуха или воздействием открытого пламени. При соответствующих размерах изделия оно может в нагретом состоянии (140…220°С помещаться в порошкообразную среду, интенсивно перемешиваемую сжатым воздухом (псевдокипящий слой). Частицы полимера плавятся на поверхности заготовки и образуют сплошную прочную пленку.

3. Сушка покрытия осуществляется в специальных камерах (рис.6.5). Источником нагрева покрытия может быть обдув горячим воздухом или облучение мощными лампами. При сушке производится удаление летучих веществ (растворителей) из красок или лаков. В некоторых случаях нагрев покрытия необходим для ускорения процессов полимеризации в покрытии, например, при нанесении эпоксидных эмалей.

4. Отделка покрытия применяется в случае особо высоких декоративных требований и включает обычно абразивную зачистку промежуточных слоев покрытия с последующим полированием лакового слоя специальными пастами. При этом используется автоматизированное оборудование, промышленные роботы или ручной механизированный инструмент.

Технология нанесения гальванических покрытий

Количество осажденного металла на участке поверхности заготовки при электрохимическом осаждении зависит от плотности тока и времени обработки. Так как плотность тока в электролите практически всегда неравномерна, что связано с различными расстояниями до разных участков заготовки от анода, повышенной напряженностью электрического поля у острых углов заготовки, рассеивающей способностью электролита, различной его температурой и концентрацией в разных участках гальванической ванны, то на поверхности заготовки толщина слоя покрытия также будет неравномерна (рис.6.6).

Поэтому на острых наружных углах заготовки происходит значительно большее осаждение покрытия (рис.6.6,б), а острые внутренние углы могут вообще оказаться не покрытыми (рис.6.6,в). Внутренние же полости изделия могут экранироваться от протекающего через электролит тока выступающими, наружными поверхностями заготовки (рис.6.6,г). Поэтому при проектировании изделия, в котором предполагаются поверхности с гальваническим покрытием, следует учитывать рекомендации специальной литературы.

Для обеспечения равномерности покрытия применяют профилированные катоды, повторяющие эквидистантно профиль заготовки и обеспечивающие равномерную плотность тока на всей покрываемой поверхности. Применяют также экранирующие аноды и катоды, вспомогательные аноды.

При разработке специальных электролитов для гальванических покрытий в их состав вводят вещества, повышающие рассеивающую способность электролита, т.е. способность обеспечить равномерную плотность тока на поверхности заготовки при различном расстоянии участков ее поверхности от анода.

При гальваническом покрытии мелких изделий их помещают в специальные барабаны с перфорированными стенками, при вращении которых в электролите изделия интенсивно перемешиваются, причем электрический ток поступает к заготовке через соседние заготовки. В этом случае также на закрытых (электрически экранированных) участках толщина покрытия может быть значительно меньше, чем на наружных поверхностях.

Технологический процесс гальванического покрытия может включать операции подготовки поверхности (механическая зачистка, обезжиривание, химическая активация), непосредственно покрытия (в случае многослойного покрытия состоящего из нескольких этапов с промежуточными промывками), операции промывки, сушки. В некоторых случаях проводится дополнительное полирование, осуществляемое механической или химической обработкой.

Таким образом, гальваническое производство требует применения множества ванн с различными электролитами, водой, находящихся при разной температуре, оснащенных нагревательными или охлаждающими устройствами.

Эти ванны располагают в требуемой технологической последовательности и оборудуют специальными транспортно-загрузочными устройствами для переноса изделия из ванны в ванну и выдержке его там требуемое время.

Все эти функции реализованы в автоматических линиях гальванического производства (рис.6.7). Следует отметить, что гальваническое производство представляет определенную экологическую опасность, что сдерживает развитие применения этого вида покрытий.

Металлизация пластмасс

В производстве бытовой техники широкое применение получили гальванические металлические покрытия пластмассовых изделий. Это связано с тем, что технологии переработки пластмасс позволяют получать сколь угодно сложные по форме изделия с низкой шероховатостью поверхности. Но такая поверхность в ряде случаев не обладает высокой износостойкостью. Кроме того, металлические покрытия в этом случае могут значительно улучшать внешний вид изделия (рис.6.8).

Нанесение металлических гальванических покрытий на не проводящие ток поверхности, возможно только после их соответствующей обработки, позволяющей создать на поверхности тонкий токопроводящий слой.

В простейшем случае (в практике старинных художественных мастерских) поверхность изделия покрывали тонким слоем графита. В настоящее время поверхность активируют, обрабатывая ее в солях металлов, которые после соответствующей обработки разлагаются, выделяя частицы металла на поверхности заготовки. Так, обработка изделия в растворе азотнокислого серебра с последующим облучением ультрафиолетовыми лучами позволяет получить на поверхности тонкую пленку серебра, на поверхность которой можно осадить гальванически требуемое покрытие.

Лазерная стереолитография

Лазерная стереолитография – технологический метод послойного изготовления моделей, практически любой формы и сложности из жидких композиций, полимеризующихся под действием лазерного излучения.

Особенностью данного процесса является использование компьютерной 3-D модели, которая может быть автоматически преобразована соответствующими программами в геометрические образы плоско -параллельных сечений с заданным шагом. Отверждение же модели производится послойно в специальной установке (рис.7.1).

Лазер 1 генерирует световой луч, который концентрируется в пятно размером 0,1 …0,2 мм оптической системой. Световое пятно может перемещаться в горизонтальной плоскости оптическим сканером 2, работающим под управлением компьютера.

В ванне 3 находится жидкий фотополимер (ФП) 4, способный затвердевать при интенсивном воздействии излучения лазера. Первое сечение заготовки 5 полимеризуется на поверхности столика 6, который подводится к поверхности жидкости так, чтобы ее слой над поверхностью столика составлял 0,1…0,2 мм. После отвердевания первого слоя стол с заготовкой опускается на величину шага между сечениями, на поверхности первого слоя появляется слой жидкости, который также засвечивается и полимеризуется. При этом слои оказываются связанными между собой в твердом состоянии. После образования последнего слоя, столик поднимается и заготовка может быть извлечена из рабочей зоны (рис.7.2).

Интересной особенностью метода является практическое отсутствие ограничений на получаемую форму изделия. Так можно образовать в изделии замкнутые полости любой сложности, естественно, если предусмотреть отверстия для последующего удаления из них жидкого фотополимера.

Габариты изделий определяются особенностями конструкции оборудования (рис.7.3) и достигают 500 мм по трем координатам.

Точность размеров определяется особенностями метода (размером светового пятна, шагом между сечениями) и достигает 0,2 мм и выше.

Достоинствами метода являются:

Гибкость и быстрота перенастройки на изготовление различных изделий

(срок от конструкторской идеи до выпуска изделий может составлять от нескольких часов до нескольких дней);

Минимизация затрат на подготовку производства;

Совместимость с существующими системами компьютерного проектирования;

Совместимость с некоторыми технологическими методами изготовления пластмассовых и металлических изделий (литье под давлением, литье по выплавляемым (выжигаемым) моделям);

Изделия, полученные этим методом могут быть использованы:

В качестве моделей, позволяющих проверить некоторые конструкторские идеи, эргономические факторы, эстетическое впечатление;

В качестве модельной оснастки при литье;

В качестве оснастки при изготовлении электродов при электроэрозионной и электрохимической обработке;

При изготовлении объектов по данным компьютерных томографов, позволяющих врачам моделировать проведение медицинских воздействий и изготавливать точные протезы, например сосудов;

При изготовлении моделей по данным координатно-измерительных машин и других видов объемного зондирования, например, в криминалистике, археологии.

Прочность материала модели не позволяет использовать ее как конструкционную деталь машины или изделие, применяемое в быту.

Но она может быть эффективно использована при изготовлении прессформы (рис.7.4) для литья под давлением изделий из термопластов. Такие прессформы можно изготавливать из силиконовых пластиков и композиций, отверждаемых при температуре около 400°С.

Модель можно использовать и при создании керамической формы в которую после прокаливания, может заливаться жидкий металл (рис.7.5).

Рис.7.6 Модели ювелирных украшений и модели игрушек, изготовленных лазерной стереолитографией
Рис.7.7 Модели корпусов приборов, изготовленных методом лазерной стереолитографии

При 3D художественном проектировании украшений, игрушек, предметов декоративного оформления, фурнитуры и т.д. полностью оценить эстетическое восприятие можно только по физической модели изделия, которая может быть получена лазерной стереолитографией (рис.7.6)

Процесс лазерной стереолитографии при создании элементов технических устройств (рис.7.7) позволяет на моделях проверить эргономические свойства будущего изделия, возможности сборки, размещения элементов и т.д. В условиях единичного и мелкосерийного производства полученные модели позволяют значительно сократить время на подготовку производства.

Основное назначение лакокрасочных покрытий - защита поверхности и ее декоративная отделка. Системой покрытия называют сочетание слоев последовательно нанесенных ЛКМ различного целевого назначения (покрывных, грунтовочных, промежуточных слоев). Свойства комплексных покрытий зависят как от качества ЛКМ, так и от их сочетаемости.

Путем соответствующей подготовки поверхности, выбора грунтовок, шпатлевок и покрывных ЛКМ можно варьировать эксплуатационные свойства покрытий и их долговечность. Сначала выбирается покрывной материал, пригодный для заданных условий эксплуатации, а затем выбирается грунтовка, имеющая хорошую адгезию к окрашиваемой поверхности и сочетающаяся с покрывным материалом для заданных условий эксплуатации.

Схема защитного покрытия на основе лакокрасочных материалов.

1. Защищаемая поверхность (металл, дерево, бетон и др.)

2. Грунтовочный слой;

3. Шпатлевочный слой. При окрашивании пористых материалов (древесины, бетона и т.д.) может наноситься первым без грунтовочного слоя;

4. Защитно-декоративный слой краски, эмали или лака.

Какие требования предъявляют к лакокрасочному покрытию.

Основные требования к защитным покрытиям - высокая адгезия к подложке, газонепроницаемость и водонепроницаемость, механическая прочность, износостойкость и стойкость к условиям эксплуатации (атмосферостойкость, химостойкость и др.).

Покрытия могут быть прозрачными и непрозрачными (укрывистыми); прозрачные получают при нанесении лаков, укрывистые - при нанесении грунтовок, шпатлевок, красок и эмалей.

Общая толщина покрытия в случае использования традиционных лакокрасочных материалов составляет обычно 60-100 мкм, иногда - до 300 -350 мкм. В случае применения шпатлевок, герметиков или композиционных материалов толщина слоя лежит в пределах 500 - 2000 мкм и более.

Необходимость нанесения лакокрасочных материалов несколькими слоями обусловлена во многих случаях невозможностью получить покрытия с хорошими защитными свойствами, т.к. при нанесении одного утолщенного слоя затрудняется испарение растворителя и другие процессы пленкообразования и может получиться покрытие с подтеками и наплывами. Слоем толщиной более 350 мкм могут быть нанесены густые шпатлевки, тиксотропные лаки и эмали, а также материалы, содержащие реакционноспособные растворители, например полиэфирные лаки и эмали.

Верхние слои покрытия сообщают поверхности нужные декоративные свойства, укрывистость и стойкость к действиям внешней среды. Для нанесения покрывных слоев используют главным образом эмали и краски. На верхний покрывной слой иногда наносят слой лака, придающего покрытию блеск или матовость.

Между грунтовочными и покрывными при необходимости наносят промежуточные слои различного назначения, например, шпатлевочные для выравнивания поверхности и заделки сварных и заклепочных швов, для предотвращения набухания грунтовочного или другого ранее нанесенного слоя в растворителе, содержащемся в покрывной краске. В зависимости от типа материала операции нанесения отдельных слоев называются соответственно грунтованием, шпатлеванием, окрашиванием или лакированием.

Основные стадии и методы нанесения.

Подготовка поверхности

Подготовка поверхности перед окрашиванием имеет большое значение для получения высококачественного покрытия и обеспечения длительности его службы. Подготовка поверхности заключается в очистке от продуктов коррозии, старой краски, жировых и других загрязнений. Способы подготовки поверхности подразделяются на две основные группы: механические и химические.

К механическим способам очистки относятся: очистка с помощью инструмента (щетки, шлифовальные машинки), очистка при помощи песка, дроби, смеси песка и воды. Применяя эти способы можно получить хорошо очищенную поверхность с равномерной шероховатостью, которая способствует наилучшей адгезии лакокрасочной пленки.

К химическим способам очистки поверхности прежде всего относится обезжиривание поверхности, которое производится с помощью щелочных моющих составов или с помощью активных растворителей (смывок) в зависимости от типа загрязнения.

При обновлении лакокрасочного покрытия необходимо его тщательно осмотреть. Если старое лакокрасочное покрытие прочно держится на поверхности в виде сплошного слоя, его следует вымыть теплой водой с моющими средствами и высушить. Если же покрытие держится непрочно, его необходимо полностью удалить.

Грунтование

Первой операцией после подготовки поверхности является грунтование. Это одна из наиболее важных и ответственных операций, так как первый грунтовочный слой служит основой для всего покрытия. Основное назначение грунта - создание прочной связи между окрашиваемой поверхностью и последующими лакокрасочными слоями, а также обеспечение высокой защитной способности покрытия. Грунтование следует производить сразу же после окончания работ по подготовке поверхности. Грунтовку можно наносить кистью, краскораспылителем или другим способом. Слой грунта должен быть тонким по сравнению с внешними слоями краски. Сушку грунта следует проводить в соответствии с режимом, предусмотренным технологией.

Шпатлевание

Эта операция нужна для выравнивания поверхностей. Толстые и недостаточно эластичные слои шпатлевки при эксплуатации могут растрескаться, в результате будут понижены защитные свойства покрытия. Поэтому шпатлевку следует наносить тонким слоем. Каждый слой шпатлевки необходимо хорошо высушить. Число слоев не должно быть больше трех. Рекомендуемая толщина шпатлевочного слоя не более 3 мм.

Шлифование

Зашпатлеванная поверхность после высыхания имеет неровности и шероховатости. Для удаления неровностей, соринок и сглаживания шероховатостей применяется шлифование. В процессе шлифования обрабатываемая поверхность подвергается воздействию множества мельчайших абразивных зерен, вследствие чего образуются риски и она становится матовой. При этом значительно улучшается адгезия между слоями покрытия. Для шлифовки применяется абразивная шкурка на бумажной и тканевой основе. Зернистость (номер) шкурки для шлифования выбирается в зависимости от вида обрабатываемого покрытия.

Окрашивание

Эмали, краски, лаки наносят на загрунтованную поверхность при помощи краскораспылителя, валика, кисти или другими способами.

Если рассмотреть влияние предыдущего покрытия на качество последующего, то здесь действует правило: "подобное к подобному".

Однако возможно наносить друг на друга материалы различной химической природы.

Методы нанесения лакокрасочных покрытий

Первым и простейшим методом нанесения краски является кисть. К сожалению, кисть, кроме бесспорных достоинств, имеет много недостатков, прежде всего небольшую скорость окраски (около 10м2/час).

Использование валика вместо кисти позволяет в значительной степени повысить скорость окраски, в частности больших и плоских поверхностей, но с его помощью трудно или даже невозможно производить окраску быстросохнущими лаками или материалами, имеющими высокую условную вязкость.

Первый шаг на пути заметного увеличения скорости окраски и улучшения декоративных свойств лакокрасочных покрытий сделан при создании пневматического распылителя жидкостей.

Практически во всех пистолетах для пневматического распыления воздух, передвигаясь со скоростью около 30 м/сек, вызывает разрыв потока жидкости на капли диаметром 40-120 мкм, что позволяет красить со скоростью 30 м2/час. Однако в процессе применения пневматического распыления довольно быстро обнаружились негативные стороны: большие потери ЛКМ, увеличивающиеся с ростом скорости воздуха в пистолете, трудности при нанесении высоковязких материалов, высокая испаряемость органических растворителей.

Необходимость ограничения испарения органических растворителей в атмосферу, диктуемая современным законодательством по охране окружающей среды, способствовала интенсификации поисков новых путей окраски. Для нанесения высоковязких красок большое развитие получила гидродинамическая технология окраски - безвоздушное распыление. Окраска методом безвоздушного распыления - сложный процесс, требующий высокой квалификации оператора. Эта технология отличается от пневматического распыления, где краска наносится полосами, которые только в небольшой степени перекрывают друг друга. При безвоздушном распылении необходимо крестообразное ведение пистолета. Высокая производительность гидродинамической окраски (200-400 м2\час) эффективна при окрашивании больших поверхностей (например, бортов или палуб судов), но неудобна для окраски небольших элементов или при необходимости частой смены окрашиваемых поверхностей.

Свойства лакокрасочных материалов и покрытий.

Степень перетира

Частички наполнителей или пигментов, входящие в краски, эмали, грунтовки и шпатлевки отличаются своими размерами. Наименьший размер частички имеют в составе эмали (5-10 мкм) и наибольший размер в шпатлевках (40-60 мкм и более). Уменьшение размера частичек происходит в процессе перетира наполнителей в мельницах различного устройства (краскотерки, шаровые, бисерные).

Время и степень высыхания покрытия

За время высыхания принимают время, за которое покрытие определенной толщины с нанесенное на пластинку, достигает необходимой степени высыхания при заданных условиях сушки.

Степень высыхания характеризует состояние поверхности покрытия при определенной температуре и продолжительности сушки в стандартных условиях испытания:

Высыхание от пыли - момент, когда на поверхности покрытия образуется тончайшая поверхностная пленка;

Практическое высыхание - пленка утрачивает липкость и изделие с лакокрасочным покрытием может подвергаться дальнейшим операциям;

Полное высыхание - окончание формирования покрытия на окрашенной поверхности.

Условная вязкость

При выборе способа нанесения покрытия определяющее значение имеет условная вязкость лакокрасочного материала. Условной вязкостью называют время непрерывного истечения в секундах определенного объема материала через сопло определенного размера.

Укрывистость - важнейший технологический показатель, характеризующий расход лакокрасочного материала на 1 м2 окрашиваемой поверхности. Значение этого показателя определяет равномерность нанесения слоя лакокрасочного материала, что обуславливает его экономическую эффективность. Укрывистость зависит от оптических свойств пигмента, его дисперсности и объемной концентрации в связующем. Существенное влияние на укрывистость оказывают также химический состав, цвет и физико-химические свойства связующего, тип растворителя и др.

Однако, главным образом, укрывистость обусловлена оптическими явлениями, протекающими в пленке.

Твердость - сопротивление, оказываемое покрытием при проникновении в него другого тела. Твердость пленки - одно из важнейших механических свойств лакокрасочного покрытия характеризующее прочность поверхности.

Прочность покрытия на изгиб косвенно характеризует его эластичность, т.е. свойство, обратное хрупкости.

Адгезия - способность лакокрасочных покрытий к прилипанию или прочному сцеплению с окрашиваемой поверхностью. От величины адгезии зависят механические и защитные свойства покрытий.

Водостойкость - способность лакокрасочного покрытия выдерживать длительное воздействие пресной или морской воды.

Атмосферостойкость - способность лакокрасочного покрытия сохранять в течение продолжительного времени свои защитные и декоративные свойства в атмосферных условиях. Срок службы зависит от климатических и специфических условий местности. К видам разрушений, связанным с потерей декоративных свойств лакокрасочных покрытий относятся: потеря блеска, изменение цвета, белесоватость, грязеудержание и др.

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

Дефект	Причина возникновения	Как устранить
Краска распыляется неравномерно (в сторону)	Сопло не отцентровано относительно головки, засор зазора между соплом и головкой	Плотно свинтить корпус и сопло, снять с краскораспылителя головку и хорошо промыть сопло
Повышенное туманообразование, струя распыляется очень сильно	Высокое давление воздуха	Необходимо отрегулировать давление воздуха
Краска подается к соплу с перебоями, прерывистый факел	Загрязнение краски, очень малое количество краски в бачке, засор сопла	Отфильтровать краску, долить в бачок ЛКМ, разобрать и хорошо промыть сопло
Струя распыляется недостаточно сильно	Утечка воздуха или пониженное давление воздуха	Осмотреть шланг подачи воздуха и воздушный клапан, увеличить давление воздуха
Из сопла в нерабочем состоянии сочится краска	Плохо отрегулирована игла (неплотно закрывает сопло), засорилось сопло	Отрегулировать положение иглы, разобрать и промыть сопло
Из головки распылителя в нерабочем состоянии выходит воздух	Изношена прокладка воздушного клапана	Заменить прокладку
Покрытие имеет шагрень	Высокая температура воздуха в окрасочном помещении, холодный воздух, высокая вязкость ЛКМ	Изменить состав растворителя и изменить температуру нагрева, добавить высококипящие растворители или подогреть воздух до комнатной температуры, отрегулировать оптимальную вязкость ЛКМ
Происходит вспучивание и отслоение покрытия	Воздух плохо очищен от масла и влаги	Очистить и продуть масловлагоотделитель
Покрытие с соринками	Краска плохо фильтруется	Отфильтровать краску в соответствии с техническими условиями

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.