Лакокрасочные покрытия. Свойства

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рис. 3.12.

материалов:

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

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

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

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

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

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

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

Рис. 3.13.

материалов:

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

Производительность распыления ЛКМ повышают путем применения окрасочных роботов.

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

Рис. 3.14.

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

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

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

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

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.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Похожая информация.

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.

← Вернуться