Размещено на http://www.allbest.ru/

Лакокрасочные покрытия: свойства и назначение

Лакокрасочные материалы (ЛКМ) -- это композиционные составы, наносимые на отделываемые поверхности в жидком или порошкообразном виде равномерными тонкими слоями и образующие после высыхания и отвердения пленку, имеющую прочное сцепление с основанием. Лакокрасочным покрытием называется один или несколько высохших слоев лакокрасочных материалов, нанесённых на поверхность изделий.

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, повышения их санитарно-гигиенических и противопожарных свойств, а также в эстетических и инженерных целях.

По оптическим свойствам лакокрасочные покрытия бывают прозрачные и непрозрачные; по степени блеска -- блестящие или матовые; по характеру поверхности -- гладкие и шероховатые. Прозрачное покрытие не закрывает текстуру или цвет отделываемой поверхности или нижележащего слоя. Материалами для прозрачных покрытий являются лаки, эфиры целлюлозы или другие полимеры в чистом виде либо растворенные в легких органических растворителях. Наиболее распространены в строительстве силиконовые, акриловые, уретановые и масляно-смоляные лаки, которыми покрывают конструкции и изделия из древесины с сохранением видимой текстуры (паркетные полы, встроенная мебель, офанерованные двери), а также декоративную каменную крошку при отделке интерьеров и фасадов зданий.

Непрозрачное покрытие полностью закрывает естественный цвет и текстуру отделываемой поверхности. Непрозрачные покрытия бывают матовые, блестящие, одноцветные и с декоративным рисунком. Покрытием с декоративным рисунком называется искусственное воспроизведение на непрозрачном покрытии текстуры и цвета древесины или каких-либо других рисунков. Материалами для непрозрачных покрытий являются малярные составы, состоящие из связующего, наполнителей, пигментов и растворителей. Для улучшения технологических и эксплуатационных свойств (сокращения сроков высыхания и твердения, повышения водостойкости, декоративности) в малярные составы вводят специальные добавки -- сиккативы, разжижители или разбавители, гидрофобизаторы.

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

Лакокрасочные покрытия специального назначения, это:

1. 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.;

2. Светоотражающие лакокрасочные покрытия -- покрытия, обладающие способностью отражать падающую на них лучистую энергию. Наиболее высокой степенью отражения обладают светоотражающие лакокрасочные покрытия белого цвета, что объясняется способностью содержащихся в них пигментов многократно отражать свет от большого числа внутренних поверхностей. Чем выше содержание пигментов (до определенных пределов) в светоотражающих лакокрасочных покрытиях, тем выше его отражающая способность. В зависимости от структуры светоотражающих лакокрасочных покрытий отражение падающего потока может быть зеркальным или диффузным (рассеянным);

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

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

5. Противошумные (звукоизолирующие) лакокрасочные покрытия.

По отношению к воздействию воды лакокрасочные покрытия бывают неводостойкие и водостойкие. Пленка неводостойких покрытий или растворяется в воде или под ее воздействием заметно снижает свои декоративные и эксплуатационные свойства. К неводостойким относятся покрытия, выполненные известковыми, клеевыми, казеиновыми малярными составами. Для получения водостойких покрытий применяют малярные составы на водонерастворимых связующих -- лаки, эмали, масляные и синтетические малярные составы, которые образуют на поверхности основания водостойкую пленку.

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 (всего 7). По первому классу не допускается ни шагрень, ни потёки, ни шероховатость, ни волнистость, ни разнооттеночность. По седьмому эти параметры не нормируются. Остальные классы допускают разные степени присутствия этих погрешностей.

Состав ЛКП

Лакокрасочные покрытия, как правило, состоят из слоя грунтовки, одного или нескольких слоев шпатлевки с промежуточными слоями грунтовки, верхнего слоя грунтовки и одного--трех слоев окрасочного состава. Толщина однослойных лакокрасочных покрытия колеблется в пределах 3-30 мкм (для тиксотропных ЛКМ - до 200 мкм), многослойных - до 300 мкм.

Для получения многослойных, например защитных, покрытий наносят несколько слоев разнородных ЛКМ (так называемые комплексные лакокрасочные покрытия). При этом каждый слой выполняет определенную функцию: нижний слой - грунт - обеспечивает адгезию комплексного покрытия к подложке, замедление электрохимической коррозии; промежуточный - шпатлевка (чаще применяют "второй грунт", или так называемую грунт-шпатлевку) - выравнивание поверхности (заполнение пор, мелких трещин и др. дефектов.; верхние, покровные, слои (эмали; иногда для повышения блеска последний слой - лак) придают декоративные и частично защитные свойства. При получении прозрачных покрытий лак наносят непосредственно на защищаемую поверхность. Технологический процесс получения комплексных лакокрасочных покрытий включает до нескольких десятков операций, связанных с подготовкой поверхности, нанесением ЛКМ, их сушкой (отверждением) и промежуточной обработкой. Выбор технологического процесса зависит от типа ЛКМ и условий эксплуатации лакокрасочного покрытия, природы подложки, формы и габаритов окрашиваемого объекта.

Рисунок 1. Защитное лакокрасочное покрытие (в разрезе): 1 -фосфатный слой; 2 - грунт; 3 - шпатлевка. 4 и 5 - слои эмали металла

Подготовка поверхности

Началу любых окрасочных работ предшествует процесс подготовки поверхности изделий. Период эффективной жизнеспособности лакокрасочных покрытий в значительной степени определяется тщательностью подготовки поверхности перед окраской.

Процесс подготовки поверхности включает несколько этапов:

1. устранение дефектов поверхности;

2. обезжиривание;

3. удаление продуктов коррозии;

4. удаление прочих загрязнений.

Типичные загрязнения металлов - это прокатная окалина и ржавчина. Наибольшую опасность вызывает окалина, представляющая собой смесь оксидных соединений железа. Окалина прочно сцеплена с металлом, и её удаление является самой трудоёмкой частью очистных работ.

Загрязнения в виде жиров, масел и смазок ухудшают условия смачивания поверхности лакокрасочными материалами и ослабляют взаимодействие краски с подложкой, что отрицательно сказывается на адгезии и защитных свойствах будущего покрытия.

Даже после тщательного обезжиривания поверхности и удаления продуктов коррозии на ней могут оставаться другие загрязнения, в частности, пыль от разрушения частиц абразива, остатки прежней краски и т.п. Они должны удаляться с поверхности по возможности более тщательно.

Металлическая поверхность, подготовленная к производству антикоррозионных работ, не должна иметь заусенцев, острых кромок, сварочных брызг, наплывов, прожогов, остатков флюса, дефектов, возникающих при прокатке и литье в виде неметаллических макровключений, раковин, трещин, неровностей, а также солей, жиров и загрязнений.

Для удаления загрязнений и создания требуемой шероховатости поверхности используются следующие методы: механические, термический и химические. Выбор метода обработки производится с учётом следующих факторов:

1. требуемого уровня чистоты и определённого рельефа поверхности;

2. совместимости с выбранной системой лакокрасочного покрытия;

3. материала и исходного состояния поверхности;

4. наличия ранее нанесённых покрытий и их состояния;

5. требуемой долговечности покрытия с учётом условий эксплуатации объекта;

6. наличие соответствующего оборудования, материалов, приборов контроля, персонала;

7. доступности поверхностей, возможности необходимого освещения;

8. соответствия условиям безопасности труда и охраны окружающей среды;

9. экономической целесообразности.

После очистки следует как можно быстрее нанести слой межоперационной грунтовки.

лакокрасочный покрытие защита поверхность

Механические методы очистки поверхности под покраску

Наиболее эффективным методом механической подготовки поверхности металла считается абразивная струйная очистка. Вместе с тем, абразивоструйная очистка - наиболее дорогостоящий способ подготовки поверхности.

Абразивоструйная очистка характеризуется следующими свойствами:

* возможность достижения высокой производительности;

* могут достигаться разные степени подготовки и профилей поверхности;

* метод применим для большинства типов и форм поверхностей;

* возможно частичное удаление отдельных участков поврежденного покрытия;

* абразивоструйное оборудование может быть как стационарным, так и передвижным.

Очистка осуществляется путём включения абразива в воздушный поток и направления потока смеси воздух-абразив (скорость потока до 150 м/с) с помощью сопла на очищаемую поверхность.

При соударении с поверхностью металла поток абразива удаляет ржавчину, прокатную окалину, имеющиеся покрытия и другие загрязнения. Одновременно поверхность приобретает характерный рельеф, который способствует лучшей адгезии покрытия с металлом.

Достоинства:

- высокая производительность;

- возможность использования как стационарного, так и переносного оборудования;

- возможность обрабатывать разнообразные по форме и материалу конструкции;

- возможность локальной обработки;

- возможность регулирования чистоты и шероховатости поверхности.

Недостатки:

- большое количество пыли, выделяемой при очистке;

- невозможность удаления некоторых загрязнений (водорастворимые продукты коррозии, соли, водоросли).

Абразив должен быть сухим, легко пересыпающимся; в нём должны отсутствовать загрязнения и посторонние частицы, способные ухудшать адгезию и усиливать коррозию металла.

Большое значение имеют длина и форма внутреннего канала сопла, определяющие скорость частиц абразива. Оптимальная длина сопла составляет не менее 10 диаметров выходного отверстия и обычно находится в пределах 100-250 мм.

В настоящее время преимущественно используются сопла с расширяющимся к выходу каналом. Это позволяет при одинаковых параметрах (диаметре, давлении, типе абразива и пр.) увеличить скорость частиц в 1,5-1,8 раза.

Существенным моментом технологии очистки является правильный выбор угла наклона струи абразива и расстояние от сопла до очищаемой поверхности. Наибольшая энергия соударения достигается при 900, однако на практике используется угол 60-800, за счёт чего достигается большее пятно обработки и лучший эффект очистки. Расстояние от сопла до поверхности обычно выбирается оператором с учётом различных факторов и находится в пределах 200-400 мм.

Непременным требованием при абразивоструйной очистке является чистота сжатого воздуха. В состав оборудования должен обязательно входить маслоотделитель. Качество подаваемого воздуха должно обязательно контролироваться.

Гидроструйная очистка заключается в обработке поверхности струёй воды, подаваемой под высоким давлением (до 200 МПа) насосом через сопло. Требуемое давление зависит от типа и количества загрязнений. Метод гидроочистки используют для удаления водорастворимых загрязнений (солей, растворимых отложений), рыхлой ржавчины, морских обрастателей, водорослей и т.п.

Достоинства:

- высокая производительность;

- низкая стоимость.

Недостатки:

- невозможность удаления окалины и плотной ржавчины;

- необходимость сушки поверхности после очистки.

Наибольшее применение этот метод нашёл в судоремонте, где с его помощью удаляют продукты биообрастания и разрушенное лакокрасочное покрытие. Перед нанесением нового покрытия поверхность высушивают, а при необходимости подвергают повторной очистке сухими методами.

Мягкий бластинг представляет собой метод струйной обработки поверхностей под давлением воздуха с применением мягких неабразивных чистящих материалов на основе бикарбоната натрия (NaHCO3), более известного как пищевая сода, и карбоната кальция (СаСО3), представляющего собой, по сути, обыкновенный мел. Особенностью данных чистящих материалов является то, что они сформированы в виде гранул определённых размеров, формы и структуры. Гранулы чистящего материала имеют рыхлую структуру, что приводит к их разрушению при соударении с обрабатываемой поверхностью - происходит своеобразный «микровзрыв», который приводит к разрушению удаляемого слоя загрязняющего вещества, краски или коррозии. Частицы загрязняющего вещества связываются чистящим порошком и удаляются с поверхности.

Важным преимуществом мягкого бластинга является то, что удаляется только то, что необходимо удалить. Обрабатываемая поверхность остаётся чистой и неповреждённой. Так очищенный черный металл длительное время после обработки не ржавеет, потому что при обработке не нарушается верхний молекулярный слой, препятствующий процессу окисления. Таким образом, после очистки металла методом мягкого бластинга последующая обработка и нанесение защитного покрытия может выполняться не сразу, а в течение нескольких дней, в отличие от пескоструйной обработки, после которой для предотвращения коррозии требуется быстрое нанесение защитного покрытия.

Технология мягкого бластинга также позволяет путём регулировки давления воздуха и подачи чистящего материала обеспечить удаление только верхнего слоя краски или загрязнения, оставив неповреждёнными нижние слои краски или грунтовки.

При обработке методом мягкого бластинга возможна подача чистящего материала как в сухом виде - сухая обработка, так и в смеси с водой - влажная обработка. Более предпочтительным является способ влажной обработки, так как при нём не образуется большого количества пыли в окружающем воздухе. Однако если обрабатываемая поверхность не допускает смачивания, а также при минусовой температуре окружающего воздуха, необходимо выполнять сухую обработку.

Очистка ручным и механизированным инструментом

Этот метод следует использовать в случаях, когда указанные выше методы очистки неприемлемы, поскольку очистка инструментом обеспечивает худшую чистоту и рельеф поверхности. К тому же зачастую она оказывается и более трудоёмкой и дорогостоящей.

Для ручной очистки применяются металлические щётки, различной формы скребки, шпатели, стамески, абразивные шкурки, зубила. Ручной инструмент используют на начальном этапе очистки для удаления относительно легко снимаемых загрязнителей.

Механизированный инструмент с пневматическим или электрическим приводом более производителен. Также используют вращающийся ударный инструмент (шарошки), проволочные щётки (угловые и торцевые), молотки различной конфигурации, иглофрезы, зачистные машины с абразивной шкуркой, абразивные круги и другие инструменты.

При использовании ручного и механизированного инструмента необходимо принять меры для предотвращения чрезмерной шероховатости поверхности и, наоборот, полировки поверхности.

При очистке ручным и механизированным инструментом необходимо в первую очередь удалить толстые слои ржавчины, а также видимые масло, смазку и грязь.

Химические способы подготовки поверхности под покраску

· Травление.

· Обезжиривание.

· Фосфатирование.

· Нанесение конверсионного слоя.

· Пассивирование.

Химическое обезжиривание основано на растворении, эмульгировании и разрушении (омылении) жиров и масел.

Основное распространение среди органических растворителей получили уайт-спирит, дихлорэтан и др., обладающие высокой активностью по отношению к загрязнениям, стабильностью, низким поверхностным натяжением и умеренной летучестью. Обработку растворителями проводят в жидкой или паровой фазах. Недостатком органических растворителей является их токсичность, пожаро- и взрывоопасность.

Нанесение конверсионного подслоя предотвращает попадание под покрытие влаги и загрязнений, вызывающих отслаивание и дальнейшее разрушение покрытия.

Фосфатирование и хроматирование обрабатываемой поверхности с нанесением тонкого слоя неорганической краски способствует улучшению адгезии («сцепляемости») поверхности с краской и предохраняет ее от ржавчины, повышая ее антикоррозийные свойства. Обычно поверхность обрабатывается фосфатом железа (для стальных поверхностей), цинка (для гальванических элементов), хрома (для алюминиевых материалов) или марганца, а также хромового ангидрида. Для алюминия и его сплавов часто применяют методы хроматирования или анодирования. Обработка фосфатом цинка обеспечивает наилучшую защиту от коррозии, однако этот процесс более сложный, чем остальные. Фосфатирование может увеличить сцепление краски с поверхностью в 2-3 раза.

Травление (как подготовительная операция) позволяет удалить с металлических деталей прочно сцепленные с их поверхностью загрязнения (ржавчину, окалину и другие продукты коррозии).

Основная цель травления - снятие продуктов коррозии; при этом основной металл не должен травиться. Чтобы предотвратить травление металла, в растворы вводят специальные добавки. Хорошие результаты дает применение небольших количеств гексаметилентетрамина (уротропина).

На заключительной стадии подготовки поверхности используется пассивирование поверхности, то есть ее обработка соединениями хрома и нитрата натрия. Пассивирование предотвращает появление вторичной коррозии. Его можно применять как после обезжиривания поверхности, так и после фосфатирования или хроматирования поверхности.

Для химической обработки металла применяют распыление (струйная обработка низкого давления), погружение, паро- и гидроструйный методы.

Для реализации первых двух методов используют специальные агрегаты химической подготовки поверхности (АХПП).

Выбор метода подготовки поверхности зависит от производственной программы, конфигурации и габаритов изделий, производственных площадей и ряда других факторов.

Обработка распылением. Для обработки металла методом распыления можно применять АХПП как тупикового, так и проходного типов. Высокую производительность обеспечивают агрегаты проходного типа непрерывного действия.

Максимальная скорость движения конвейера в АХПП ограничивается возможностью качественного нанесения ЛКМ в камере окраски и составляет, как правило, не более 2,0м/мин. При возрастании скорости конвейера потребуется расширение производственных площадей.

Большим достоинством АХПП проходного типа является возможность применения единого конвейера для участков подготовки поверхности и окраски изделий.

Обработка погружением. Для обработки металла методом погружения используют АХПП, состоящие из ряда последовательно расположенных ванн, оборудования перемешивания, транспортера, разводки трубопроводов, камеры сушки. Изделия транспортируют с помощью тельфера, автооператора или кран-балки. Агрегат обработки погружением занимает значительно меньше производственной площади по сравнению с агрегатом обработки распылением. Но в этом случае после подготовки поверхности потребуется введение дополнительной операции -- перевешивания изделий на конвейер окраски.

Пароструйный метод. Для подготовки к окраске крупногабаритных изделий, а также при отсутствии необходимых производственных площадей возможно применение пароструйной обработки металла (обезжиривание с одновременным аморфным фосфатированием). Металлообработка производится оператором вручную стволом-очистителем, из которого на изделия распыляется пароводяная смесь при температуре 140°С с добавками специальных химикатов.

Для пароструйной обработки можно применять стационарные и передвижные установки. В стационарных установках нагрев осуществляется паром при давлении 4,5- 5,0ати.

Размещено на Allbest.ru