Химия и технология лакокрасочных покрытий

Экономия растворителей и лакокрасочных материалов

Один из существенных недостатков способа пневматического распыления - большой расход растворителей и высокие потери ла­кокрасочных материалов при нанесении.

Снижение потерь лакокрасочных материалов может быть дос­тигнуто путем изменения технологических параметров изготовления покрытий и совершенствования краскораспылительной аппаратуры. Так, снижение давления воздуха, использование сопел малого диа­метра, сокращение расстояния от краскораспылителя до изделия, уменьшение ширины факела и соответственно диаметра отпечатка уменьшает туманообразование и снижает величину потерь. Указан­ные мероприятия в большинстве случаев идут вразрез с производи­тельностью, качеством покрытий, расходом воздуха на распыление. Более эффективно решается эта задача путем модернизации краско­распылителей.

Применение более эффективных моделей краскораспылителей.

Одной из ранних моделей являются краскораспылители с умень­шенным туманообразованием. Отличительная их особенность - на­личие боковых отверстий по окружности головки распылителя для выхода сжатого воздуха. Благодаря этому обеспечивается некоторое сужение струи и образование более очерченного факела распыляемо­го материала с уменьшенными потерями. Такие краскораспылители, однако, не нашли широкого применения из-за пониженной произ­водительности и относительно большого расхода воздуха.

Более эффективными оказались новые модели краскораспыли­телей, работающие с использованием воздуха, выходящего из сопла распылителя с минимально низким давлением - до 0,1-0,2 МПа (против обычного 0,3 МПа и более).

Разработаны краскораспылители, работающие по принципам пнев­матического распыления HVLP (High Volume Low Pressure) и GEO. В краскораспылителях HVLP благодаря особой конструкции воздуш­ной головки (увеличение сечения воздушных каналов) поток воздуха обычного давления (0,3 МПа и более) и сравнительно малого объема преобразуется в поток низкого давления (обычно 0,05-0,07 МПа) и большего объема (до 40 м3/ч). Это создает более благоприятные усло­вия для распыления, устраняет завихрения и снижает потери лакокрасочных материалов до 30 %.

Краскораспылители нового поколения на­шли признание и широкое применение прак­тически во всех странах мира как более про­грессивные и экономически выгодные. Внешне они практически не отличаются от обычных краскораспылителей.

Рис. 7.4. Краскораспылитель HVLP

Распыление лакокрасочных материалов в нагретом состоянии.

Распыление с подогревом - эффективный путь экономии раствори­телей. Известно, что при пневмораспылении температура лакокра­сочных материалов при выходе из сопла форсунки резко понижает­ся. Нередко при нанесении нитратцеллюлозных лаков и красок она достигает 6-8 °С. Это связано с адиабатическим расширением возду­ха и испарением растворителей, на что затрачивается теплота. Тем­пература лакокрасочного материала при истечении в струе газа с критической скоростью может быть вычислена по формуле:

Т^Г,-^-=0,83337,,

Где Т{ и Т2 - начальная и конечная температуры; К - адиабатическая посто­янная, для воздуха К= 1,4.

Снижение температуры в зоне распыления и частичное улетучи­вание растворителей приводит к значительному повышению вязко­сти распыленного материала, что неблагоприятно сказывается на его растекании. Поэтому нередко приходится наносить лаки и краски с заведомо более низкой вязкостью, чем это требуется из условий рас­пыления.

Снижение вязкости лакокрасочных материалов может быть дос­тигнуто их нагреванием или подогревом покрываемой поверхности. Последний способ не нашел широкого применения при нанесении жидких красок, значительно большее распространение получил ва­риант нанесения предварительно подогретых лакокрасочных мате­риалов, при котором улучшается не только растекание, но и распы­ление.

Опытным путем определены значения оптимальной температу­ры нагрева лакокрасочных материалов: для большинства из них она составляет 70-80 °С, для нитратцеллюлозных 55-60 °С. Одновремен­но нагревают и поступающий на распыление воздух. Если при этих температурах распылять лакокрасочный материал, то но достижении поверхности он приобретает температуру, близкую к комнатной (рис. 7.5).

В нагретом состоянии можно наносить практически любые лако­красочные материалы, однако из экономических соображений более целесообразно нагревать те материалы, которые содержат дорогие и дефицитные растворители. Не рекомендуется нагревать лакокрасоч­ные материалы, представляющие собой высокореакционные систе­мы (эпоксидные, полиуретановые и др.).

Для нанесения подогретых лакокрасочных материалов применяют как стационарные установки, например типа У ГО, укомплектованные

Рис. 7.5. Распределение темпера­туры в факеле нитратцеллюлоз - ного лака при распылении его в нагретом состоянии при комнат­ной температуре

Красковоздухоподогревателем, специальным краскораспыли­телем и теплоизолированными шлангами, так и краскораспы­лители, снабженные портатив­ными нагревателями. Установ­ка типа УГО обеспечивает про-

Изводительность по краске до 20 кг/ч с нагревом краски до 70 °С и воздуха - до 50 °С.

Нагревание лакокрасочных материалов позволяет повысить эффективность и экономичность процесса окрашивания изделий. Благодаря снижению вязкости при нагревании появляется воз­можность применять более вязкие материалы, не прибегая к их дополнительному разведению растворителями. В результате дос­тигается значительная экономия растворителей. Так, при нанесе­нии нитратцеллюлозных лаков и эмалей в нагретом состоянии расход растворителей уменьшается приблизительно на 30 %, ал - кидных, мочевино - и меламиноформальдегидных - на 40 %. Од­новременно сокращается число наносимых слоев вследствие ис­пользования более концентрированных лаков и красок. Напри­мер, вместо трех слоев ненагретого материала достаточно нанести два слоя нагретого, чтобы получить покрытие заданной толщи­ны. Нагревание красок способствует повышению глянца покры­тий.

"Горячее" нанесение, однако, связано с дополнительной затра­той энергии на нагрев лакокрасочных материалов и применением высококипящих растворителей (нередко более дорогих); продол­жительность сушки покрытий при этом также несколько увеличи­вается.

Разновидностью способа окрашивания с подогревом является распыление лакокрасочных материалов перегретым паром. Удовле­творительные результаты получены при давлении 0,15-0,30 МПа, температуре пара 105-110 °С и окружающего воздуха не ниже 10 °С. Распыление паром, однако, обходится дороже, чем воздухом, кроме того, требуется установка специального пароподогревателя перед краскораспылителем или внутри него.