Химия и технология лакокрасочных покрытий

ВАЛКОВЫЙ СПОСОБ

Плоские изделия можно окрашивать не только способом налива или распыления, но и с помощью валков. Валковый способ издавна применяется при нанесении печатных красок, лакировании продук­ции полиграфической промышленности, отделке мебельных изде­лий. Традиционным является его использование для покрытия таких материалов, как бумага, картон, полимерные пленки, металлическая фольга, жесть и др. В последнее время интерес к этому способу за­метно возрос в связи с резким расширением масштабов выпуска ок­рашенного листового и рулонного проката.

При окрашивании металлопроката в промышленных условиях этот способ известен под названием "койл-коатинг" (Coil Coating). Этим способом окрашивают холоднокатаную и оцинкованную сталь, алюминий и его сплавы, прокат других металлов. Возможная шири­на ленты 12-165 мм, толщина 0,25-1,50 мм. Окрашенный металл ис­пользуется в строительстве и промышленности (изготовление элек­тробытовых приборов, деталей автомобилей и других машин).

Валковый способ выгодно отличается от других способов высо­кой производительностью, малыми потерями лакокрасочных мате­риалов, относительно хорошим качеством покрытий (равномерность толщины, отсутствие шагрени). Нанесение материалов этим спосо­бом представляет собой автоматизированный процесс, осуществ­ляемый на специальных машинах валкового типа. Наиболее распро­странены машины, имеющие три окрасочных валка - наносящий, регулирующий и питающий. Наносящий валок имеет обрезиненную поверхность (применяется резина, стойкая к растворителям), осталь­ные валки - стальные хромированные.

Различают машины двух типов: прямой и обратной ротации (рис. 7.31). Принципиальное их различие заключается в направлении вращения наносящего валка относительно движения подложки. У ма­шины прямой ротации эти направления совпадают. Такие машины применяют для нанесения печатных красок, лаков и грунтовок с це­лью получения тонких покрытий.

В машинах обратной ротации направление вращения наносяще­го валка противоположно направлению движения подложки. Про­исходит как бы проскальзывание валка относительно поверхности подложки. Эти машины применяют для нанесения более вязких ма­териалов, соответственно могут быть получены более толстые по­крытия.

Валковые машины различаются и способом подачи лакокрасоч­ного материала. Материал может захватываться питающим валком из ванны, подаваться (дозироваться) на регулирующий валок, по­ступать непосредственно в за­зор между валками. Имеются

Рис. 7.31. Схема нанесения лако­красочных материалов на валко­вых машинах прямой (а) и об­ратной (б) ротации:

1, 3, 4, 5 - направляющий, нанося­щий, регулирующий и питающий валки; 2 - подложка (лента); 6 - Ванна с лакокрасочным материалом
машины для одностороннего и двухстороннего окрашивания из­делий.

Валковый способ позволяет получать покрытия разной толщи­ны - от единиц до сотен микрометров. Толщина наносимого слоя определяется многими параметрами: зазором между валками, соот­ношением окружных скоростей вращения валков и перемещения по­крываемой поверхности, распределением лакокрасочного материала между поверхностями после прохождения зазоров.

Если обозначить толщину слоя в конце зазора питающего и регулирующего валков через H, то количество краски Q, проходя­щей в единицу времени через зазор и приходящейся на единицу ширины валка, равно:

Q=Hvc р,

Где vcp - полусумма окружных скоростей контактирующих валков.

От значения Q в основном зависит конечная толщина слоя краски на изделии. Так как H является функцией зазора, то наиболее простой способ регулирования толщины покрытий при валковом нанесении - изменение расстояния между питающим и регулирующим валками.

Валковые машины устанавливают в хорошо вентилируемых ка­мерах. Во избежание попадания пыли на покрытие в камерах под­держивается избыточное давление воздуха; привод и пульт управле­ния устанавливают вне камеры. Валковые машины - только часть больших и сложных агрегатов (линий), предназначенных для окра­шивания листов и полосового проката (ленты).

Листовые агрегаты применяют при относительно небольших объемах окрасочных работ и широком ассортименте выпускаемой продукции. Они хорошо зарекомендовали себя, в частности, при ла­кировании жести для консервной тары и окрашивании листового металла разной толщины. В их комплект наряду с валковой маши­ной входит оборудование по подготовке поверхности, отверждению (сушке) покрытий и транспортные устройства.

Линии по нанесению лакокрасочных материалов на полосовой прокат (Coil Coating) более сложны и производительны (рис. 7.32). Они включают оборудование для разматывания ленты из рулонов и сматывания ее, транспортирования ленты, подготовки поверхности, нанесения лакокрасочного материала, сушки и охлаждения покры­тия. Существующие конструкции линий обеспечивают автоматиче­ское окрашивание металлической ленты шириной до 1800 мм и толщиной до 2 мм при скорости движения ее 180 м/мин и более. При этом последовательно наносится до 2-3 слоев покрытия. Протяжен­ность таких линий достигает 175-200 м.

Эффективность работы валковых машин во многом зависит от правильного выбора лакокрасочного материала. Большинство лаков и красок, наносимых распылением, окунанием, обливом, непригодно для нанесения валковым способом, поскольку покрытия из них долж­ны удовлетворять крайне жестким требованиям по механическим свойствам (допускать штамповку, резку, вытяжку, вырубку и т. д.). Поэтому для окрашивания применяют специальные материалы, лег­ко передаваемые валками, быстро отверждающиеся, образующие ме­ханически и адгезионнопрочные покрытия. К ним относятся эмали на виниловой, эпоксидной, полиакрилатной основе, алкидные, мелами - ноалкидные, полиэфирные, полиэфирсилоксановые. Эпоксидные ма­териалы применяют как грунтовочные, алкидные и меламиноалкид - ные - для нелицевых поверхностей. Рабочая вязкость грунтовок по ВЗ-246 при 20 °С 40-60 с, эмалей 60-150 с. Покрытия отверждают при 150-240 °С, продолжительность отверждения 30-60 с.

В промышленности Российской Федерации освоены и работают крупные автоматизированные линии по окрашиванию ленты из алюминия, черной и оцинкованной стали, луженой жести.