Химия и технология лакокрасочных покрытий

ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Для защиты металлов в разных странах потребляется в среднем от 40 до 55 % производимых лакокрасочных материалов. Окрашива­нию подлежат объекты и сооружения, металлоконструкции, транс­порт, трубы, бытовые приборы, различные изделия. Применяемые технологии весьма разнообразны. Их выбор определяется многими факторами: размером и формой изделия, природой металла, объе­мом производства, требованиями к внешнему виду, условиями экс­плуатации. При разработке технологии окрашивания в первую оче­редь руководствуются экономическими и экологическими сообра­жениями, установленным сроком службы покрытий.

Ниже приводятся примеры технологических решений, исполь­зуемых при окрашивании металлических изделий и объектов в раз­ных отраслях промышленности и строительства.

Защита изделий машиностроения

Окрашивание автомобилей. Автомобильная промышленность яв­ляется крупным потребителем лакокрасочных материалов (их мировое потребление в этой отрасли в 2004 году составило более 800 тыс. т).

Окрашиванию подлежат кузова легковых автомобилей, кабины грузовых автомобилей, комплектующие их части - шасси, рамы, дви­гатели, бензобаки, платформы, диски колес и другие детали. К по­крытиям предъявляются высокие требования по защите и декора­тивному внешнему виду, материалы должны отвечать требованиям массового производства.

Основными конструкционными материалами для изготовления автомобилей являются кузовная и частично оцинкованная сталь, сплавы алюминия (детали двигателя, диски колес и др.).

Находят применение все группы лакокрасочных материалов: грун­товки, шпатлевки, эмали, лаки. Грунтование поверхности почти на всех автомобильных фирмах производится методом электроосажде­ния (преимущественно катодного) с применением водоразбавляемых грунтовок. Материалом верхнего покрытия преимущественно слу­жат жидкие составы, реже порошковые или комбинации жидких составов с порошковыми.

Технологические принципы окрашивания кузовов на разных предприятиях неидентичны. Они различаются типом применяемых лакокрасочных материалов (наиболее широко применяются полиак - рилатные, меламиноалкидные, полиуретановые, полиэфиракрилат - ные и другие составы), способом их нанесения (применение роботов и других автоматических средств), использованием разных видов теплового и УФ-отверждения, организацией работы в целом. Неод­нозначны и способы подготовки поверхности. В ряде европейских стран широко применяется операция "холодного цинкования" кузо­вов составом "Zinga" протекторного действия, что значительно по­вышает защитные свойства покрытий.

На отечественных автомобильных заводах материалом верхнего покрытия для легковых автомобилей преимущественно служат жид­кие меламиноалкидные (МЛ-1110) и полиакрилатные (ПЛ-1348) эма­ли. Для получения покрытий с металлическим или перламутровым эффектом применяют полиакрилатный лак (АС-1105Т). Окрашива­ние кабин грузовых автомобилей производят в основном с приме­нением меламиноформальдегидной эмали МЛ-197.

Технологический процесс окрашивания кузовов легкового авто­мобиля включает следующие основные операции:

- подготовка поверхности, включая обезжиривание и кристалли­ческое фосфатирование (осуществляется в струйном агрегате);

-нанесение грунтовочного слоя способом электроосаждения с последующим отверждением при 150-160 °С;

-нанесение базисной эмали автоматическим (или полуавтома­тическим) распылением, отверждение при 130-140 °С.

В случае получения покрытия типа "металлик" последовательно наносят слой базисной эмали и слой лака с одновременным отвер­ждением покрытия при 130 °С (рис. 9.6).

ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯКомплектующие детали ав­томобилей окрашивают по не­сколько упрощенной технологии. На рис. 9.7 указана последова­тельность операций окрашива­ния шасси автомобилей ВАЗ.

Изделия на подвесном кон­вейере поступают в 7-зонный агрегат подготовки поверхности, где подвергаются обезжириванию

Рис. 9.6. Система автомобильного покрытия типа ’’металлик”


,□ П Д Д. Д.Д Д

ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

10 Навсска Съем 9

ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

8

подпись: 8

7

подпись: 7Рис. 9.7. Технологическая схема окрашивания шасси автомобилей ВАЗ:

1 - агрегат струйной подготовки поверхности; 2 - площадка для размещения вспомогательного оборудования агрегата; 3, 8 - сушилка; 4,9- камера охлажде­ния; 5, 6 - камера окрашивания с ванной для окунания и зоной стекания; 7 - ка­мера предварительного нагрева; 10- конвейер

(состав КМ-17), двухкратной промывке питьевой и деминерализован­ной водой. Далее изделия высушивают от влаги при температуре 70- 80 °С, после чего охлаждают обдувкой воздухом. Окрашивание про­водят водоразбавляемой грунтовкой В-МЛ-0275 методом окунания, избыток грунтовки стекает и возвращается в ванну окунания. Сушка грунтовочного слоя производится ступенчато, сначала при 60 °С в течение 5 мин, затем при 155-160 °С. Перед съемом с конвейе­ра изделие охлаждают.

При окрашивании дисков ко лес в основном используются по­рошковые краски. В случае алюминиевых дисков применяется сле­дующая технология:

-подготовка поверхности, включающая обезжиривание и хро- матирование (проводится в струйном агрегате) с последующей про­мывкой и сушкой от воды при 120-130 °С;

- нанесение порошковой грунтовки способом электростатиче­ского распыления с последующим отверждением при 180 °С в тече­ние 15 мин;

-нанесение порошковой краски и отверждение аналогичным образом;

- нанесение порошкового лака и последующее его отверждение.

При окрашивании стальных дисков колес вместо хроматирова-

Ния применяют фосфатирование, а грунтование поверхности прово­дят жидкой водоразбавляемой грунтовкой способом электроосаж­дения.

Разрабатываются новые технологии получения защитных по­крытий на автомобилях. В частности, большого внимания заслужи­вает процесс изготовления кузовов или его элементов из листового

Металла (сталь, сплавы алюминия), предварительно окрашенного способом койл-коатинга. Например, фирма БАББ уже внедрила про­изводство дверных конструкций в автомобилях из листа, окрашен­ного этим способом. Такая технология сокращает технологический процесс производства покрытий и делает защиту более надежной.

Окрашивание мотоциклов, мопедов, велосипедов. По условиям эксплуатации требования в отношении противокоррозионной за­щиты этих видов транспортных средств несколько меньше, чем ав­томобилей. Однако их внешний вид, цвет, декоративное оформление также имеют важное значение.

До недавнего времени эти изделия окрашивали исключительно жидкими лакокрасочными материалами, главным образом мелами - ноформальдегидными и мочевиноформальдегидными с применением соответствующих грунтовок. В настоящее время преобладает исполь­зование порошковых красок, и только в случае особенно дорогих моделей мотоциклов некоторые производители применяют жидкие полиакрилатные или двухупаковочные акрилуретановые эмали.

Типовая схема окрашивания мотоциклов включает следующие операции: подготовка поверхности, нанесение на металлические де­тали порошковой краски, нанесение декоративных рисунков и над­писей.

Подготовка поверхности предусматривает обезжиривание и кри­сталлическое фосфатирование. Нередко для улучшения защитных свойств покрытий применяют грунтование - нанесение водоразбав­ляемой грунтовки, например, способом электроосаждения. Наиболее зрительно важную часть мотоцикла - бензобак, требующую особен­но высокого класса отделки, зачастую окрашивают жидкими лако­красочными материалами, применяя для выравнивания поверхности полиэфирную или эпоксидную шпатлевки. Пластмассовые детали грунтуют токопроводящей грунтовкой и окрашивают порошковой краской способом электростатического распыления.

Примерно аналогичным способом производится окрашивание мопедов, мотороллеров, велосипедов. Учитывая массовое производст­во изделий, окрашивание производится поточным способом на кон­вейерных линиях с полной механизацией и автоматизацией процесса.

Окрашивание вагонов. Железнодорожные и трамвайные ваго­ны - объекты, постоянно эксплуатируемые в атмосферных условиях. Многие десятилетия для их защиты традиционно применяли алкид - ную систему: пентафталевые грунтовки, шпатлевки и эмали (ПФ-115) в основном естественной сушки. В настоящее время находят приме­нение более экологически чистые, ускоренно высыхающие лакокра­сочные материалы, образующие более долговечные покрытия.

Наиболее высокое качество покрытий (до 8 лет эксплуатации) достигается при использовании двухслойных и трехслойных систем покрытий на полиуретановой основе: 1) грунт-шпатлевка - верхнее покрытие и 2) грунтовка - промежуточный слой - верхнее покрытие. При этом находят применение как двухупаковочные, так и одноупа­ковочные (отверждаемые влагой воздуха) полиуретановые составы. Такие системы покрытий применяют в вагоностроении и ремонте во многих европейских странах.

В отечественной промышленности преимущественное примене­ние все еще имеют органорастворимые быстровысыхающие алкид - но-модифицированные материалы (грунтовки ПФ-0244, "Экспресс - Амор", шпатлевки "Кронос-Спринт", эмали "Кронос-ЖД", "Экспресс"), время отверждения которых в естественных условиях не превышает 6 ч. Одновременно все больший интерес с экологической точки зре­ния приобретают воднодисперсионные составы (грунтовки "Уникор - ЖД", "Уретал-шпат", противошумная мастика "Изомаст" и др.). Для нанесения составов применяют способы безвоздушного и комбини­рованного распыления.

Защита металлических изделий строительного назначения

Технологические процессы окрашивания существенно упрощают­ся, переводятся в автоматическое русло, когда защите подвергаются однотипные изделия относительно небольших размеров. На рис. 9.8 приведена схема линии окрашивания таких изделий на примере ра­диаторов из алюминия.

Шсстизонный агрегат

Химическом подготовки

Камера

Пор[ошк

Овои _

* І

Окраски

Трехходовая печь полимеризации

 

Туннель элсктроосаждения

 

О

О

О

Сч1

 

ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Трасса подвесного конвейера

 

Участок разгрузки окрашенных изделий

 

Участок навески

 

60000

 

Рис. 9.8. Схема окрашивания радиаторов

 

ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Технологический процесс включает операции: 1) подготовка по­верхности; 2) грунтование способом электроосаждения; 3) нанесение верхнего покрытия путем электростатического распыления порош­ковой краски.

Подготовка поверхности производится водными составами в струйном шестизонном агрегате (зоны 1-2 - одновременное обезжи­ривание и фосфатирование (Г = 30-40 °С), 3-4 - промывки теплой водой, 5-6 - промывка обессоленной водой). Процесс электроосаж­дения производится в ванне, снабженной системами перемешивания раствора, термостатирования, ультрафильтрации. Изделия после промывки осадка направляются в нагревательное устройство кон­вективного типа, где покрытие отверждается при 150 °С в течение 20 мин. Далее конвейер переносит их в распылительную камеру для нанесения порошковой краски. Ее отверждение производится в той же камере, что и отверждение грунтовки. Промывные воды из агре­гата подготовки поверхности подвергаются очистке, отходы произ­водства - утилизации.

Защита труб

Промышленностью производится большое количество металли­ческих труб разного сортамента. Они различаются размерами (диа­метром, длиной, толщиной стенки), типом металла, назначением. Находят применение трубы для транспортирования газа, нефти, нефтепродуктов, буровые, обсадные, трубы систем орошения, паро­силового хозяйства, холодного и горячего водоснабжения и др. Большинство из них нуждается в соответствующей защите от корро­зии и разрушения.

Особенно надежной должна быть защита труб нефтегазового комплекса, укладываемых в землю, по дну водоемов и морей. Маги­стральные трубопроводы - крайне дорогие сооружения, рассчитан­ные на срок эксплуатации до 30 лет. Поэтому они требуют особенно надежной защиты. Для таких труб комплексно применяют два вида защитных мероприятий: 1) нанесение соответствующих систем ор­ганических или неорганических покрытий и 2) электрохимическую (катодную) защиту. Защитные покрытия, как правило, наносятся не только на наружную, но и на внутреннюю поверхность труб. Для наружной изоляции труб находят применение различные материалы и системы покрытий, а именно, битумные мастики, полимерные ленты (из полиэтилена или поливинилхлорида), жидкие и порошко­вые эпоксидные материалы, полимеры (сэвилен, полиэтилен), нано­симые методами экструзии, а также стеклоэмали.

Для противоррозионной защиты наружной поверхности сталь­ных нефтегазовых труб большого диаметра (610-1420 мм) в завод­ских условиях, как правило, применяют многослойные покрытия.

В США для защиты труб наиболее распространены двухслойные эпоксидные покрытия. При этом на горячую поверхность частично отвержденного эпоксидного грунта наносится слой более эластичной эпоксидной порошковой краски. Общая толщина двухслойного эпок­сидного покрытия - до 0,8-2 мм.

Технологический процесс получения покрытий на отечествен­ных предприятиях включает операции подготовки поверхности и нанесения покрытий.

Подготовка поверхности производится посредством дробемет - ной очистки труб. Применяют два последовательно расположенных дробемета - первый для снятия окалины и ржавчины (круглая дробь), второй - для создания шероховатости поверхности (колотая дробь). Степень очистки поверхности по 1БО 8501-1 не ниже Ба 21/г, шерохо­ватость поверхности = 30-60 мкм.

Нанесение антикоррозионных покрытий производится не позд­нее чем через 2 ч после подготовки поверхности. На нагретую до 190- 220 °С поверхность последовательно наносят способом электроста­тического распыления слой порошковой эпоксидной грунтовки, за­тем экструзионно слой адгезива (привитой сополимер полиэтилена и малеинового ангидрида) и слой верхнего покрытия из полиэтилена или полипропилена. Суммарная толщина трехслойного покрытия 3-5 мм.

Для получения покрытий используются как отечественные (П-ЭП-0305, П-ЭП-0130, П-ЭП-7120У, ОХТЭК-3 трубная), так и им­портные (И^соа! 11-7261, 8а^сЬсоа1е, Согго-Соа!:) порошковые эпок­сидные материалы.

Нанесение полиэтилена в качестве поверхностного слоя по жест­кому эпоксидному слою усиливает демпфирование, повышает стой­кость покрытия к ударным воздействиям и создает дополнительную противокоррозионную защиту.

Нанесение покрытий на внутреннюю поверхность труб пресле­дует две цели:

1) обеспечить защиту металла от коррозионного воздействия ат­мосферы (при транспортировке и укладке труб) и влияния сырых нефтей, особенно сернистых (при эксплуатации);

2) сделать поверхность труб более гладкой, что позволяет умень­шить гидравлическое сопротивление движению транспортируемых веществ и снизить отложение парафина в случае парафинистых нефтей.

В зависимости от требований применяют разные варианты за­щиты внутренней поверхности труб: 1) однослойные покрытия на основе жидких эпоксидных смол (типовой вариант) и 2) двухслой­ные покрытия: жидкий грунтовочный состав - порошковая (или жидкая) эпоксидная краска (усиленный вариант).

Как и наружная поверхность труб, внутренняя подвергается тща­тельной очистке, что достигается дробеметной обработкой. Нанесе­ние жидких материалов осуществляется способом пневмораспыле­ния; порошковую краску наносят на разогретую поверхность струй­ным способом. Грунтовочный состав (преимущественно на основе эпоксидных или фенольных смол), наносимый тонким слоем (20-40 мкм), обеспечивает повышение адгезии и защитных свойств покры­тий в целом.

В зависимости от назначения труб варианты их защиты разнооб­разны. Например, защита наружной и внутренней поверхности труб для транспортирования воды эффективно обеспечивается примене­нием порошков полиамидов (Рильсан и др.), для жидкого топлива - полиуретановых составов, для межоперационной защиты (на период хранения и транспортирования) - воднодисперсионных красок.

Окрашивание мостовых металлоконструкций

Металлоконструкции мостов, путепроводов, пролетных строе­ний - стационарные долговременные сооружения - эксплуатируют­ся в особо неблагоприятных условиях при воздействии атмосферы, постоянной высокой влажности, наличии конденсата, знакоперемен­ных механических нагрузок, что обусловливает необходимость их надежной защиты. Наиболее распространенный вид защиты - при­менение лакокрасочных покрытий. Его эффективность напрямую связана с качеством лакокрасочных материалов и соблюдением тех­нологии окрашивания.

Технологический процесс получения защитных покрытий на ме­таллоконструкциях включает следующие операции: 1) подготовка поверхности; 2) грунтование; 3) нанесение промежуточного и по­крывного слоев покрытий. Промежуточный слой иногда заменяют нанесением дополнительного слоя верхнего покрытия.

Подготовка поверхности осуществляется абразивоструйными ме­тодами. Очищают как исходный металлопрокат, так и готовые ме­таллоконструкции, применяя дробеструйные и дробеметные уста­новки. Степень очистки Ба 2 V2 по 1БО 8501-1. Острые кромки округ­ляют радиусом не менее 2 мм. Очищенные заготовки сразу же грунтуют. Эти операции обычно выполняются в заводских условиях по месту изготовления металлоконструкций.

На строительной площадке собранные конструкции окрашива­ют, предварительно зачищая места сварки и болтовые соединения абразивоструйными методами, а труднодоступные места - ручными.

Для окрашивания применяют различные лакокрасочные мате­риалы естественной сушки отечественного и зарубежного производ­ства: полиуретановые, виниловые, эпоксидные, эпоксидно-винило­вые. Они могут быть одно-, двух - и трехупаковочными. Особенно популярны одноупаковочные составы полиуретанового типа, отвер­ждаемые влагой воздуха. Для усиления противокоррозионного дей­ствия применяют грунтовки, содержащие порошок цинка.

Ниже в качестве примера указаны некоторые системы для окра­шивания мостовых металлических конструкций со сроком службы 15 лет и более.

Система I:

1) эпоксидная грунтовка ЭП-057 "Виникор-цинк" - двухупако­вочная протекторного действия с аминным отвердителем;

2) эпоксидно-виниловая эмаль "Виникор-62" - двухупаковочная с аминным отвердителем.

Система II:

1) полиуретановая грунтовка ’^е^рат^Ри^пк" - цинкнапол - ненная, одноупаковочная, отверждаемая влагой воздуха;

2) полиуретановый состав "1п1егеиге 200Н8" с наполнителем слю­дой, двухупаковочный - промежуточный слой;

3) полиуретановая эмаль "1п1егПпе 990" - материал верхнего по­крытия - двухупаковочный.

Для нанесения материалов преимущественно используют без­воздушное и комбинированное распыление. Общая толщина покры­тий 240-280 мм.

Химия и технология лакокрасочных покрытий

БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ

Большинство лакокрасочных материалов содержат органические растворители и другие огнеопасные и вредные вещества, поэтому при работе с ними приходится применять специальные меры пре­досторожности. Многие органические растворители относятся к легковоспламе­няющимся и горючим …

УТИЛИЗАЦИЯ И ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ

Использование вторичных материальных ресурсов - необходи­мое условие роста экономики, совершенствования производства и уменьшения загрязнения окружающей среды. В окрасочных произ­водствах такими ресурсами могут служить отходы лакокрасочных материалов, осаждающихся в распылительных камерах, …

ЗАЩИТА ВОДНОЙ СРЕДЫ

При получении покрытий образуются разные загрязняющие вод­ную среду стоки. Наибольшее количество сточных вод образуется при подготовке поверхности металлов - щелочном обезжиривании, трав­лении, фосфатировании, оксидировании, пассивировании. Стоки воз­никают также при мокрой …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов шлакоблочного оборудования:

+38 096 992 9559 Инна (вайбер, вацап, телеграм)
Эл. почта: inna@msd.com.ua