1. Общие сведения

Лакокрасочными покрытиями называются пленки, образующиеся на поверхности металла, дерева, штукатурки, стекла и других кон­струкционных материалов в результате нанесения на них жидких лаков, олифы, красок или эмалей.

Лаки и олифы представляют собой чистые пленкообра­зующие вещества; смеси их с пигментами и наполнителями назы­ваются красками и эмалями.

Для приготовления пленкообразователей используются расти­тельные масла, животные жиры, естественные и искусственные смолы.

Одним из важнейших лакокрасочных материалов являются олифы. Натуральные олифы приготовляют из чистых высыхающих масел (льняного, конопляного), полунатураль­ные (экономические) олифы готовят из полувысыхающих расти­тельных масел методом полимеризации, оксидации и вулканиза­ции. Основное назначение их — разведение густотертых красок до малярной вязкости. Искусственные олифы полу­чаются из самого разнообразного сырья. Они совсем не содержат высыхающих масел и применяются только для окрасочных работ внутри помещений.

Лаками называются жидкости, которые при нанесении на по­верхность тонким слоем способны высыхать с образованием тонкой эластичной блестящей пленки.

Различают лаки двух видов: смоляные лаки, высыхание которых происходит за счет испарения растворителя, и масля­ные лаки, отверждение которых идет не столько за счет испа­рения растворителя, сколько главным образом за счет окисления и полимеризации.

Красками называются пригодные для малярных работ разбавленные олифой или лаком пигментные пасты. Можно также сказать, что краски представляют собой дисперсные системы, состоя­щие из нерастворимых красящих веществ — пигментов, перетер­тых на лаках или олифах. Пигменты улучшают атмосферостойкость лаковых пленок и их механическую прочность.

Основными пигментами при покрытии железа являются свинцовые белила, цинковые белила, литопон, свинцовый сурик, железный сурик, сернистый кадмий, киноварь, сажа, ультрамарин и др. Краски делятся на масляные, в которых пленкообразователем слу­жит масло или натуральная олифа, и лаковые или эмалевые, где в состав пленкообразователя входят смолы или эфиры целлюлозы.

Кроме указанных материалов, в малярной технике широко при­меняются грунтовки и шпаклевки.

Г рунтовки представляют собой масляные или лаковые композиции, с соответствующими пигментами, наносимые непосред­ственно на покрываемое изделие для обеспечения сцепления после­дующего покрытия с изделием.

Шпаклевками называются пигментные пасты, изготовлен­ные на различных связующих и предназначенные для устранения неровностей окрашиваемой поверхности.

Для растворения различных лакокрасочных материалов, а также для их разведения до рабочей вязкости применяют олифу, скипидар, спирт, толуол, ксилол, бутанол, уайт-спирит, этилцеллозольв и другие органические жидкости.

2. Классификация лакокрасочных материалов

Из большого количества лакокрасочных материалов, классифи­цируемых обычно по роду пленкообразователя, рассмотрим вкратце ¹ следующие основные группы: битумные, масляные, алкидные, фенол- формальдегидные, виниловые, эпоксидные, материалы, материалы на основе эфиров целлюлозы и кремнийорганические соединения.

Битумные материалы состоят из битумов, асфальтов и каменноугольного пека, растворенных в ксилоле, сольвентнафте или уайт-спирите (лаковый бензин). Лакокрасочной промышлен­ностью выпускаются чистые битумные материалы, а также битумно- масляно-смоляные материалы. Покрытия из первых отличаются хорошей водостойкостью, а покрытия из вторых — повышенной атмосферостойкостью. Битумные лакокрасочные материалы при­меняются для защиты металлических изделий от коррозии (лак № 67, ГССТ 312—43, Кузбасслак, ГССТ В-1709—42) и в качестве грунтовочных покрытий для транспортного оборудования (лак № 177 и краска АЛ-177, ГОСТ 5631—51, эмаль черная 4-1, ГОСТ 2346—43, и эмаль черная 4-2, ГОСТ 2347—43).

Масляные лакокрасочные материалы вклю­чают масляно-канифольные и масляно-глифталевые краски, эмали и лаки. Они отличаются хорошими физико-механическими свойст­вами.

В настоящее время выпуск масляных лаков ограничен ввиду дефицитности сырья (высыхающих растительных масел). Некоторое применение находят лак № 17А (ГОСТ 3862—47), применяемый для временной защиты металлических деталей при складском хранении; лак изоляционный № 302 (ТУ МХП 1355—46), применяемый для по­крытия металлических поверхностей электрооборудования, лак № 331, «Мороз» (ТУ МХП 1045—43) и т. д.

Алкидные (полиэфирные) материалы пред­ставляют собой продукты взаимодействия многоосновных кислот и спиртов. Они являются в настоящее время наиболее распростра­ненным видом лакокрасочных материалов. Особенно широкое приме­нение находят глифталевые и пентафталевые лако­красочные материалы. Первые из них получают модифицирова­нием глифталевых смол различными высыхающими и полувысыхаю- щими маслами, а вторые изготовляются на смоле, получаемой при взаимодействии фталевого ангидрида с пентаэритритом.

Глифталевые эмали применяют для окраски авто­мобилей, автобусов; для окраски сельскохозяйственных машин и всевозможных аппаратов и приборов, эксплуатируемых в закрытых

3. ТЕХНОЛОГИЯ НАНЕСЕНИЯ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ И ПРИМЕНЯЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Технологический процесс нанесения лакокрасочных покрытий состоит из следующих операций:

1. подготовка изделия к окраске;

2. грунтование;

3. шпаклевание;

4. шлифование;

5. окраска;

6. сушка.

Подготовка металллических изделий к окраске преследует цель очистить металл от окалины, ржав­чины, жировых и других загрязнений, чем обеспечивается непосред­ственный контакт между металлом и покрытием. Это достигается обычными методами подготовки, которые были рассмотрены в гл. V и VI.

Г рунтование — нанесение на изделие первого лакокрасоч­ного слоя (грунта), который обеспечивает прочное сцепление после­дующих лакокрасочных слоев с покрываемым материалом. Грунт может наноситься кистью, распылением или окунанием. Лучшим спо­собом является распыление. К грунтам, предъявляются следующие требования: хорошее сцепление с окрашиваемой поверхностью; сов­местимость с лакокрасочными материалами, наносимыми по этому грунту. Кроме того, они должны отличаться по цвету от слоя окраски (для возможности визуального контроля сплошности окраски).

Широкое применение находят также фосфатирующие грунты, представляющие собой суспензии пигментов, растертых на спирто­растворимых смолах, с добавкой фосфорной кислоты. Последние придают грунту высокие антикоррозионные свойства.

Шпаклевка наносится на высушенный грунт с целью вырав­нивания, поверхности изделия.

Нанесение шпаклевки производится с помощью механического или ручного шпателя, а также методом воздушного распыления. При отделке изделий под декоративные покрытия шпаклевание и шли­фование слоя производится многократно: местное шпаклевание (выравнивание отдельных наиболее глубоких неровностей); сплош­ное шпаклевание всей поверхности; выравнивание мелких дефектов (царапин отшкурки) на зашпаклеванной поверхности. Общая толщина слоя шпаклевки не должна превышать 0,5 мм. Эпоксидная шпаклевка может наноситься слоем до 1,5—2 мм.

Шпаклевка, улучшая внешний вид лакокрасочных покрытий, одновременно ухудшает их механическую прочность и защитные свойства. Поэтому там, где это допустимо, следует обходиться без применения шпаклевки. Шпаклевка производится с помощью дере­вянных, резиновых или стальных шпателей.

Шлифование поверхности производится с целью сглажи­вания неровностей слоя шпаклевки или слоев лакокрасочных покры­тий. Шлифование выполняется путем обработки поверхности абра­зивными материалами или шлифовальными шкурками.

В качестве абразивных материалов применяются: пемза, корунд, наждак, карборунд и др. Для шлифования различных лакокрасоч­ных покрытий используются следующие шкурки: тонкие (размер зерен 10—30 мк)—для шлифования нитролаков и нитроэмалей; средние (размер зерен 40—100 мк)—для шлифования масляных лаков; грубые (размер зерен 80—200 мк) — для шлифования шпак­левки. К шлифованию приступают только после полного высыхания поверхности и производят его либо вручную, либо механизированно, с применением пневматических или электрических шлифовальных машин.

Различают сухое и мокрое шлифование. В последнем случае поверхность изделий в процессе работы обильно смачивают водой, "уайт-спиритом или скипидаром и применяют водостойкие шкурки, изготовленные на неразмокаемой бумаге. Сухое шлифование приме­няется для твердых и хрупких покрытий (тощие лаки и краски, шпаклевка), а мокрому шлифованию обычно подвергают масляно­лаковые, глифталевые и другие покрытия.

Окраска загрунтованных, зашпаклеванных и отшлифован­ных изделий производится последовательно наносимыми слоями лакокрасочного покрытия. Последующий слой может наноситься только после полного высыхания предыдущего.

Окраска изделий может выполняться кистью, окунанием или обливанием, воздушным распылением (пульверизацией) или рас­пылением в электростатическом поле, накаткой краски вальцами и др.

Окраска кистью не требует специального оборудования и сложных приспособлений, отличается простотой, применима для изделий любого размера. Недостатком метода является большая трудоемкость и низкая производительность. Окраска кистью непри­менима для нанесения быстросохнущих и плохо растушевываю­щихся лакокрасочных материалов.

Кисти и щетки, употребляемые для нанесения лакокрасочных покрытий, различаются по форме, величине, качеству и длине волоса и щетины. Для густых красок обычно используют кисти с короткой щетиной, а для жидких материалов — кисти с длинной щетиной. Внешний вид наиболее часто применяемых кистей приведен на фиг. 141. Для лучшей сохранности кистей их после работы сле­дует промывать растворителем и теплой водой с мылом и хранить в специальном сосуде с водой (фиг. 142).

Окраска окунанием и обливанием пригодна, для покрытия изделий обтекаемой формы и больших размеров. Метод отличается простотой и высокой производительностью.

Он особенно рекомендуется в конвейерных установках, где процесс окраски сочетается с процессом последующей сушки окрашенных изделий.

Участок конвейерной установки с ванной для окраски показан на фиг. 143. Как видно из фигуры, изделия подвешиваются к роликам, движущимся по монорельсу. Над ванной монорельс изогнут вниз, благодаря чему детали погружаются в ванну и затем выходят из нее.

Недостатком метода является необходимость установки больших ванн для крупногабаритных изделий, а также подтеки краски и неравномерность толщины получающейся пленки. Важное значение имеет способ подвески изделий. На фиг. 144 изображены правильные (1,3) и неправильные (2, 4) способы подвески предметов различной формы.

Для покрытия объектов с боль­шими поверхностями вместо оку­нания может применяться окраска обливанием. Простейшим оборудо­ванием для этого метода является ванна, закрываемая сеткой, на которой устанавливают изделия, предназначенные для ркраски.

Краска подается по шлангу из рас­положенного на некоторой высоте бачка. Излишняя краска стекает в ванну, откуда насосом накачивается обратно в бак.

Недостатком этого способа окраски является необходимость частой очистки обливающих аппаратов и камер.

Окраска воздушным распылением (пульве­ризацией) заключается в том, что лакокрасочный материал рас­пыляется под действием струи воздуха на мельчайшие частины, ко­торые с большой скоростью направляются на покрываемую поверх­ность.

Распыление производится сжатым воздухом (3—8 ат) с помощью специальных пульверизаторов. Этот метод окраски применим для покрытия изделий любой формы и отличается высокой производи­тельностью труда. Он обеспечивает высокое качество покрытия. Недостатком метода является повышенный расход краски и рас­творителя, в более или менее значительных количествах распыляе­мых в воздух, а также и необходимость устройства распылительных камер. Одним из распространенных типов краскораспылителей яв­ляется пистолет-распылитель КР (фиг. 145). Подача краски в рас­пылитель может осуществляться самотеком — из прикреплен­ного сверху стаканчика или с подсасыванием — из прикрепленного снизу стаканчика и от красконагнетательного бачка. Большое

е'оя

Ю ^й>* то _ ес

* = з I г^м

со 3* ?

се ^ •- X О а н

^ ^к 2 а

«3^ ° о.»

Ч л

ж Ч

?§а

5*1

<и =Г

п « о ³³ с * к ° «

¹

^“й -то *

"2" ^ м

§ 2 ч

о* ⁴ •к . м . 3 I О к

КЗ С

Е Д 1) н л с Ч Л со а 1>

я >* Л^агС

5 3 ² I

н -а с ¹ к * о ^

2 3* то ^

к «

2-1 X С ^то *я

I в*

_« ¹ си

»о 3

и

Й °** 5 Ч Я С 2 « *

о I^й! © *. в

г Г

^н * к

** ^я о ³ ?, « К Й к

^/’^МЛ^\АЛ/ЖАЛД»'\АА/1Щ/ 8

мм 42

М М I 1 42

I I 42

г Г 427

распространение нашел также пистолет-распылитель типа 0-31А (фиг. 146); конструкция распылительной головки этого пистолета позволяет снизить туманообразование, а следовательно, уменьшить потери краски. Однако этот распылитель требует большего расхода воздуха. Наиболее современным является бестуманный пистолет- распылитель типа БТО-Зм (фиг. 147). Образование тумана при работе этим пистолетом устраняется путем создания воздушной завесы, обволакивающей струю краски, а также за счет применения низкого давления (1—1,5 ат) воздуха для распыления краски.

Фиг. 151. Схема окраски на вальцах.

Окраска с воздушным распылением обычно производится в спе­циальных распылительных камерах, снабженных вентиляционными устройствами; различают камеры тупико­вые (фиг. 148) и проходные (фиг. 149); последние обычно применяются в конвейер­ных установках.

Окраска распылением в электростатическом поле производится следующим образом. Окра­шиваемый предмет заряжают одним зна­ком заряда, а частицы распыляемой крас­ки •—другим. Благодаря этому частицы краски равномерно покрывают поверх­ность изделий и, что очень важно, дости­гается практически полное использование краски. Важными преимуществами метода являются также отсут­ствие красочного тумана, высокая производительность труда и воз­можность полной механизации процесса окраски.

Благодаря этим преимуществам данный метод рекомендуется для окрашивания изделий массового производства. Схема уста­новки для окраски в электростатическом поле показана на фиг. 150.

Недостатками данного способа окраски являются трудности, связанные с покрытием внутренних поверхностей изделий сложного профиля, и сложность самой установки.

Окраска на вальцах применяется для покрытия пло­ских предметов, например листового железа, досок, фанеры и т. п. Сущность процесса заключается в том, что лакокрасочный мате­риал предварительно наносится на валик, который прокатывается затем по плоской поверхности, окрашивая ее.

Схема окраски на вальцах показана на фиг. 151. Окрашиваемый предмет /, перемещаемый на роликах 6, входит в соприкоснове­ние с поверхностью рабочего валика 2, на который непрерывно подается краска из ванны 5 при помощи двух промежуточных вали­ков 3 и 4. Данным способом можно окрашивать изделия либо с одной, либо с двух сторон. Окрашивание на вальцах целесообразно объединить с непрерывно действующими сушильными установками. Транспортировка окрашенного изделия осуществляется конвейерами.

Важным фактором, обусловливающим нормальный ход техноло­гического процесса окраски, является вязкость применяемого лакокрасочного материала.

Вязкость зависит как от природы материала, так и от способа его нанесения. Поэтому перед использованием лакокрасочные мате­риалы доводятся до рабочей вязкости соответствующими раствори­телями и разбавителями. Данные о них приведены в табл. 142.

Лакокрасочный материал

Растворители и разбавители

Эмали и лаки глифталевке Эмали и лаки пентафталевые Эмали масляные Эмали «муар» Эмали мочевиноформальдегидные и меламиноформальдегидные Эмали перхлорвиниловые Эмали меламиноалкидные Нитроэмали, нитролаки и нитрошпак­левка Масляные лаки Битумные и масляно-битумные лаки Масляные краски Грунт АЛГ-1 Грунты № 138, ФЛ-03 (К, Ж, КК) ФЛ-013, шпаклевки ЛШ-1 и ЛШ-2 Эпоксидные грунты, лаки и эмали Поливинилбутиральные эмали Полистирольные краски Кремнийорганические лаки и эмали Акриловые лаки и эмали Нитроэмали НК.0

Ксилол + уайт-спирит Ксилол, толуол, сольвент, уайт- спирит Уайт-спирит Уайт-спирит, ксилол Ксилол + бутанол (1 : 1) Разжижители Р-4 и Р-5 Уайт-спирит -|- бутанол (9 : 1) Растворители № 646 и № 647; разбавитель РДВ Уайт-спирит, скипидар Уайт-спирит, ксилол, толуол Уайт-спирит, олифа, скипидар Скипидар, уайт-спирит Ксилол, ксилол + уайт-спирит (1 : 1) Ксилол + этилцеллозольв + аце­тон (4:3:3) Этиловый спирт + этилцеллозольв (1 : 1) Ксилол, скипидар Толуол, скипидар, этилцеллозольв Уайт-спирит + ксилол (4 : 1) Растворители № 649 и № 646

Таблица 142

Растворители и разбавители для разведения различных лакокрасочных материалов

Фактический расход лакокрасочного материала зависит от техни­ческих условий на нанесение покрытия, от метода окраски и многих других факторов. Некоторые ориентировочные данные по расходу отдельных лакокрасочных материалов и растворителей приведены в табл. 143.

Таблица 143

Ориентировочные данные по расходу лакокрасочных материалов (при окраске одним слоем)

Наименование материалов	Метод нанесения	Расход материала в Г/м‘
Грунт 138	Кистью	60—100
	Распылением	80—120
Грунты АЛГ-1 и АЛ Г-5	Кистью	45—80
	Распылением	60—100
Шпаклевки	Шпателем	130—300
Лаки масляные светлые	Кистью	100—120
	Распылением	120—140
Лаки и эмали масляные черные	Кистью	45—90
	Распылением	60—90
Эмали глифталевые разных цветов	Кистью	60—130
	Распылением	75—160
Нитроэмали разных цветов	Распылением	120—200
	Кистью	75—180
Растворители для разведения масля­	—	5—10%
ных красок и эмалей		от веса краски
Растворители для нитроэмалей		100—120% от веса эмали
Сушка окрашенных	изделий	является одной

из важных операций технологического процесса; невысохшие слои грунта, шпаклевки или предыдущего слоя краски часто служат причиной быстрого разрушения всего лакокрасочного покрытия.

Для эфирцеллюлозных лакокрасочных материалов процесс сушки завершается в основном после полного испарения растворителя. Для масляных же материалов этот процесс является лишь частью сушки, на которую затрачивается только 10—20% времени, необхо­димого для полного просушивания покрытия. Остальные 80—90% времени затрачивается на течение процессов окисления, конденсации и полимеризации нанесенного покрытия.

Окончательным результатом сушки является образование твер­дой пленки, обладающей защитными свойствами.

Процесс высыхания большинства лакокрасочных материалов при обычной температуре занимает от нескольких часов до несколь­ких суток. Поэтому в весьма широких масштабах применяется искус­ственная сушка лакокрасочных покрытий, проводимая при темпера­турах 50—200°. Масляные краски и лаки сушат при температурах 110—120°; глифталевые эмали и лаки — при 80'—150°; эма/и светлых оттенков при 70—75°; эмали на мочевиноформальдегидных смолах допускают нагрев до 100—130°; кремнийорганические и асфальтовые лаки и эмали сушат при температуре до 180° и т. д.

Сушильные устройства по конструкции весьма разнообразны, но по принципу действия их можно разделить на следующие основные

классы: конвекционные, с обогреванием окрашенных изделий горючим воздухом; терморадиационные (отражательные), с обогреванием теп­ловой радиацией; индукционные, с нагреванием индукционными токами.

Конвекционные сушильные установки наиболее распространены. Они бывают камерные (тупиковые) перио­дического действия или туннельные (проходные) непрерывного

Фиг. 152. Панель терморадиа­ционного излучения с газовым обогревом:

действия. Сушка лакокрасочных покры­тий в них осуществляется горячим воз­духом.

Сушка изделий горячим воздухом в конвекционных сушилках происходит довольно медленно. Это объясняется, во-первых, малой теплопроводностью воздуха, во-вторых, тем, что образую­щаяся при данном методе сушки поверх­ностная пленка, препятствуя улетучи­ванию растворителя, удлиняет сушку покрытия.

1 — излучатель; 2 — рефлектор; 8— изоляция; 4— газовая горелка.

Работа терморадиацион­ных (отражательных) сушильных уста­новок основана на поглощении окра­шенной поверхностью и отчасти лако­красочной пленкой тепловых лучей на­гретого тела. Поскольку передача тепла слою покрытия при данном Способе сушки происходит в основном от поверхности изделия, нагреваемой за счет тепловой радиации, то образование твердой лакокрасочной пленки начинается на границе металл — покрытие и постепенно рас­пространяется к внешней поверхности покрытия. Это обеспечивает быстрое высыхание лакокрасочного слоя и превращение его в твер­дую пленку.

Терморадиационные сушильные устройства строят в виде щито­вых конструкций, на лицевой (обращенной к покрытию) стороне которых монтируют лампы инфракрасного излучения или панели темного излучения (керамические, стальные или чугунные плиты, нагреваемые газом или электричеством; фиг. 152). Ламповые излу­чатели в настоящее время находят ограниченное применение, так как они менее практичны и менее экономичны, чем панели темного излучения.

По конструкции терморадиационные сушильные установки делятся на стационарные, передвижные, периодического и непрерыв­ного действия. Общий вид передвижной рефлекторной портальной установки для сушки железнодорожных вагонов приведен на фиг. 153.

Принцип действия индукционных сушильных установок состоит в нагревании окрашенных изделий индук-

Фиг. 153. Рефлекторная передвижная сушилка желез­нодорожных вагонов.

Фиг. 154. Индукционная сушильная камера для эмалированных автомо­бильных деталей (а) и схема включения аппаратуры установки для индук­ционной сушки (б):

I — пусковой реостат; 2 — реостат возбуждения; 3 — генератор; 4 — индукцион­ные катушки; 5 — конденсатор; 6 — шунтовый электродвигатель.

1 — сопла; 2 — кабина; 3 — корзина; 4 — насос; 5 — резервуар для моющего раствора; 6 — змеевик.

I — анодная штанга; 2 — катодная штанга; 3 — поперечная анодная штанга; 4 — по­перечная катодная штанга; 5 — корпус ванны; 6 — фланец; 7 — резиновая проклад­ка; 8— изолятор опорный; 9 — змеевик; 10 - текстолитовый изолятор под штанги;

2. — токоподводящая анодная штанга; 12 — токоподводящая катодная штанга; 13 — стальная прокладка; 14— скоба; 15 — бортовой отсос; 16 — деревянный

брусок.

1. Каковы преимущества кислого раствора для оксидирования ста­ли по сравнению с щелочным?

2. Какие меры предосторожности надо соблюдать при корректиро­вании ванны щелочного оксиди­рования стали?

3. Каковы важнейшие свойства ок­сидных пленок на алюминии при анодном оксидировании в раство­рах серной кислоты, щавелевой, ортофосфорной и хромовой?

4. В каких случаях применяется хи­мическое оксидирование алюми­ниевых сплавов?

Компоненты и режим работы

¹ Автор — дипломированный химик Г. Ольснер, Берлин.

1 Люкс — единица освещенности, равная освещенности, получаемой от ис­точника света в 1 международную свечу на поверхности, расположенной пер­пендикулярно к лучу и находящейся от источника света на расстоянии 1 м.

1

1 Более детальные сведения о лакокрасочных материалах, выпускаемых нашей промышленностью, можно найти в книгах Б. В. Любимов «Специальные лакокра­сочные материалы в машиностроении», Машгиз, 1959 и А. Я. Дринберг и др. «Техно­логия пленкообразующих веществ», Госхимиздат, 1955.

1 ° ⁴

1. 2 2

•ч М Е

9*