Лакокрасочные материалы и их характеристика, оборудование и инструмент

Основные компоненты лакокрасочных материалов — это плен­кообразующие, пигменты, растворители. Лакокрасочные материа­лы состоят из многих компонентов, важнейшими из которых яв­ляются пленкообразующие, пигменты, растворители.

В качестве пленкообразующих используют преимущественно син­тетические (искусственные) смолы, растительные масла, битумы, эфиры и др. Они служат для образования пленки с достаточной адгезией и необходимыми служебными свойствами, важнейшим из которых является сопротивляемость воздействию климатичес­ких факторов (температура, влажность и др.).

Пигменты — это цветные порошкообразные вещества, не ра­створяющиеся в растворителях и образовывающие с пленкообра­зующими защитные или декоративно-защитные покрытия. Служат для придания покрытию необходимого цвета. В качестве пигментов используют оксиды или соли металла (охру, железный сурик, уль­трамарин, цинковые и титановые белила), металлические порош­ки (цинковую пыль, алюминиевую пудру), графит, сажу, а также некоторые органические вещества.

Растворители — летучие жидкости, способные растворять плен­кообразующие. Служат для придания лакокрасочным покрытиям необходимой вязкости, растекаемости, улучшения адгезии.

Для улучшения служебных и технологических свойства лако­красочных покрытий могут вводить компоненты — наполнители, сиккативы, инициаторы, пластификаторы, отвердители, катали­заторы, ускорители полимеризации, добавки для улучшения сма­чиваемости и растекаемости и т.д.

В ремонтном производстве, как и в машиностроении, приме­няют как основные виды лакокрасочных материалов: грунтовки, Шпатлевки, краски и эмали, так и вспомогательные — раствори­тели, разбавители, смывки и др.

В зависимости от основных пленкообразующих, входящих в их сос­тав, все лакокрасочные материалы разделены на следующие группы:

1. Определяет название материала полным словом: грунтовка, шпатлевка, эмаль и т. п.

2. Обозначает буквами состав пленкообразующего вещества: НЦ — нитроцеллюлозные, МЛ — меламиноалкидные, ГФ — глифталевые, ФЛ — фенольные, ЭП — эпоксидные, БТ — битумные, МА — масляные густотертые (готовые к употреблению) и др.

3. Устанавливает основное назначение материала (обознача­ется через тире цифрами): 1 — атмосферостойкий, 4 — водо­стойкий, 6 — маслобензостойкий, 7 — химически стойкий, 8 — термостойкий, 9 — электроизоляционный и др. Для грунтовок после буквенного индекса через тире ставят «0», а для шпатле­вок — «00».

4. Указывает порядковый номер, присвоенный данному мате­риалу из одной, двух или трех цифр.

5. Указывает полным словом цвет материала (голубой, синий, белый и т.п.).

Для лакокрасочных материалов, которые не содержат в своем составе органических растворителей (водоразбавляемые, порош­ковые, водоэмульсионные), после наименования лакокрасочно­го материала ставят буквенный индекс: П — краска порошковая; В — краска водоразбавляемая; Э — краска водоэмульсионная; Б — лак, не содержащий активного растворителя.

Грунтовки — это пигментированные растворы пленкообразую­щих веществ в органических растворителях. Грунтовки применяют в качестве первого слоя, обеспечивающего прочное сцепление их с поверхностью окрашиваемого металла и с последующими слоя­ми лакокрасочных покрытий. Грунтовки обладают повышенной сцеплямостью (адгезией). Их наносят распылением, кистью, оку­нанием, электрораспылением и электроосаждением. Толщина грун­товочного слоя 15 ...20 мкм. Грунтовки бывают:

с инертными пигментами (ГФ-021, ФЛ-03К и др.). Они не за­щищают поверхность металла от коррозии, но механически пре­пятствуют проникновению влаги к поверхности;

пассивирующие (ГФ-017, ГФ-031 и др.) содержат хроматы ме­таллов или другие пигменты, которые взаимодействуют с влагой и пассивируют металл. Эти грунтовки используют для защиты днища и крыльев и наносят только кистью;

фосфатирующие (ВЛ-02, ВЛ-08, ВЛ-023 и др.) обладают хоро­шей адгезией по отношению к черным и цветным металлам. При их нанесении на поверхности металла образуется противокорро­зионная фосфатная пленка;

протекторные (ПС-1, ЭП-057 и др.) обеспечивают длительное время электрохимическую защиту металла в жестких коррозион­ных условиях;

преобразователи ржавчины (Э-ВА-01, Э-ВА-0112 и др.) исполь­зуют для подготовки корродированной поверхности под окраску без удаления продуктов коррозии.

Шпатлевки (НЦ-007, НЦ-008, НЦ-009, ПФ-002, МС-006, ^11-0010, ЭП-0020) — это густые пасты, состоящие из пленкооб­разующего вещества, наполнителей и пигментов. Шпатлевки пред­назначены для устранения неровностей и исправления на поверх­ности изделий разных дефектов: вмятин, раковин, царапин и др. Большое количество пигментов и наполнителей, содержащихся в шпатлевках, придают им хорошую шлифуемость, но ухудшают их защитные свойства, эластичность и устойчивость к вибрации. По­этому шпатлевки нельзя наносить толстыми слоями. Адгезия шпат­левок к металлу хуже, чем у грунтовок, их наносят на предвари­тельно загрунтованные поверхности.

Эмали (МЛ-12, МЛ-197, МЛ-1110 и др.) — это пигментиро­ванные лаки, наносимые в основном по грунтовке или шпатлевке. Эмали применяют для защиты изделий от коррозии и придания им декоративного вида. При окраске кузовов автомобилей приме­няют синтетические, меламиноалкидные и нитроцеллюлозные эмали. Меламиноалкидные эмали придают после сушки покрытию глянец, высокую атмосферостойкость, эластичность и твердость, стойкость к изменению температур от —40 до +60°С, высокую стойкость к воздействию воды, топлив и масел. Покрытия из нит­роэмалей относительно стойкие к воздействию минеральных ма­сел, бензина, имеют стойкость к изменению температур от —40 до + 60°С, а также слабых щелочных растворов; длительное воздей­ствие воды приводит к отслаиванию покрытия

Краски представляют собой пасты, состоящие из пигментов или смеси пигментов и наполнителей, замешанных на олифе или спе­циально подготовленных растительных маслах. Краски бывают жидкотертые (готовые к употреблению) и густотертые. Густотер­тые краски разводят олифой, глифталевыми или пентафталевыми лаками до нужной вязкости. Краски применяют для зашиты изде­лий от коррозии и придания им декоративного вида. Покрытия на основе красок менее стойки к воздействию атмосферных условий, чем покрытия на основе многих синтетических эмалей, поэтому краски в ремонтном производстве применяют ограниченно.

Растворители и разбавители (Уайт-спирит, Сольвент, Р-40, РФГ-1 и др.) применяют для придания лакокрасочным материа­лам необходимой рабочей вязкости. Это однокомпонентные орга­нические летучие и бесцветные жидкости или их смеси в различ­ном сочетании компонентов. При смешивании с лакокрасочными материалами растворители не должны вызывать коагуляции (свер­тывания) пленкообразователя, расслаивания и помутнения раство­ра. Состав растворителей подбирают таким, чтобы обеспечить оп­тимальные условия для высыхания лакокрасочного материала и плотность нанесенной пленки.

Смывки (СД, АФТ-1, СП-6 и др.) используют для снятия ла­кокрасочного покрытия. Они представляют собой смеси различ­ных растворителей. При их воздействии покрытие разбухает, вспучивается и отстает от металла. Иногда смывки могут быть заменены обычными растворителями. Наибольшее распространение по­лучили смывки на основе органических растворителей.

Инструменты для окраски и шпатлевания. Кисти — инструмен­ты, с помощью которых получают защитно-декоративные лако­красочные покрытия. Окраска кистями зависит от правильного выбора размера и типа кисти. Лучшими кистями для окрасочных работ являются кисти, изготовленные из свиной щетины. Щети­на очень упруга, износостойка и мало сминается, что позволяет нажимать на кисть, не деформируя ее. В щетинные кисти более низкого сорта добавляют 15...20% конского волоса. Капроновые кисти по своим качествам близки к щетинным. Для изготовления волосяных кистей используют барсучий и хорьковый волос. Из выпускаемых промышленностью кистей в ремонтном производ­стве получили распространение кисти-ручники (круглые и плос­кие, для окраски различных поверхностей) и филеночные кисти (небольшого размера, плоские или круглые, для окраски труд­нодоступных мест).

Шпатели предназначены для нанесения и выравнивания шпат­левок при устранении на поверхности изделия небольших вмятин и глубоких царапин. Они представляют собой тонкие упругие пла­стинки из стали, пластмассы и различных пород дерева (бук, ясень_: береза), а на криволинейные поверхности — куском листовой ре­зины. Рабочая кромка шпателя должна быть чистой, ровной и глад­кой, без щербин и царапин.

Рис. 17.1. Схема установки пневматического распыления: 1 — шланг; 2 — краскораспылитель; 3,4 — шлан­ги; 5 — маслоотделитель; 6 — бак

Оборудование для нанесения покрытий пневматическим распыле­нием. Лакокрасочные материалы наносят различными методами, однако основным промышленным методом является пневмати­ческое (воздушное) распыление. Этим методом нано­сят примерно 70 % производимых лакокрасочных материалов, он позволяет наносить на поверхность равномерные слои грунтовки и эмали, Этим способом можно получить высококачественные покрытия на больших поверхностях.

Недостаток мето­да — образование кра­сочного тумана, что ухудшает санитарно-гигиенические условия труда; необходимость интенсивного отса­сывания загрязненного воздуха; большие поте­ри лакокрасочного ма­териала (от 30 до 60 %) в зависимости от раз­меров и конфигурации деталей; повышенный расход растворителей для доведения лакок­расочных материалов до рабочей вязкости. Воздушное распыление лакокрасочных материалов осуществляют краскораспылительными устройствами. Сжатый воздух с давлением 0,4...0,7 МПа подво­дится к ним от общей заводской сети или компрессора.

Рис. 17.2. Краскораспылитель КРУ-1: 1 — воздушная головка; 2 — распределите­ли воздуха; 3, 18 — штуцера; 4 — бачок для краски; 5 — корпус; 6 — седло клапа­на; 7 — пружина; 8 — винт для регулиро­вания расхода лакокрасочного материала; 9 — шарик; 10 — штуцер для подачи воз­духа; 11, 16 — уплотнения; 12 — шток; 13 — курок пусковой; 14— шток; /5—игла запорная; 17' — заглушка; 19 — краскопровод; 20 — гайка накидная; 21 — сопло

Установка (рис. 17.1) работает следующим образом. В маслоот­делитель 5 подается сжатый воздух для очистки его от воды и масла. Очищенный сжатый воздух по шлангу 3 поступает в краскораспы­литель 2 и одновременно по шлангу 4 через редуктор давления в красконагнетательный бак 6. Под давлением сжатого воздуха лако­красочный материал по шлангу 1 поступает к краскораспылителю. В некоторых случаях (при значительном расходе лакокрасочных ма­териалов) краскораспылитель подсоединяют непосредственно к трубе центральной системы подачи грунтовок и эмалей через редуктор понижения давления. В этом случае необходимость в красконагнетательном ба­ке 6 отпадает. Если расход лакококрасочного материа­ла небольшой, то он пода­ется самотеком из стакана, расположенного на корпусе краскораспылителя.

Краскораспылители. Для нанесения лакокрасочного материала используют крас­кораспылители различных конструкций. Несмотря на большое разнообразие кон­струкций краскораспылите­лей, принцип действия их одинаков. Основными дета­лями краскораспылителя (рис. 17.2) являются корпус, I сопло выхода лакокрасоч­ного материала, распыли­тельная головка, игла, ку­рок, механизмы для регули­рования лакокрасочного материала и воздуха. В авто­ремонтном производстве ис­пользуются краскораспыли­тели с внешним смешени­ем (КРУ- 1.КР-10, КР-10-1, КР-20, КР-30, С-765 ЗИЛ). Правила нанесения покры­тий краскораспылителем:

Рис. 17.3. Распределение толщины лакокрасочного покрытия по шири­не струи: а — 20 мм; b— 10 мм; с — 35 мм; d — 70 мм

его необходимо перемещать параллельно окрашиваемой поверхности на расстоянии 25... 30 см от нее (рис. 17.3). Если это расстояние будет превы­шать указанные значения, то часть лакокрасочного матери­ала не будет попадать на окра­шиваемую поверхность, что приведет к увеличению его по­терь и снижению производи­тельности труда, а покрытие будет получаться матовым. Если же краскораспылитель держать слишком близко, то лакокра­сочный материал будет сби­ваться наносимой струей, а на окрашиваемой поверхности бу­дут образовываться морщины и подтеки;

скорость перемещения крас­кораспылителя 30...40 см/с;

угол колебания краскорас­пылителя в горизонтальной и вертикальной плоскостях отно­сительно перпендикуляра к ок­рашиваемой поверхности не должен превышать 5... 10°;

покрытие наносят параллельными полосами, перекрывая их края на 40... 60 мм для компенсации слабоокрашенньгх мест. Первый слой лакокрасочного материала на­носят горизонтальными полосами, а второй — вертикальными;

необходимо следить за правильным соотношением расхода воз­духа и краски, потому что при недостатке воздуха из краскорас­пылителя выбрасываются крупные брызги, а при недостатке крас­ки получается пульсирующая прерывающаяся струя;

уменьшать число слоев эмали за счет увеличения их толщины недопустимо, так как это ведет к снижению механических показа­телей пленки, образованию на ней морщин и подтеков.

Установки для безвоздушного распыления. Распыление осуществ­ляется под действием высокого давления (до 250 • 10⁵ Па) на крас­ку, которая, вытекая из сопла с большой скоростью, дробится на мелкие капли в результате резкого увеличения испарения раство­рителей (снижения давления), сопровождающегося значительным увеличением объема. Факел краски четко очерчен и защищен от окружающей среды оболочкой паров растворителей и тем самым предотвращает рассеивание ее частиц.

Преимущества способа перед окрашиванием краскораспы­лителями обычного типа: сокращается расход лакокрасочного ма­териала на 20 % из-за уменьшения расхода на туманообразование; экономятся растворители на разбавление материалов за счет при­менения более вязких лакокрасочных материалов; улучшаются ус­ловия труда (меньшее туманообразование).

Безвоздушное распыление наиболее эффективно при окраши­вании средних и особенно крупных изделий, имеющих сплошную плоскую или объемную обтекаемую форму с плавной кривизной. Этим способом можно наносить лакокрасочные материалы на ос­нове различных пленкообразующих и получать покрытия толщи­ной до 25... 30 мкм за одну технологическую операцию. При нане­сении методом безвоздушного распыления подогретых красок об­разующиеся покрытия имеют лучший внешний вид, чем без подогрева, однако использование таких установок более сложно.

Установки безвоздушного распыления лакокрасочных материа­лов выпускаются нескольких типов с подогревом («Луч-2» и др.) и без подогрева («Виза-1», «Радуга-0,63» и др.).

Рис. 17.4. Установка «Виза-1»: 1 — поршневой насос; 2 — пнев­мопривод; 3 — трехходовый кран; 4 — двигатель; 5 — ротационный двигатель; 6 — клапан; 7 — шланг; 8 — сосуд для материала

В установке «Виза-1» (рис. 17.4) на крышке бака закреплен дви­гатель 4, соединенный с поршневым насосом 1 высокого давле­ния. На выходе в поршневой насос установлен фильтр грубой очистки. На крышке бака также за­креплен ротационный двигатель 5, связанный с мешалкой и обеспечи­вающий ее вращение. Сжатый воздух подается к двигателю по шлангу че­рез воздухораспределитель с краном.

Насос снабжен мультипликатором двойного действия, преобразующим давление поступающего воздуха 0,4...0,7 МПа в высокое давление на лакокрасочный материал 9... 16 МПа.

При нажатии на пусковой крючок краскораспылителя сжатый воздух из магистрали через регулятор давления, трехходовой воздушный кран 3 по­ступает в пневмопривод 2 цилиндра двигателя и с помощью механизма переключения перепускных и вых­лопных клапанов вызывает движение штока поршня и насоса; насос за­сасывает из бака лакокрасочный ма­териал и под высоким давлением по­дает его по шлангу к краскораспы­лители. При освобождении пускового крючка поршень останавливается и распыление прекращается.

Установки для окрашивания в электростатическом поле. Для элек­троокрашивания применяют несколько типов распылителей. От спо­соба распыления их делят на электростатические, электромехани­ческие, пневматические и безвоздушные. Окраска в электричес­ком поле совершенствуется путем комбинирования этого способа с пневмо- и безвоздушным распылением. Установка ручного элек­троокрашивания состоит из пистолета-распылителя, дозирующе­го устройства (например, красконагнетательного бака), источни­ка высокого напряжения, кабеля для подвода высокого напряже­ния к пистолету-распылителю, шлангов для лакокрасочного материала и воздуха. Чтобы получить почти 100%-ное осаждение лакокрасочного материала на окрашиваемой поверхности кузова, высокое напряжение подводится непосредственно к краске, и она распыляется без помощи сжатого воздуха.

Электростатические распылители («Ореол-5М») имеют насос для подачи лакокрасочного материала, источник высо­кого напряжения и устройство для регулирования подачи краски. При перемещении краскораспылителя относительно заземленно­го изделия создается электрическое поле. Под действием сил элек­трического поля лакокрасочный материал на коронирующей кром­ке получает заряд, дробится на мельчайшие частицы и осаждается на поверхности изделия. Время окраски 1 м² поверхности изделия этим распылителем составляет 1... 1,5 мин.

Электромеханические распылители чашечного типа (ЭР-1М) имеют наибольшее применение при электроокрашива­нии. В этих установках распыление лакокрасочного материала осу­ществляется под действием электростатических и механических (центробежных) сил. Распыляющим устройством являются коронирующие насадки различной формы (чаши, грибки или диски) диаметром 50... 150 мм, которые приводятся во вращение с часто­той 1200... 1400 мин^-1 от электромеханического привода. Лакокра­сочный материал подается по специальному каналу внутрь чаши или по специальному трубопроводу сбоку от нее и под действием центробежной силы тонким слоем растекается по ее краям. Высо­кое напряжение (80... 120 кВ) подводится к головке распылителя и передается на коронирующую кромку чаши по насадке. Под дей­ствием электрического поля коронного заряда краска распыляется, и ее мелкие частицы устремляются к окрашиваемой поверхности изделия. Производительность электромеханического распылителя зависит от диаметра чаши и составляет, например, для распыли­теля ЭР-1М — 25... 100 г/мин (по массе) или 50...200 м²/ч (по поверхности окраски).

Пневмоэлектростатические (электровоздушные) уст­ройства создают более направленное перемещение красочной пыли лакокрасочного материала, чем электромеханические, и тем са­мым позволяют лучше прокрашивать углубления в изделиях. Рас­пыление красок в них осуществляется с помощью струи сжатого воздуха под давлением 0,4...0,5 МПа. Подача таких распылителей составляет 30...250 г/мин.

При пневматическом распылении в электрическом поле (УЭРЦ-5) возможны некоторые потери краски, поскольку крас­кораспылитель расположен на некотором расстоянии от корони­рующей зоны и не вся распыляемая краска доходит до нее. Часть краски, не получившая электрический заряд от краскораспыли­теля к поверхности изделия, теряется. Конструкция распылите­лей и процесс предварительной зарядки частиц исключают искрообразование даже при соприкосновении металлического из­делия с распылительной головкой устройства.