«Лакокрасочные покрытия»

покрытия, которые образуются в результате плёнкообразования (высыхания) лакокрасочных материалов (См. Лакокрасочные материалы), нанесённых на поверхность изделий. Основное назначение Л. п. — защита материалов от разрушения (например, металлов — от коррозии (См. Коррозия), дерева — от гниения) и декоративная отделка изделий (см. также Защитные лакокрасочные покрытия, Декоративные лакокрасочные покрытия, Отделка древесины, Малярные работы). Существуют также Л. п. специального назначения — электроизоляционные, флуоресцентные, термоиндикаторные, термостойкие, бензо- и маслостойкие и др. Применяют Л. п. во всех отраслях народного хозяйства и в быту. При правильной эксплуатации срок службы Л. п. может достигать нескольких лет, они не дороги, просто наносятся и ремонтируются, придают защищаемой поверхности красивый внешний вид. В 1972 во всём мире для получения Л. п. было израсходовано около 14,5 млн. т лакокрасочных материалов.

Свойства Л. п. определяются составом лакокрасочных материалов (типом плёнкообразующих веществ (См. Плёнкообразующие вещества), пигментов (См. Пигменты) и др.), а также структурой покрытий, которые в большинстве случаев состоят из нескольких слоев. Важнейшие требования к Л. п. — прочное сцепление (Адгезия) отдельных слоев друг с другом, а нижнего слоя — также и с подложкой, твёрдость, прочность при изгибе и ударе, влагонепроницаемость, атмосферостойкость, комплекс декоративных свойств (прозрачность или укрывистость, цвет, степень блеска, узор и др.). При получении многослойных Л. п. применяют следующие материалы: Грунтовки, которые наносят непосредственно на подложку для её антикоррозионной защиты и обеспечения адгезии Л. п.; Шпатлёвки, наносимые по слою грунтовки при необходимости заполнения пор, мелких трещин и устранения др. дефектов поверхности; Краски, которые придают поверхности необходимые декоративные свойства и обеспечивают стойкость Л. п. к внешним воздействиям; Лаки, наносимые по слою краски для повышения блеска Л. п. (при получении прозрачных Л. п. лак наносят непосредственно на защищаемую поверхность). Общая толщина многослойных Л. п. составляет обычно 40—300 мкм.

Технологический процесс получения Л. п. включает операции подготовки поверхности, нанесения отдельных слоев, сушку Л. п. и их отделку. Качество подготовки поверхности под окраску в значительной степени определяет адгезию Л. п. к подложке. Эффективные способы подготовки металлических поверхностей — придание им шероховатости с помощью дробеструйной или гидроабразивной обработки или создание микропористого подслоя путём оксидирования (См. Оксидирование)или фосфатирования (См. Фосфатирование).

Технология нанесения лакокрасочных материалов претерпела начиная с 1920—30-х гг. существенные изменения в связи с развитием производства синтетических плёнкообразующих веществ, а также в результате разработки эффективных средств механизации и автоматизации производственных процессов. Известные издавна ручные методы нанесения лакокрасочных материалов с помощью кисти или шпателя ввиду их малой производительности и затруднений при работе с быстровысыхающими лакокрасочными материалами используются в современном производстве в ограниченных масштабах. В машиностроении наиболее распространён метод нанесения Л. п. с помощью ручных или автоматических пистолетообразных краскораспылителей. Применение этого высокопроизводительного метода позволяет получать Л. п. хорошего качества на поверхностях различной формы. В установках для пневматического распыления может быть осуществлен подогрев (до 55—70°С) как лакокрасочного материала, так и расходуемого на распыление воздуха. Это позволяет наносить высоковязкие материалы и уменьшать, таким образом число слоев, необходимых для получения Л. п. заданной толщины. Недостаток метода — большие потери лакокрасочного материала (до 50%) па рассеивание в окружающем воздухе («туманообразование»). Помимо непроизводительного расхода материалов, это создаёт тяжёлые условия работы. Поэтому лакокрасочные материалы распыляют обычно в огражденных, хорошо вентилируемых камерах. Потери на «туманообразование» могут быть существенно уменьшены (до 15—30%) при распылении лакокрасочных материалов под высоким давлением, создаваемым насосом [4—25 Мн/м² (40—250 кгс/см²)].

Резкое сокращение потерь на «туманообразование» (до 5—10%) достигается при распылении лакокрасочных материалов в электрическом поле постоянного тока высокого напряжения (около 100 кв). В результате коронного разряда (См. Коронный разряд), создаваемого на острой кромке распылителя, частицы материала приобретают заряд (обычно отрицательный), вследствие чего они распыляются и осаждаются на противоположно заряженном и заземлённом изделии. В электрическом поле наносят многослойные Л. п. как на металлы, так и на неметаллические материалы, в частности на древесину с влажностью не менее 8%. Электрораспыление, широко применяемое для окраски деталей на конвейерных линиях, осуществляется автоматически. Единичные и разнотипные изделия окрашивают с помощью ручных электрораспылителей, изделия сложного профиля — с помощью пневмоэлектро- и гидроэлектрораспылителей, применение которых позволяет покрывать заглубленные участки поверхности. При подкраске и восстановлении внешнего вида изделий (например, автомобилей, мебели) используют метод аэрозольного распыления с помощью баллончиков, заполненных лакокрасочным материалом, разбавленным сжиженным фреоном (См. Фреоны).

Однотипные изделия массового производства, имеющие обтекаемую форму, можно окрашивать методами окунания и струйного обливания; в последнем случае расходуется меньше лакокрасочного материала. Дефект Л. п., получаемых этими методами, — образование подтёков и «наплывов» — предотвращают, пропуская окрашенные изделия через туннель с парами растворителя. При этом задерживается улетучивание растворителя из нанесённого слоя, что позволяет избежать преждевременного загустения лакокрасочного материала.

Для нанесения полиэфирных лакокрасочных материалов на деревянные щитовые заготовки мебели применяют лаконаливную машину (См. Лаконаливная машина).

Методом электроосаждения в ваннах на аноде (напряжение постоянного тока 30—500 в) на автоматизированных конвейерных линиях получают Л. п. из водоразбавляемых грунтовок и лаков. Под влиянием Электрофореза частицы лакокрасочного материала разряжаются на аноде и осаждаются на нём, переходя в водонерастворимую форму. Этим методом может быть нанесён только один слой Л. п. (20—25 мкм), т. к. его изолирующее действие препятствует электроосаждению последующих слоев. К числу высокопроизводительных методов нанесения Л. п. на листовые и рулонные материалы (например, металлические ленты, полосы) относится накатка с помощью валков.

Сушка Л. п. бывает холодная (естественная, воздушная) или горячая (искусственная, печная). Холодную сушку применяют для быстро высыхающих лакокрасочных материалов, а также для медленно высыхающих, но наносимых на изделия, которые нельзя подвергать действию высоких температур. Горячая сушка позволяет не только ускорить улетучивание растворителя, но и отвердить Л. п. на основе реакционноспособных (превращаемых) плёнкообразователей. Один из наиболее старых методов горячей сушки — конвективный, осуществляемый в сушильных камерах; при его использовании сушка каждого слоя длится 1—3 ч.Более производителен (в 3—6 раз) метод терморадиационной сушки Л. п. под действием инфракрасных лучей. Источниками излучения служат лампы накаливания или тёмные излучатели — металлические панели или керамические плиты, нагреваемые до 400—700°С трубчатыми электронагревателями или газовыми горелками. Тёмные излучатели долговечнее, эффективнее и экономичнее ламповых (см. Инфракрасный нагрев). Быстрое высыхание Л. п. достигается при индукционном методе сушки вследствие нагрева подложки вихревыми токами. Под действием ультрафиолетового облучения или потока быстрых электронов полиэфирные лакокрасочные материалы высыхают (отверждаются) в течение долей секунды.

Отделочные операции включают шлифование абразивными шкурками высушенных нижних слоев Л. п. для удаления посторонних включений и улучшения адгезии между слоями. Верхний слой Л. п. при необходимости полируют, например, с помощью полировочной пасты и полировочной воды. Шлифование и полирование могут быть осуществлены вручную, а также с помощью машинок пневматического действия или автоматических устройств.

Для контроля качества Л. п. проводят их внешний осмотр и определяют (на образцах) твёрдость, эластичность, прочность при изгибе, антикоррозионные свойства, атмосферостойкость и др. эксплуатационные характеристики.

Лит.: Любимов Б. В., Специальные защитные покрытия в машиностроении, 2 изд., М. — Л., 1965; Аронов Н. В., Оборудование и механизация цехов неметаллических защитных покрытий, М., 1969; Справочник по лакокрасочным покрытиям в машиностроении, М., 1964; Альбом оборудования окрасочных цехов, М., 1970.

М. М. Гольдберг.

образуются в результате пленкообразования (высыхания, отверждения) лакокрасочных материалов, нанесенных на пов-сть (подложку). Осн. назначение: защита материалов от разрушения (напр., металлов - от коррозии, дерева - от гниения) и декоративная отделка пов-сти. По эксплуатац. св-вам различают Л. п. атмосфере-, водо-, масло- и бензостойкие, химически стойкие, термостойкие, электроизоляционные, консервационные, а также спец. назначения. К последним относятся, напр., противообрастающие (препятствуют обрастанию подводных частей судов и гидротехн. сооружений морскими микроорганизмами), светоотражающие, светящиеся (способны к люминесценции в видимой области спектра при облучении светом или радиоактивным излучением), термоиндикаторные (изменяют цвет или яркость свечения при определенной т-ре), огнезащитные, противошумные (звукоизолирующие). По внеш. виду (степень глянца, волнистость пов-сти, наличие дефектов) Л. п. принято подразделять на 7 классов. Для получения Л. п. применяют разнообразные лакокрасочные материалы (ЛКМ), различающиеся по составу и хим. природе пленкообразователя. О ЛКМ на основе термопластичных пленкообразователей см., напр., Битумные лаки, Эфироцеллюлозные лаки, о ЛКМ на основе термореактивных пленкообразователей - Полиэфирные лаки, Полиуретановые лаки и др.; к ЛКМ на основе масел относятся олифы, масляные лаки, масляные краски, к модифицированным маслами - алкидные лаки (см. Алкидные смолы). Используют Л. п. во всех отраслях народного хозяйства и в быту. Мировое произ-во ЛКМ составляет ок. 20 млн. т/год (1985). Более 50% всех ЛКМ расходуется в машиностроении (из них 20% - в автомобилестроении), 25% - в строит. индустрии. В стр-ве для получения Л. п. (отделочные) применяют упрощенные технологии изготовления и нанесения ЛКМ гл. обр. на основе таких пленкообразователей, как казеин, водные дисперсии поливинилацетата, акрилатов или др., жидкое стекло. Большинство Л. п. получают нанесением ЛКМ в неск. слоев (см. рис.). Толщина однослойных Л. п. колеблется в пределах 3-30 мкм (для тиксотропных ЛКМ - до 200 мкм), многослойных - до 300 мкм. Для получения многослойных, напр. защитных, покрытий наносят неск. слоев разнородных ЛКМ (т. наз. комплексные Л. п.), при этом каждый слой выполняет определенную ф-цию: ниж. слой - грунт (получают нанесением грунтовки) обеспечивает адгезию комплексного покрытия к подложке, замедление электрохим. коррозии

Защитное лакокрасочное покрытие (в разрезе): 1 -фосфатный слой; 2 - грунт; 3 - шпатлевка; 4 и 5 - слои эмали.

металла; промежуточный - шпатлевка (чаще применяют "второй грунт", или т. наз. грунт-шпатлевку) - выравнивание пов-сти (заполнение пор, мелких трещин и др. дефектов); верхние, покровные, слои (эмали; иногда для повышения блеска последний слой - лак) придают декоративные и частично защитные св-ва. При получении прозрачных покрытий лак наносят непосредственно на защищаемую пов-сть. Технол. процесс получения комплексных Л. п. включает до неск. десятков операций, связанных с подготовкой пов-сти, нанесением ЛКМ, их сушкой (отверждением) и промежут. обработкой. Выбор технол. процесса зависит от типа ЛКМ и условий эксплуатации Л. п., природы подложки (напр., сталь, Аl, др. металлы и сплавы, древесина, строит, материалы), формы и габаритов окрашиваемого объекта. Качество подготовки окрашиваемой пов-сти в значит. степени определяет адгезионную прочность Л. п. к подложке и его долговечность. Подготовка металлич. пов-стей заключается в их очистке ручным или механизир. инструментом, пескоструйной либо дробеструйной обработкой или др., а также хим. способами. Последние включают: 1) обезжиривание пов-сти, напр. обработка водными р-рами NaOH, а также Na₂CO₃, Na₃PO₄ или их смесей, содержащими ПАВ и др. добавки, орг. р-рителями (напр., бензином, уайтспиритом, три- или тетрахлорэтиленом) либо эмульсиями, состоящими из орг. р-рителя и воды; 2) травление - удаление окалины, ржавчины и др. продуктов коррозии с пов-сти (обычно после ее обезжиривания) действием, напр., в течение 20-30 мин 20%-ной H₂SO₄ (70-80 °С) или 18-20%-ной НСl (30-40 °С), содержащими 1-3% ингибитора кислотной коррозии; 3) нанесение конверсионных слоев (изменение природы пов-сти; используется при получении долговечных комплексных Л. п.): а) фосфатирование, к-рое заключается в образовании на пов-сти стали пленки нерастворимых в воде трехзамещенных ортофосфатов, напр. Zn₃(PO₄)₂^.Fe₃(PO₄)₂, в результате обработки металла водорастворимыми однозамещенными ортофосфатами Mn-Fe, Zn или Fe, напр. Mn(H₂PO₄)₂-Fe(H₂PO₄)₂, либо тонкого слоя Fe₃(PO₄)₂ при обработке стали р-ром NaH₂PO₄; б) оксидирование (чаще всего электрохим. способом на аноде); 4) получение металлич. подслоев - цинкование или кадмирование (обычно электрохим. способом на катоде). Обработку пов-сти хим. методами обычно осуществляют окунанием или обливанием изделия рабочим р-ром в условиях механизир. и автоматизир. конвейерной окраски. Хим. методы обеспечивают высокое качество подготовки пов-сти, но сопряжены с послед. промывкой водой и горячей сушкой пов-стей, а следовательно, с необходимостью очистки сточных вод.

Методы нанесения жидких ЛКМ.