Лакофарбові захисні покриття

 

Компонентами лакофарбових матеріалів служать плівкоутворюючі речовини, розчинники, пластифікатори, пігменти, наповнювачі, каталізатори (сиккативи).

Плівкоутворюючі речовини – речовини, що здатні утворювати тонкі міцні плівки. Сюди відносяться рослинні олії, природні і синтетичні високомолекулярні речовини, ефіри целюлози, тваринні клеї, рідке скло, декстрин, казеїн.

Розчинниками плівкоутворюючих речовин служать спирти (етиловий, бутиловий), ацетон, бензин, скипидар, толуол, ксилол, циклогексанон, етилацетат та ін.

Пластифікатори надають покриттям еластичність. До них відносять касторове масло, каучуки, дибутилфталат, трикрезилфосфат, хлорований нафталін та ін. Кількість пластифікаторів, що вводяться в суміш, складає 20 – 75% від маси плівкоутворювача. Барвники і пігменти вводять для надання певного забарвлення покриттю. Барвники (органічні речовини) розчиняються в розчинниках і плівкоутворювачах, а пігменти знаходяться в них в нерозчинному мікродисперсному стані (від 0,5 до 5 мкм). В якості пігментів застосовують охру, титанові та цинкові літопонові білила, залізний сурик, свинцевий і цинковий крон, оксид хрому, порошки металів та ін. Пігменти підвищують твердість, зношуваність, водонепроникність, механічну міцність плівок.

Наповнювачі вводять для зниження вартості покриття. Сюди відносяться: крейда, тальк, каолін, асбестовий пил, шпатеві матеріали та ін.

Каталізатори-сиккативи (солі Мn, Co, жирних органічних кислот) вводять в склад композиції для прискорення висихання масляних плівок.

Незалежно від виду лакофарбового покриття, і мети з якою воно наноситься на поверхню виробу, процес його нанесення складається з наступних операцій:

a)   підготовка поверхні виробу (металу) до покриття;

б) нанесення ґрунту, що покращує зчеплення покриття з металом і антикорозійні властивості;

в) нанесення проміжного шару для вирівнювання поверхні металу чи для ізоляції ґрунту від дії розчинника шару, яким покривають;

г) нанесення одного чи декількох шарів покриття на поверхню виробу.

На поверхню виробів лакофарбові матеріали наносять за допомогою щітки, шляхом розпилення, занурення, обливання, вальцювання, електростатичним методом.

Метод нанесення лакофарбового покриття щіткою малопродуктивний. Найбільш продуктивним є метод нанесення покриття розпиленням, яким можна наносити повільно і швидковисихаючі лакофарбові матеріали, а також матеріали з високою в'язкістю.

Широко використовується в техніці метод розпилення лакофарбових матеріалів в електричному полі, який здійснюється в камерах високої напруги (100–110 kV). В камері знаходиться конвейєр з виробами які піддаються фарбуванню, під'єднаний до позитивного полюсу джерела струму. Коронуючим електродом можуть служити мідна сітка, чаші, що обертаються, диск, грибок, лоток. При пропусканні електричного струму створюється електричне поле. Найдрібніші частинки фарби, отримані тим чи іншим способом розпилення (повітряні, чашкові, дискові розпилювачі та ін.) в електричному полі високої напруги, набувають від коронуючого електроду від'ємний заряд і рухаються до позитивно зарядженого електроду – деталям, які фарбуються, де розряджаються і осідають на них. Шар покриття рівномірно розподілений по поверхні виробу. Використання даного методу скорочує втрати фарби до 30–50% і дозволяє повністю автоматизувати процес фарбування.

Метод фарбування виробів шляхом занурення і обливання продуктивний і простий за технікою виконання. Він застосовується лише для виробів які мають обтікаючу форму, щоб при вийманні виробів з ванни фарба не могла на них затримуватися. Витрата лакофарбових матеріалів при даних методах невелика.

Листові матеріали фарбують на вальцях. Валики вальців змочують лакофарбовим матеріалом і при їх обертанні листовий матеріал, що протягується, фарбується. Цим методом на листи наносять синтетичні емалі, епоксидні та інші покриття. Процес фарбування на вальцях дозволяє наносити на вироби рівномірне за товщиною покриття, економити лакофарбові матеріали, спростити контроль покриття.

Після нанесення на вироби покриттів їх сушать для утворення плівки. При холодній сушці вироби витримуються на повітрі певний час при звичайній температурі і бажано при відносній вологості повітря не більше 65%. Гарячу сушку здійснюють нагрітим повітрям, інфрачервоним промінням, струмами промислової чи підвищеної частоти і т.п. Лакофарбові матеріали використовуються для отримання лаків, фарб, емалей, оліф, грунтів, шпатлівок.

Лаки – розчини плівкоутворюючих речовин в органічних розчинниках. Рослинні олії, які містять пігменти, називають масляними фарбами, а лаки що містять пігменти – емалевими фарбами або емалями. Для отримання міцного зчеплення покриття з поверхнею виробу використовують ґрунти, а для усунення рисок, заглиблень і т.д. – шпатлівки, що складаються з плівкоутворювача, наповнювачів, пігментів. Шпатлівки бувають клеєві, масляні, лакові та ін. Незалежно від мети застосування покриття будова його однотипна (рис.30).

В залежності від основних властивостей і призначення покриття поділяються на водо–, жаро–, атмосферо– і хімічно– стійкі, світлотехнічні, бактерицидні, струмопровідні, декоративні і т.д.

Атмосферостійкі покриття застосовують для фарбування літаків, автомобілів, залізничних вагонів, мотоциклів, обладнання, приладів і т.д. Вони стійкі до дії кисню, води, сонячної радіації і температури оточуючого середовища. Готують лаки, емалі на основі перхлорвінілових, поліакрилових, пентафталевих, алкідномеламінових та інших полімерів. Їх наносять на вироби в два, три шари з наступною сушкою. Для захисту від атмосфери застосовують також нітролаки, нітроемалі, алюмінієву фарбу, яка містить в якості пігменту порошок алюмінію.

Хімічностійкі покриття використовуються для захисту апаратури, обладнання, приладів та ін. від дії кислот, лугів, розчинників, агресивних газів. Такі покриття (лаки, емалі, ––ґрунти, шпатлівки) готують на основі епоксидних, поліуретанових, поліхлорвінілових, фенолформальдегідних, фторорганічних та інших полімерів.

На основі епоксидних сполук готують покриття, стійкі до дії розчинів NaOH (до 25%) при нагріванні (125С), до соляної (25%), сірчаної (70%), ортофосфорної, азотної кислотам, до хлору, хлороформу, бензину і т.д. Вони еластичні, волого- та атмосферостійкі, володіють високими електроізоляційними і механічними властивостями.

Для захисту гальванічних ванн, апаратів хімічної водоочистки, фарбування морських і річкових суден і т.д. застосовують покриття на основі поліхлорвінілу, співполімерів хлористого вінілу, які стійкі до нітратної, хлоридної, сульфатної, оцтової та іншим кислотам, лугам, маслам і газам, що містять SO₂, SO₃, N₂O₃,NH₃, HCl. Сховища нафти та нафтопродуктів, вироби з магнієвих і алюмінієвих сплавів, що працюють в умовах тропічного клімату, та інші покриваються лаками, емалями, ґрунтами, шпатлівками, що отримують на основі поліуретанових сполук. Широке застосування знаходять покриття на основі фторопластів, фенолоформальдегідних, фурилових сполук.

Термостійкі покриття використовуються для захисту окремих деталей машин, апаратів і т.д. від дії підвищених температур (вище 180С). Покриття, які отримують на основі кремнійорганічних сполук, стійкі до температури до 300С при довготривалій і до 500–800С при короткочасній дії.

Так, емаль №9, що отримують з лаку ФГ–9, що містить поліфенілсилоксановий полімер, витримує температуру до 500С протягом 100 год. І температуру до 400С – більш довгий час. Така емаль використовується для фарбування автомобільних радіаторів, калориферів, вентиляційних і сушильних установок, арматури хімічних заводів. Лаки серії ЕФ, що отримуються на основі поліетилфенілсилоксанових сполук, використовуються для отримання просочувальних і покрівельних емалей. Ними просочують обмотки електричних машин і готують теплостійку ізоляцію в тягових, врубових електродвигунах, в роторах турбогенераторів і т.д.

Необростаючі фарби готують на основі перхлорвінілової смоли з використанням сополімерів вінілхлориду з вінілацетатом шляхом введення в їх склад сполук міді, ртуті та миш'яку. Ці фарби, нанесені для захисту обшивки морських суден, перешкоджають обростанню раковинами морських організмів. Необростаючі фарби часто наносять на фосфатуючий ґрунт і водостійку емаль. Таке покриття захищає підводні частини судна як від морської води, так і від обростання протягом тривалого часу.

Фунгіцидні і бактерицидні фарби використовуються для запобігання пліснявіння покриттів під час перевезення і зберігання виробів в країнах з вологим кліматом, а також для самодезинфікування приміщень, меблів і обладнання лікарень, клінік і т.д. В їх склад вводять сполуки ртуті, міді, хлору, брому, саліцилаланіду та ін.

Також знаходять застосування термочутливі, "фосфорисціюючі" та інші покриття.