Для придания жидкотекучего состояния лакокрасочному материалу используются растворители и разбавители.— это летучие жидкости (бензин, ацетон, дихлорэтан), применяемые для придания лакокрасочному материалу жидкотекучего состояния, необходимого для нанесения на поверхность субстрата в виден тонкой пленки, и улетучивающиеся в процессе формирования лакокрасочного покрытия. Растворитель должен обладать определенной скоростью улетучивания, хорошими растворяющими свойствами, минимальной токсичностью. Растворители для одних видов пленкообразователей могут служить разбавителями для других пленкообразователей.

Разбавители представляют собой жидкости, которые в отличие от растворителей не растворяют пленкообразователь, их вводят в лакокрасочные составы для уменьшения расхода растворителя. Во избежание расслоения лакокрасочного состава соблюдают определенное соотношение между количеством разбавителя и растворителя.

Растворители и разбавители применяют при получении растворов пленкообразователей (лаков), которые могут использоваться непосредственно при получении прозрачных покрытий и как основа при изготовлении пигментированных (содержащих пигменты и наполнители) лакокрасочных материалов. Кроме того, они используются при разбавлении лакокрасочного материала до вязкости, необходимой при нанесении на поверхность субстрата (рабочей вязкости). Для этой цели обычно применяют разбавители с более низкой температурой кипения, чем растворители.

Функциональные добавки используются для оптимизации свойств лакокрасочных материалов (снижение пенообразования, улучшение растекания, регулирование вязкости и др.) и покрытий (улучшение адгезии, твердости, противокоррозионных свойств и др.).

В зависимости от состава ЛКМ включают: олифы, лаки, краски, порошковые краски, эмали, грунтовки, шпатлевки, полуфабрикатные лаки. Олифа – жидкотекучий продукт окисления растительных масел, способный при нанесении тонким слоем на поверхность субстрата в результате протекания реакции окислительной полимеризации с участием кислорода воздуха образовывать твердую пленку

Лак  раствор или дисперсия пленкообразующих веществ в органических растворителях или в воде, иобразующий после высыхания твердую прозрачную однородную пленку.

Краска  суспензия пигмента или смеси пигментов с наполнителями в олифе, или лаке, формирующая после высыхания непрозрачную однородную пленку.

Порошковая краска  сухая порошкообразная композиция твердого пленкообразующего вещества, пигментов и наполнителей, формирующая после сплавления, и отверждения твердую непрозрачную пленку.

Эмаль  суспензия пигмента или смеси пигментов с наполнителями в растворе синтетического пленкообразующего вещества, формирующая после высыхания непрозрачную твердую пленку с различным блеском и фактурой поверхности.

Грунтовка  суспензия пигмента или смеси пигментов с наполнителями в пленкообразующем веществе, образующая после высыхания непрозрачную однородную пленку с хорошей адгезией к подложке и покрывным слоем; предназначена для повышения защитных свойств системы покрытий.

Шпатлевка  суспензия смеси пигментов с наполнителями в пленкообразующем веществе, предназначенная для заполнения неровностей и сглаживания окрашиваемой поверхности.

Полуфабрикатный лак  лак для получения эмалей, грунтовок, шпатлевок.

Как видно из изложенного выше, в состав ЛКМ состав в общем случае входят пленкообразующее вещество, растворитель, пигменты и наполнители и функциональные добавки.

Основные лакокрасочные материалы (ЛКМ) классифицируются:

 по виду, роду пленкообразующего вещества;

 по преимущественному назначению материала.

По химическому составу (типу пленкообразующего вещества) классификация ЛКМ производится по группам. Приведем обозначения наиболее распространенных из них:

АК  полиакрилатные;

пАС  алкидно-акриловые;

АУ  алкидно-уретановые;

БТ  битумные;

ВА  поливинилацетатные;

ВЛ  поливинилацетальные;

ГФ  глифталевые;

КО  кремнийорганические;

МА  масляные;

МЛ  меламинные;

МС  масляно- и алкидностирольные;

МЧ  карбамидные (мочевино-формальдегидные);

НП  нефтеполимерные;

НЦ  нитратцеллюлозные;

ПФ  пентафталевые;

ПЭ  полиэфирные (ненасыщенные);

УР  полиуретановые;

ФА  феноло-алкидные;

ФЛ  фенольные;

ФП  фторопластовые;

ХВ  перхлорвиниловые и поливинилхлоридные;

ХС  винилхлоридные (сополимерные);

ХП  хлорированные полиэтиленовые;

ЭП  эпоксидные;

.

Лакокрасочным материалам на основе новых пленкообразующих веществ допускается присваивать обозначения, не приведенные выше.

По преимущественному назначению (применительно к условиям эксплуатации покрытий) классификация ЛКМ приведена в табл. 1.1.

Таблица 1.1. Классификация лакокрасочных материалов по преимущественному назначению

ЛКМ	Группа	Характеристики покрытий
Атмосферо-стойкие	1	ЛКП, стойкие к атмосферным воздействиям в различных климатических условиях, эксплуатируемые

Окончание таблицы 1.1

Ограниченно атмосферо-стойкие	2	ЛКП, эксплуатируемые под навесом и внутри неотапливаемых и отапливаемых помещений в различных климатических условиях
Консерваци-онные	3	ЛКП для временной защиты окрашиваемой поверхности в процессе производства, транспортирования и хранения изделий
Водостойкие	4	ЛКП стойкие к действию пресной воды и ее паров, а также морской воды
Специальные	5	ЛКП со специфическими свойствами: стойкие к рентгеновским и другим излучениям, терморегулирующие, противообрастающие, для пропитки тканей, окрашивания кожи, резины, пластмасс, гигиенические, противоскользящие и др.
Маслобензо-стойкие	6	ЛКП, стойкие к воздействию минеральных масел и консистентных смазок, бензина, керосина и др. нефтяных продуктов
Химически стойкие	7	ЛКП, стойкие к воздействию кислот, щелочей и других жидких химических реагентов и их паров
Термостойкие	8	Покрытия, стойкие к воздействию повышенных температур
Электроизоляционные и электропро-водные	9	ЛКП, подвергающиеся воздействию электрических напряжений, тока, электрической дуги и поверхностных разрядов

Отнесение ЛКМ к определенной группе по условиям эксплуатации с учетом наиболее характерного признака не исключает возможности его применения в других условиях.

Обозначения ЛКМ записываются в следующем порядке:

 вид ЛКМ;

 обозначение пленкообразующего вещества;

 обозначение группы ЛКМ по преимущественному назначению;

 порядковый номер, присвоенный данному ЛКМ;

 словесное обозначение цвета краски, эмали, грунтовки, шпатлевки.

Для ряда ЛКМ перед обозначением пленкообразующего вещества ставится индекс, определяющий разновидность материала: Б  без растворителя, В  водоразбавляемые, ВД  водно-дисперсионные, ОД  органо-дисперсные, П  порошковые.

Для грунтовок и полуфабрикатных лаков вместо обозначения группы ЛКМ по преимущественному назначению записывается цифра 0, а для шпатлевок  00. Для масляных густотертых красок перед обозначением группы ЛКМ по преимущественному назначению также ставится 0.

Порядковый номер, присвоенный ЛКМ, обозначается одной, двумя или тремя цифрами. Для масляных красок вместо порядкового номера ставится цифра, определяющая наименование олифы, на основе которой изготовлена краска:

1  олифа натуральная;

2  олифа оксоль;

3  олифа глифталевая;

4  олифа пентафталевая;

5  олифа комбинированная.

После порядкового номера ЛКМ допускается добавлять буквенный индекс, характеризующий некоторые особенности материала, например:

ВЭ  содержащий воду, эмульгированную в полимере;

ГС, ХС  горячей и холодной сушки;

М, ПМ, ГМ  матовый, полуматовый, глубоко матовый;

ПГ  пониженной горючести.

При большом разнообразии оттенков одного и того же цвета, цвет указывается с порядковым номером (зеленая-1, зеленая-2, голубая-2, голубая-3 и т.п.). Допускается после наименования цвета указывать номер первого из образцов (эталонов) цвета «Картотеки образцов (эталонов) цвета лакокрасочных материалов», нормирующих цвет (оранжевая 121, вишневая 25, серая 571, серая 579 и т.д.).

При обозначении ЛКМ, состоящего из смеси пленкообразующих веществ, ему присваивается обозначение по типу пленкообразователя, содержание которого наибольшее или которое определяет основные свойства материала.

Примеры обозначения лакокрасочных материалов.

Лак ГФ-95  глифталевый (ГФ) электроизоляционный (9) лак, порядковый номер 5.

Краска МА-25 красно-коричневая  масляная (МА) ограниченно атмосферостойкая (2) краска на комбинированной олифе (5).

Краска МА-015 желтая  масляная (МА) густотертая (0) атмосферостойкая (1) краска на комбинированной олифе (5).

Краска П-ЭП-45 серая  порошковая (П) эпоксидная (ЭП) водостойкая (4) краска, порядковый номер 5.

Эмаль ХВ-238 серая 571  перхлорвиниловая (ХВ) ограниченно атмосферостойкая (2) эмаль, регистрационный номер 38, 571  номер первого из образцов (эталонов) цвета «Картотеки образцов (эталонов) цвета лакокрасочных материалов».

Эмаль В-ЭП-2100 красная  водоразбавляемая (В) эпоксидная (ЭП) ограниченно атмосферостойкая (2) эмаль, регистрационный номер 100.

Грунтовка В-КЧ-0207  водоразбавляемая (В) грунтовка (0) на основе каучуков (КЧ), регистрационный номер 207.

Шпатлевка ПФ-002  пентафталевая (ПФ) шпатлевка (00), порядковый номер 2.

Лак МЛ-044  меламинный (МЛ) полуфабрикатный лак (0), порядковый номер 44.

В соответствии с ГОСТ 9.03274 по качеству исполнения покрытия делятся на 7 классов.

Для I класса дефекты на покрытиях не допускаются, за исключением включений для матовых покрытий, так как включения на матовых покрытиях менее заметны. Допускается не более четырех включений на 1м² размером не более 0,2мм с расстоянием между включениями не менее 100мм.

На покрытиях II класса допускаются незначительная шагрень, а также отдельные штрихи и риски. На гладких однотонных высокоглянцевых, глянцевых, полуглянцевых, полуматовых покрытиях допускаются включения в количестве не более 4шт/м², на гладких однотонных матовых и глубокоматовых, молотковых, муаровых и шагреневых покрытиях – не более 8шт/м². Размер включений на всех покрытиях не должен превышать 0,5мм, расстояния между включениями должно составлять не менее 100мм.

На покрытиях III класса допускаются незначительная шагрень, отдельные штрихи и риски, волнистость не более 1,5мм. На гладких однотонных глянцевых покрытиях допускаются включения в количестве не более 10шт/м², на гладких однотонных полуматовых и матовых покрытиях – не более 15шт/м², на гладких однотонных матовых и глубокоматовых, молотковых, муаровых и шагреневых покрытиях не более 25шт/м². Размер включений для всех покрытий должен быть не более 0,5мм, расстояния между включениями для гладких однотонных глянцевых, полуглянцевых, полуматовых покрытий должно быть не менее 50мм, для гладких однотонных матовых и глубокоматовых, молотковых, муаровых, шагреневых – не менее 30мм.

На покрытиях IV класса допускаются шагрень без ограничений величины, отдельные штрихи и риски, волнистость не более 2мм. На гладких однотонных глянцевых, полуглянцевых, полуматовых покрытиях допускаются включения в количестве не более 1шт/дм², на гладких однотонных матовых и глубокоматовых, молотковых, муаровых и шагреневых покрытиях – не более 2шт/дм². Размер включений для всех покрытий должен быть не более 1мм, расстояния между включениями – не менее 10мм.

На покрытиях V класса допускаются шагрень, отдельные потеки, штрихи, риски, волнистость величиной не более 2,5мм. На всех покрытиях допускаются включения в количестве не более 4шт/дм² размером не более 2мм для гладких однотонных полуглянцевых, полуматовых матовых и глубокоматовых покрытий и не более 3мм для молотковых, муаровых и шагреневых покрытий.

На покрытиях VI класса допускаются шагрень, отдельные потеки, штрихи, риски, волнистость величиной не более 2,5мм, разнооттеночность, неоднородность рисунка. На всех покрытиях допускаются включения в количестве не более 8шт/дм² размером не более 3мм.

Для VII класса дефекты на покрытиях не нормируются. В каждом классе допускается другое количество включений, если их суммарная протяженность (суммарный размер) и размер каждого включения не превышает приведенных требований.

Для всех классов покрытий не допускаются дефекты, влияющие на защитные свойства покрытий (поры, кратеры, сморщивание и т.д.).

Для каждого ЛКМ установлен максимально достигаемый класс покрытия. Достижение I класса возможно лишь с применением нитратцеллюлозных (НЦ11), меламино-алкидных (МЛ1110, МЛ197) и полиакрилатных (АК1102, АС2106) эмалей при условии полного соблюдения предписаний технологии окрашивания.

В большой мере качество внешнего вида покрытий определяет состояние окрашиваемой поверхности (шероховатость, дефекты). Для характеристики окрашиваемой металлической поверхности под покрытия различных классов используют следующие показатели:

• шероховатость Rz по ГОСТ 278973;

• неплоскостность;

• отдельные неровности (высота, глубина).

КЛАССИФИКАЦИЯ СПОСОБОВ ОКРАШИВАНИЯ

Различают способы нанесения жидких и порошковых лакокрасочных материалов.

Нанесение жидких лакокрасочных материалов, как и любых жидкостей, на твердую поверхность основано на:

1) превращении их в аэрозоли с последующим осаждением и коагуляцией в тонком слое;

2) смачивании поверхности (адсорбции);

3) отложении (осаждении) вещества из жидкой среды (раствора или дисперсии) при воздействии электрического тока, нагревания и т. д.;

4) испарении и последующей адсорбции из газовой или паровой фазы (для мономеров).

К первой, наиболее распространенной группе способов относятся:

пневматическое распыление, электростатическое распыление, гидравлическое (безвоздушное) распыление, аэрозольное распыление.

Вторую группу способов составляют окунание, облив, окрашивание валиками, в барабанах, кистями и другими ручными приспособлениями. Для их осуществления необходим прямой контакт твердой поверхности и жидкого лакокрасочного материала и возможно более полное взаимодействие (смачивание).

Третью группу представляют такие перспективные способы, как электро- и хемоосаждение.

К четвертой группе относятся сравнительно новые способы: полимеризация в тлеющем разряде, инициированная полимеризация мономеров из паровой фазы и др.

ОКУНАНИЕ И ОБЛИВ

Окунание и облив - наиболее простые и издавна применяемые способы окрашивания. Достоинство их заключается в возможности наносить различные лакокрасочные материалы и получать покрытия достаточно хорошего качества при использовании несложного оборудования.

Окуная (погружая) изделие в лакокрасочный материал или обливая им изделие, удается прокрашивать практически все участки поверхности, в том числе и скрытые от глаза человека; этого нельзя достичь с помощью многих других способов.

Окунание и облив используют главным образом для получения грунтовочных и однослойных покрытий на изделиях разной сложности небольших и средних размеров. Оба способа применяются во многих отраслях промышленности (автомобильной, приборостроительной, сельскохозяйственном машиностроении и др.), так как позволяют механизировать и автоматизировать процессы окрашивания. Недостатками способов окунания и облива являются: неравномерность толщины покрытий по высоте изделий, невозможность окрашивания изделий, имеющих карманы и внутренние полости, относительно большие потери лакокрасочных материалов, нередко доходящие до 20 % и более. Многие из этих недостатков, однако, исключаются, если объектом окрашивания служат плоские изделия (деревянные щиты, металлические листы, рулонный металл), уложенные горизонтально. Лакокрасочный материал при этом наносят с помощью лаконаливных (или лакообливочных) машин. Именно при окраске таких изделий, особенно щитовой мебели, нашел наибольшее применение способ облива.

Уменьшение потерь лакокрасочных материалов и разнотолщинности покрытий при одновременном улучшении их декоративного вида достигается при выдержке свежеокрашенных изделий в парах растворителей. Этот способ, как разновидность способа облива, под названием струйный облив получил широкое распространение в промышленности. Аналогичным образом можно улучшить покрытия, нанесенные способом окунания.

Принцип нанесения окунанием и обливом основан на смачивании окрашиваемой поверхности жидким лакокрасочным материалом и удержании его на ней в тонком слое за счет адгезии и вязкости материала. Качество и толщина покрытий при окрашивании окунанием и обливом определяются свойствами поверхности, а также химическимии структурно-механическими характеристиками наносимого материала.

П осле извлечения изделия из жидкости часть ее стекает и (если это нелетучая жидкость, то независимо от скорости извлечения на поверхности) остается слой, толщина которого определяется вязкостью, плотностью и энергетическими факторами взаимодействия жидкости с поверхностью твердого тела.

При окунании в лакокрасочные материалы процесс усложняется непрерывным изменением вязкости нанесенного на изделие слоя, вследствие чего стекание его замедляется, а затем и совсем прекращается. Нетрудно убедиться, что толщина и степень неравномерности пленки будут тем больше, чем выше скорость извлечения изделия, вязкость лакокрасочного материала и скорость ее нарастания в момент стекания. (рис. Зависимость толщины покрытий из алкидной эмали от скорости w извлечения изделия из ванны при различной вязкости краски (по ВЗ-246) при 20 °С).

При нанесении лакокрасочных материалов способом облива закономерности, свойственные окунанию, сохраняются. Слой жидкости, подаваемой на единицу поверхности при обливе, в отличие от распыления, превосходит предельную толщину, при которой жидкость может удерживаться на вертикальных поверхностях за счет сил адгезии и внутреннего трения. Поэтому ее избыток обязательно стекает, оставляя на подложке неравномерный по толщине слой, а на нисходящей ее кромке - натеки в виде капель. Продолжительность стекания в основном определяется вязкостью лакокрасочного материала и скоростью испарения входящих в его состав растворителей и для разных типов лаков и красок составляет 5-15 мин.

Варианты окрашивания окунанием весьма разнообразны по аппаратурному и технологическому оформлению. В условиях мелкосерийного производства применяют стационарные ванны; изделия погружают в них с помощью подъемников, тельферов или вручную. Для предотвращения распространения испаряющихся растворителей в окружающую среду такие ванны, как правило, оборудуются бортовым отсосом. При массовом производстве изделия в ванну подают конвейером периодического или непрерывного действия, ванну же (стационарную или поднимающуюся) помещают в камеру, оборудованную вытяжной вентиляцией.

Ванна непрерывного действия имеет сточный лоток для сбора стекающего с изделий лакокрасочного материала и насос для перемешивания (в случае пигментированных составов). Перемешивание красок осуществляется их отбором из верхней части ванны или из кармана и подачей через трубу с отверстиями в нижнюю часть; кратность циркуляции материала 3-5 об/ч. Перемешивать краску в ванне можно также с помощью мешалок или сжатого воздуха; последний способ, однако, не распространен.

Способом окунания можно наносить любые стабильные при хранении лакокрасочные материалы: битумные, глифталевые, пентафталевые, мочевино- и меламиноформальдегидные, эпоксидные (горячего отверждения), водоразбавляемые и др. При окрашивании мелких изделий нередко применяют нитратцеллюлозные лаки и эмали. Более удобны для нанесения окунанием непигментированные лакокрасочные материалы. Из пигментированных можно применять лишь составы, обладающие высокой седиментационной устойчивостью. Рабочая вязкость лакокрасочных материалов 16-35 с по ВЗ-246. Для их разбавления применяют преимущественно высококипящие растворители: уайт-спирит, сольвент, ксилол, скипидар, этилцеллозольв, бутилацетат. Это уменьшает их потери за счет испарения с поверхности ванны и благоприятствует стеканию избытка материала с деталей. В состав маслосодержащих лаков и эмалей вводят специальные добавки (кетоксимы, альдоксимы, замещенные фенолы), предотвращающие образование пленки на поверхности ванны в результате контакта с воздухом.

Для нанесения окунанием пригодны и водоразбавляемые лакокрасочные материалы - растворы и дисперсии. В частности, такие материалы нашли применение при окраске автомотодеталей, бытовых приборов и других изделий массового производства. Для уменьшения поверхностного натяжения и склонности к ценообразованию в состав таких материалов вводят смешивающиеся с водой растворители (спирты, этилцеллозольв, бутилцеллозольв), тиксотропные добавки (алкоголяты алюминия, бентонит и др.), полиорганосилоксаны, а также применяют меры для механического гашения пены (установка пеногасителя и др.).

Погружение изделий в ванну с краской и их извлечение проводят плавно, без рывков и с умеренной скоростью. Для разравнивания слоя краски на изделиях обтекаемой формы нередко предусматривают их вращение после изъятия из ванны. Большие наплывы и не оторвавшиеся капли с нижних кромок изделий удаляют электростатическим способом. С этой целью над сточным лотком устанавливают электродную сетку и подводят к ней высокое напряжение, а изделие заземляют. Толщина однослойных покрытий, полученных способом окунания, 15-30 мкм. По внешнему виду они соответствуют III и IV классам. Однако при хорошо налаженной технологии нанесения и отверждения могут быть получены покрытия и более высокого класса. Многоцветные и многослойные покрытия этим способом не получают.

В отличие от окунания, облив позволяет обходиться относительно небольшим количеством лакокрасочного материала. Так, при окрашивании изделий средних размеров объем используемого лакокрасочного материала уменьшается по сравнению с окунанием в 5-10 раз. Благодаря этому способ облива имеет преимущество перед окунанием в пожарном отношении. Наибольшее применение способ облива получил в варианте струйного нанесения. Выдержка изделий в парах растворителей способствует улучшению внешнего вида покрытий и положительно сказывается на экономии лакокрасочных материалов. Потери красок при применении струйного облива уменьшаются по сравнению с окунанием на 10-15 %, с пневматическим распылением - на 25-30 %. Удобно использовать струйный облив в условиях крупносерийного и массового производства, так как окрашивание изделий этим способом осуществляется в автоматическом режиме.

Для нанесения лакокрасочных материалов используются установки струйного облива (рис. 7.28), в которых изделия последовательно проходят зону облива и паровой туннель. Обильность облива при окрашивании изделий в зависимости от категории сложности колеблется от 10 до 20 л/м2 поверхности.

Для доведения лакокрасочного материала до заданной вязкости и промывки парового туннеля предусмотрен подвод растворителя из соответствующего бака. Разработаны установки, позволяющие окрашивать изделия с максимальным размером до 1600 мм. При скорости конвейера 0,6- 1,0 м/мин они обеспечивают производительность по окрашиваемой поверхности 200-250 м2/ч. Для нанесения струйным обливом применяют в основном те же лакокрасочные материалы, что и для нанесения окунанием, - органо- и водоразбавляемые грунтовки и эмали. Для разбавления используют индивидуальные растворители или их бинарные смеси, в случае водоразбавляемых материалов - водно-спиртовые смеси. Оптимальная температура лакокрасочных материалов 17-22 °С.

Способом струйного облива грунтуют и окрашивают многие изделия, для которых допускается отделка не выше III класса: узлы и детали комбайнов, тракторов, навесного и санитарно-технического оборудования, отопительные радиаторы, трубы, балки, сварные конструкции, электротехническое оборудование и др. Недостатки способа - громоздкость установок и повышенный расход растворителей, достигающий в некоторых случаях 150 % от количества применяемых лакокрасочных материалов.