книги из ГПНТБ / Искра Е.В. Технология окраски судов учеб. пособие

только часть цинковой пудры находится в непосредственном кон­ такте с металлом, протекторное действие красок, содержащих этот пигмент, наиболее полно проявляется после набухания краски под влиянием влаги.

Замедляющее влияние на коррозию красок, содержащих алю­ миниевую пудру, не всегда можно объяснить только электрохими­ ческой протекторной защитой. Высокие антикоррозионные свойства таких красок в значительной степени зависят от их малой водонабухаемости и проницаемости вследствие чешуйчатого строения частиц

а) ß)

Рис. 18. Схемы проникновения воды через лакокрасочную пленку:

а — непигментированную; б — содержащую пигмент сферической формы; в—е — со­ держащую чешуйчатые пигменты различных размеров. Внизу показан путь, про­ ходимый молекулой воды в пленке.

алюминиевой пудры. Это понятно из рис. 18, на котором жирной линией показан путь молекулы влаги или раствора из окружающей среды к металлу. В непигментированном покрытии (рис. 18, а) этот путь равен толщине покрытия, в пигментированном (рис. 18, б) он во много раз больше.

Наблюдениями установлено, что лакокрасочные покрытия, со­ держащие в своем составе пигменты, являющиеся замедлителями коррозии, оказывают защитное действие на окрашенную металличе­ скую поверхность даже после повреждения покрытия.

Если лакокрасочное покрытие обладает водонабухаемостью, то при наличии в нем пигмента — замедлителя коррозии — антикорро­ зионные свойства будут лучше, чем у пленки покрытия, содержа­ щего нейтральный пигмент.

Следовательно, для увеличения защитной способности лакокра­ сочного покрытия должны применяться связующие материалы, обла­ дающие малой водонабухаемостью, а также низкой водо- и газо­

27

проницаемостью. Так как достигнуть полной изоляции металла за счет пленки краски практически невозможно, в состав красок необ­ ходимо вводить пигменты — замедлители коррозии.

Большое значение имеет технология нанесения лакокрасочных покрытий. Основные требования, от которых зависит качество по­ крытия, заключаются в следующем:

—окрашиваемые поверхности должны быть сухими и полностью очищенными от всяких загрязнений;

—окраска должна производиться в сухую погоду при темпера­ туре и относительной влажности воздуха, установленных для при­ меняемого покрытия;

Рис. 19. Причины быстрого разрушения краски и появления коррозии при неправильной очистке стали.

1 — выступы, на которых в первую очередь разрушается краска и начинается коррозия; 2 — краска; 3 — грунт; 4 — металл.

— окраска должна полностью соответствовать рекомендованной схеме;

— окраска должна выполняться методами, разработанными

втехнологии, с помощью рекомендованного инструмента;

—эксплуатация окрашенного судна должна быть начата только после полного высыхания всех нанесенных слоев краски.

Очень важно очистку металла выполнить так, чтобы на поверх­ ности не появилось значительных впадин и выступов (рис. 19). На выступающие участки практически невозможно нанести слой краски нужной толщины. Поэтому при эксплуатации здесь происходит бы­ строе разрушение защитного покрытия. Впадины также способствуют быстрому разрушению защитного покрытия. Скапливающаяся в них краска не успевает достаточно хорошо просохнуть. При попадании

вводу полувысохшая краска на этих участках набухает и быстро разрушается.

При соблюдении технологии окрасочных работ рекомендуемые краски обеспечивают защиту подводной части от коррозии в тече­ ние 24—30 месяцев; района переменной ватерлинии — в течение 6— 10 месяцев; надводного борта и надстроек — в течение 8— ^ м е ­ сяцев; палубных механизмов — в течение 6—8 месяцев. Это не зна­ чит, что при эксплуатации судна покрытие не требует дальнейшего ухода. Для того чтобы сохранить его, участки с механическими по-

28

вреждениями, неизбежными при эксплуатации, следует немедленно очищать, грунтовать и окрашивать. Загрязненные поверхности не­ обходимо периодически промывать.

§ 9

Способы защиты от обрастания

Борьба с обрастанием подводной части корпусов судов представ­ ляет сложную задачу, нерешенную окончательно и в настоящее время. Хотя теперь известно несколько способов борьбы с обраста­ нием, наиболее простым и чаще применяемым является окраска судов специальными необрастающими красками. Такие краски со­ стоят из пленкообразующей основы, пигментов, наполнителей и ве­ ществ, представляющих собой соединения меди, ртути, цинка, мышьяка, олова, свинца и некоторых органических соединений, ток­ сичных для морских животных и водорослей. Перечисленные соеди­ нения вводят в краски в различных количествах и сочетаниях.

Необрастающие краски могут быть жидкими (в них содержится значительное количество растворителя), пастообразными (с малым содержанием растворителя) или твердыми. Последний тип красок наносят только в расплавленном состоянии, поэтому вводить в них ядовитые соединения, разлагающиеся при высоких температурах (120—160° С) недопустимо.

Токсичные компоненты необрастающих красок растворяются в морской воде. В результате этого на окрашенной поверхности об­ разуется ядовитый слой воды, который отпугивает личинки, пытаю­ щиеся прикрепиться к корпусу судна или, если прикрепление про­ изошло, вызывает их быструю гибель. Следовательно, для того чтобы необрастающая краска надежно защищала, из нее все время должно выделяться в воду некоторое количество ядовитых веществ.

Необрастающие краски будут эффективными только в том слу­ чае, если из них будет выделяться определенное количество ядовитых соединений. Способность красок обеспечивать необходимую ско­ рость растворения ядов зависит от типа пленкообразующей основы

исостава красок. При их правильном подборе можно получить краску, обладающую длительное время достаточной интенсивно­ стью растворения ядовитых компонентов. Пленки таких красок во время движения судна вследствие трения о воду постепенно раз­ мываются, в результате чего обнажаются новые участки покрытия, также содержащие ядовитые компоненты (рис. 20). Это делает понятным, почему сравнительно тонкий слой краски позволяет защищать от обрастания в течение почти 24 месяцев.

На свойства необрастающих покрытий большое влияние оказы­ вает технология окрасочных работ. Наблюдаются случаи, когда одна

ита же краска в одних условиях предохраняет от обрастания в те­ чение 20—24 месяцев, а в других после 6—8 месяцев приходит в не­ годность. Причиной уменьшения срока службы необрастающей краски может быть:

—плохое перемешивание красок перед нанесением;

29

—чрезмерно длительная сушка поверхностей, окрашенных не­ обрастающей краской (в результате верхний слой краски сильно вы­ сыхает, плохо растворяется и выделяет ядовитые компоненты в не­ достаточном для защиты количестве);

—спуск судна с неокрепшей, недосушенной, легко размываю­

щейся водой пленкой краски;

— использование красок несоответствующих марок (например, суда, эксплуатирующиеся в холодных водах, окрашивают красками, предназначенными для использования в тропиках, и наоборот).

Надежная защита от обрастания невозможна без учета условий постройки и, главное, достройки судна. Если судно будут достраи­ вать в пресноводном бассейне и его не предполагают перед сдачей вводить в док, то необходимо применить схему защиты с использова-

Рис. 20. Распределение токсичных компонентов в пленке необрастающей краски:

а — до начала эксплуатации судна; б — при действии на пленку морской воды.

нием консервирующей необрастающей краски (типа КФ-751). Пленка упомянутой краски защищает необрастающие краски обычного типа от непосредственного контакта с пресной водой, вызывающей их бы­ строе разрушение, а также позволяет окрасить по полной схеме весь корпус, в том числе участки, прилегающие к району переменной ва­ терлинии, которые по мере установки механизмов и оборудования погружаются в воду. Консервирующую краску можно применять и при достройке судов в море, в этом случае она увеличивает срок действия обычных необрастающих красок на 8— 12 месяцев.

Если необрастающую краску нанести непосредственно на сталь, то находящиеся в ней соединения меди, ртути и других металлов могут явиться причиной интенсивной коррозии корпуса судна. По­ этому такие краски следует наносить только на слой хорошего анти­ коррозионного покрытия. При окраске судов из легких сплавов можно несколько упростить схему окраски. Краску, если она не со­ держит соединений ртути и меди, можно наносить поверх слоя грунта или антикоррозионной краски. При наличии в необрастающей краске соединений меди или ртути окраску производят по полной схеме, т. е. по грунту и антикоррозионной краске.

Корпуса судов из стеклопластика обрастают всеми видами мор­ ских организмов. При этом балянусы прикрепляются так прочно, что при удалении их повреждается стекловолокно и поверхность судна становится неровной. Для защиты стеклопластика от обрастания можно применять лакокрасочные материалы, используемые на ме­ таллических или деревянных судах. Краску наносят на слой грунта

30

или непосредственно на стеклопластик, если пленка краски обладает высокой адгезией.

При защите от обрастания поверхностей из бетона и железобе­ тона необрастающую краску необходимо наносить обязательно по слою щелочеустойчивого грунта или щелочеустойчивой антикоррози­ онной краски. При отступлении от этого требования происходит раз­ рушение необрастающего покрытия.

Промысловые суда, находящиеся длительное время вдали от баз и проходящие докование один раз в два-три года, часто окрашивают необрастающими красками термопластичного типа.

§ 10

Защита деревянных судов от древоточцев

Древесину и в настоящее время используют в судостроении, по­ этому необходимо знать способы ее защиты. Деревянные суда и кон­ струкции не только подвергаются обрастанию морскими организ-

Рис. 21. Разрушение незащищенной древесины, вызванное действием древоточцев (справа верхняя часть древесины удалена).

мами, но одновременно повреждаются корабельным червем-—древо­ точцем. Вред, причиняемый корабельным червем флоту и гидротех­ ническим сооружениям, громаден, так как разрушение древесины происходит необычайно быстро. Опасность такого поражения в том, что снаружи его чрезвычайно трудно заметить, в то время как дре­ весина внутри уже совершенно разрушена и судно или конструкция обречены на гибель. На рис. 21 показана доска, полностью разру­ шенная древоточцами в течение одного летнего сезона.

Несмотря на ведущуюся в течение многих лет борьбу с древоточ­ цем, до настоящего времени еще не существует простых, дешевых и надежных способов защиты древесины.

Существуют следующие меры защиты:

— механические (обшивка подводной части металлическими ли­ стами, обклейка стеклотканью и окраска толстыми слоями водостой­ кой краски, например, на основе битума);

31

— физические (ввод судна на 30 суток в пресную воду после 3—4 месяцев эксплуатации в морской воде или периодический подъем на 20—25 дней для просушки корпуса);

— химические (пропитка древесины веществами, токсичными для древоточцев).

Наиболее часто применяют комбинированную защиту: древесину, пропитанную составами, ядовитыми для древоточцев, окрашивают двумя слоями необрастающей краски. При отсутствии пропитки дре­ весину вначале обрабатывают жидким раствором необрастающей краски, для чего в нее вводят дополнительно 25—50% растворителя. После двукратной обработки очень тщательно производят окраску, потому что неокрашенные места, так же как и участки с поврежден­ ной краской, даже минимального размера, немедленно поражаются древоточцами. Если корабельный червь проник в обшивку, то ядо­ витое покрытие не сможет причинить вред вросшему организму.

Контрольные вопросы

1. Перечислите виды коррозионных разрушений металла, наблюдающихся

всудостроении. Что способствует этим явлениям?

2.Назовите причины возникновения на корпусах некоторых судов интен­ сивных коррозионных разрушений.

разрушений?

5.Какие способы борьбы с коррозией судов наиболее употребительны?

6.Что такое обрастание и какие способы борьбы с ним известны?

7.Какие соединения, входящие в состав красок, придают им противообрастающие свойства, и могут ли обычные краски служить защитой от обрастания?

8.Можно ли необрастающие краски наносить на корпуса судов из стали, легких сплавов, стеклопластика, железобетона без применения антикоррозионных красок?

9.Нуждаются ли в защите от обрастания суда с корпусами из стеклопла­ стика или железобетона?

10.Какому виду разрушений подвергаются корпуса деревянных судов и какие

способы борьбы с этим явлением вы знаете?

ГЛАВА III

ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ОКРАСКЕ СУДОВ

§ И

Основные виды лакокрасочных материалов

В судостроении используют большое количество лакокрасочных материалов различного назначения. Некоторые из них промышлен­ ность поставляет в готовом к употреблению виде, другие необходимо предварительно разбавить олифой или лаком или ввести в них сик­

32

катив. Применяют краски, составные компоненты которых смеши­ вают перед употреблением; иногда вводят в них специальные до­ бавки — отвердители, без которых пленка краски не высыхает или не приобретает особых свойств. В отдельных случаях краски, даже при правильном хранении, могут увеличить свою вязкость, поэтому их приходится разводить до состояния, удобного для работы, раство­ рителями или разбавителями.

Все это требует хорошего знания красок, отдельных компонен­ тов, входящих в их состав, и условий, в которых краски будут при­ меняться на судне.

По данным Регистра СССР, краски можно разделить по степени их воспламенения на три вида:

— сгораемые — температура воспламенения пленок ниже 750° С; эти пленки, воспламенившись от постороннего источника пламени, продолжают гореть или тлеть после удаления источника пламени. К их числу относятся алкидные эПали, грунты и шпаклевки, эпок­ сидные и полиуретановые краски и т. п.;

— трудносгораемые — температура воспламенения пленок ниже 750° С, материал горит, тлеет или обугливается только при наличии постороннего источника пламени и перестает гореть или тлеть после его удаления. К ним относятся краски ПФ-218, КО-88, КО-813 и др.;

— несгораемые — пленки таких красок при нагревании до 750° С не горят и не выделяют летучих газов в количестве, достаточном для их воспламенения. К их числу относятся цинксиликатные краски и некоторые кремнийорганические краски.

В промышленности принято обозначать лакокрасочные мате­ риалы в зависимости от типа смолы, входящей в состав их пленкооб­ разующей основы.

Обозначения лакокрасочных материалов

33

высыхании пленки, связывающее отдельные частицы пигмента и на­ полнителя, называют пленкообразующей основой, или связующим.

В зависимости от пленкообразующей основы различают краски: битумные, глифталевые, масляные, нитроцеллюлозные, пентафтале­ вые, полиуретановые, хлоркаучуковые, эпоксидные и т. д.

Масляными красками называют краски, приготовленные на олифе. В зависимости от количества пленкообразующей основы они могут быть густотертыми или готовыми к употреблению.

Густотертые краски, имеющие пастообразную консистенцию, пе­ ред употреблением обязательно разводят олифой или масляным лаком до нужной для работы вязкости. Применять для этой цели растворитель нельзя.

Готовые к употреблению краски после тщательного размешива­ ния можно наносить обычной или валиковой кистью. Эти краски разводят растворителем только в том случае, если окраска будет производиться краскораспылителем или окунанием. При длительном хранении некоторые масляные краски могут загустевать, в них перед употреблением можно вводить до 6% растворителя (уайт-спирита, скипидара, сольвента).

Краски, приготовленные на лаках, независимо от того, какие смолы входят в их состав (естественные или искусственные), назы­ вают эмалевыми, так как их пленки, твердые и блестящие, напо­ минают силикатную эмаль.

Эмалевые краски поставляются только в готовом к употребле­ нию виде. При хранении их вязкость может несколько увеличиться. Для ее снижения вводят растворитель обязательно той марки, ко­ торая рекомендована изготовителем красок.

Лакокрасочные и вспомогательные материалы, которые приме­ няют при постройке, эксплуатации и ремонте судов, разделяют на следующие группы:

Пленкообразующие основы — растительные масла, олифы, лаки, смолы, ла­ тексы

Пигменты и наполнители Грунты Подмазки, шпаклевки и мастики

Краски масляные густотертые и готовые к употреблению Краски эмалевые (глифталевые, пентафталевые, полиуретановые, эпоксид­

ные и т. п.).

34

Краски специального назначения—■необрастающие, кислоюили щелочеус­ тойчивые, светящиеся, термопластичные, флюоресцирующие и т. п.

Растворители, разжижители, смывки Смолы, естественные и искусственные Сиккативы, отвердители, пластификаторы Клеи

В настоящее время в промышленности принято также деление лакокрасочных материалов на изготовляемые из природных смол и из искусственных (поликонденсационные, полимеризационные и пр.).

К материалам, вырабатываемым на основе поликонденсационных смол, относятся алкидные (глифталевые, пентафталевые ит.п.), ал­ кидноакриловые, алкидномочевино-меламиновые, алкидностироль­ ные, кремнийорганические, масляностирольные, меламино-мочевино­ формальдегидные, меламиноформальдегидные, мочевиноформаль­ дегидные, полиуретановые, фенолоформальдегидные, эпоксидные.

На основе полимеризационных смол изготовляют инден-кумаро- новые, перхлорвиниловые, полиакриловые, поливинилбутиральные, поливинилацетатные, поливинилхлоридные, политетрафторэтиленовые, полиэтиленовые, на сополимерах винилхлорида и винилацетата, на сополимерах винилхлорида и винилиденхлорида, хлорирован­ ного каучука.

На основе эфиров целлюлозы вырабатывают нитролаки и нитро­ эмали, нитропентафталевые, нитроэпоксидные материалы и этилцеллюлозные лаки и эмали.

§ 12

Процессы образования лакокрасочных пленок

Надежная защита судовых конструкций может быть обеспечена только после образования на их поверхности плотной, хорошо про­ сохшей пленки краски. Почти все пленкообразователи представляют собой растворы высокомолекулярных соединений (виниловые смолы, каучуки, эфиры целлюлозы) либо превращаются в высокомолекуляр­ ные соединения в процессе образования пленок.

Высокомолекулярными органическими соединениями называ­ ются вещества, молекулы которых содержат сотни и тысячи атомов, связанных друг с другом главными валентностями.

Процессы получения большинства высокомолекулярных пленкообразователей основаны на способности низкомолекулярных соеди­ нений многократно вступать в реакции полимеризации и поликон­ денсации.

Полимеризация — реакция, при которой происходит соединение ряда молекул в вещество, процентный состав которого при элемен­ тарном анализе тот же, что и исходного мономера.

Поликонденсация — реакция, в ходе которой происходит отщеп­ ление простых молекул (воды, хлористого водорода и др.) и обра­ зуются соединения с иным характером связи атомов, чем в перво­ начальном веществе.

По мере возрастания молекулярного веса изменяются физические и химические свойства соединений. Обычно увеличивается их темпе­

35

ратура плавления и кипения, уменьшается растворимость и хими­ ческая активность.

Полимеризация и поликонденсация являются основными про­ цессами, обусловливающими пленкообразование.

Существуют два основных процесса, в результате которых плен­ кообразующая основа краски может перейти из жидкого состояния в твердое.

Образование пленок за счет испарения растворителя. Процесс испарения растворителя состоит из трех стадий:

—растворителя много и процесс испарения идет как бы со сво­ бодной поверхности жидкости. Период этот кратковременный, так как вследствие испарения концентрация растворителя изменяется, нарушается равновесие и начинается диффузия растворителя из нижележащих слоев краски;

—появление на поверхности пленки все увеличивающегося по толщине слоя вязкого геля. На этой длительной стадии раствори­

телю необходимо дополнительно преодолеть сопротивление гелеоб­ разного слоя;

— испарение остатков растворителя, связанного наиболее прочно с пленкообразователем. Сложные высокомолекулярные со­ единения отдают этот растворитель более медленно, чем низкомо­ лекулярные соединения.

Строение и величина частиц пигментов влияют на скорость испа­ рения: крупные — ускоряют, мелкие и чешуйчатые — замедляют.

После практического завершения процесса пленкообразования в пленке остается до 5—'12% растворителя. Дальнейшее испарение остатков растворителей можно рассматривать уже как начало старе­ ния, так как пленки становятся менее пластичными.

Такой процесс образования пленок характерен для виниловых, нитроцеллюлозных эмалей, битумных, каменноугольных, спиртовых и других лаков, после испарения из которых растворителя образуется покрытие в виде сплошной твердой пленки.

Испарение может происходить при нормальной (18—20° С) и по­ ниженной температуре (— 10, — 15°С). Для ускорения этого процесса можно подогревать окрашенные изделия. Пленки, образовавшиеся только в результате испарения растворителя, можно вновь пере­ вести в раствор; их относят к группе обратимых.

Образование пленок за счет химических реакций. В процессе об­ разования пленки происходит не только испарение растворителя, но и сложное химическое превращение пленкообразователя: он подвер­ гается окислению, полимеризации, конденсации, ведущим к росту его молекулярного веса и переходу в твердое состояние.

Примером подобного процесса может служить высыхание нату­ ральной олифы или масляных красок на ее основе. Они не содержат растворителей и, будучи нанесены тонким слоем на окрашиваемую поверхность, под влиянием кислорода воздуха, света, температуры превращаются в твердую пленку. Одновременно с этим происходит и реакция полимеризации, но менее интенсивная.

Аналогичен процесс высыхания и масляных лаков или эмалей,

36