Яковлев АД 2020

тех К", СФ­1, "Самсон" и др.). Они представляют собой водные, спир­ товые, водно­спиртовые или водно­ацетоновые растворы кислот (ор­ тофосфорная, салициловая, щавелевая), таннина, ингибитора корро­ зии, ПАВ и других веществ.

Преобразователи ржавчины наносят на поверхность распылени­ ем или кистью в 1­2 слоя. Через 3­24 ч поверхность считается гото­ вой для нанесения последующих слоев покрытия. Максимальная толщина слоя ржавчины, по которому можно наносить грунтовки, 50­100 мкм; грунтовки обычно непригодны для нанесения на по­ верхность, содержащую окалину и частично неудаленные старые по­ крытия.

Эффективность действия преобразователей ржавчины определя­ ется равномерностью распределения продуктов коррозии, однород­ ностью их природы и фазового состава. В большинстве случаев по­ крытия, полученные на изделиях без предварительного удаления продуктов коррозии (посредством их преобразования), уступают по защитным свойствам покрытиям, нанесенным на очищенную от ок­ сидов поверхность.

9.2.2. ШПАТЛЕВАНИЕ

Шпатлевание ­ процесс нанесения шпатлевочных составов с це­ лью выравнивания поверхности. Только одними грунтовочными слоями этого достичь не удается вследствие их малой толщины.

Шпатлевание проводят лишь в тех случаях, когда к покрытию предъявляются повышенные требования по внешнему виду, а поверх­ ность металла имеет дефекты. С этой целью применяют шпатлевки ­ густые тестообразные или жидкие подвижные составы из пленкообра­ зователей, наполнителей и пигментов. К шпатлевкам предъявляются следующие требования: 1) минимальная усадка при высыхании; 2) спо­ собность к шлифованию; 3) необходимая механическая прочность и хорошая сцепляемость с грунтом и вышележащими слоями.

Усадка зависит от природы пленкообразователя. Ниже указаны примерные значения усадки (в %) для разных видов шпатлевок:

Чем больше усадка, тем больше склонность шпатлевки к рас­ трескиванию из­за внутренних напряжений и тем более тонким сло­ ем ее следует наносить. Не рекомендуется наносить более трех слоев любой шпатлевки. Толщина каждого слоя не должна превышать 0,1 мм для нитратцеллюлозных шпатлевок, 0,5 мм ­ для алкидных и пер­ хлорвиниловых, 5,0 мм ­ для эпоксидных и полиэфирных.

351

9.2.3. НАНЕСЕНИЕ ВЕРХНИХ СЛО ЕВ ПО КРЫТИЯ

При окрашивании жидкими материалами после грунтования и шпатлевания (если последнее предусмотрено) наносят последующие слои покрытия. В совокупности все слои (грунтовочный, шпатлевоч­ ный и верхние) представляют собой систему покрытия. Вместо шпатле­ вочного слоя могут служить промежуточные слои материалов, усили­ вающих барьерный эффект покрытий. Также не исключается нанесение вместо одного слоя грунтовки (для усиления противокоррозионного эффекта) двух слоев. Системы многослойных покрытий применяют преимущественно там, где требуется надежная долговременная защи­ та: окрашивание автомобилей, самолетов, корпусов судов, наземных сооружений и т. д. Выбор той или иной системы зависит от характера объекта, его назначения, условий эксплуатации, требований к внеш­ нему виду. Системы покрытий могут содержать до 6 слоев и более. Они могут быть однородными, т. е. изготовляться принципиально на одном типе пленкообразователя, например алкидном, виниловом, по­ лиакрилатном, так и на разных типах. В последнем случае должно строго учитываться сочетание слоев с точки зрения адгезии.

В табл. 9.1 приведены примеры допустимых сочетаний некото­ рых эмалей с грунтовками и шпатлевками для покрытий, эксплуати­ руемых в атмосферных условиях.

Таблица 9.1

Системы атмосферостойких покрытий

353

Не исключается сочетание в одной системе водных и органорас­ творимых лакокрасочных материалов.

Порошковые краски, в отличие от жидких, преимущественно наносят одним­двумя слоями непосредственно на металлическую по­ верхность, не подвергая ее грунтованию и шпатлеванию. Роль грун­ товок чаще всего выполняют конверсионные покрытия: фосфатные (на черных металлах), хроматные, оксидные (на цветных). Только в случае особо ответственных покрытий (футерование химической аппаратуры, защита труб) прибегают к применению грунтовок и многослойных покрытий. Все покрытия из жидких красок, эксплуа­ тируемые в агрессивных средах, как правило, многослойные: обычно наносят 1­2 слоя грунтовки, затем 3­6 слоев химически стойкой эмали или лака; шпатлевание не проводят. При получении декоративных покрытий, напротив, нередко прибегают к многократному шпатле­ ванию. При последующем нанесении тонкого слоя эмали отчетливо проявляются все дефекты зашпатлеванной поверхности. Поэтому первый слой, наносимый по шпатлевке, нередко называют выяви­ телъным.

Каждый последующий слой обычно наносят на хорошо отвер­ жденный (высушенный) предыдущий слой. Однако нередко исполь­ зуют принцип "мокрый по мокрому", т. е. на неотвержденный (слег­ ка подсохший от растворителей) слой грунтовки или эмали наносят последующие слои. Такой прием сокращает производственный цикл и обеспечивает лучшую межслойную адгезию. Им пользуются, в ча­ стности, при нанесении виниловых эмалей по алкидным грунтам и при получении многослойных мочевиноформальдегидных и мела­ миноалкидных покрытий.

В настоящее время по экономическим соображениям прослежи­ вается общая тенденция к сокращению числа наносимых слоев по­ крытий. Это возможно делать при условии применения более каче­ ственных лакокрасочных материалов, надежных методов подготовки поверхности, способов нанесения, обеспечивающих сплошность по­ крытий. Уменьшение числа слоев также достигается применением лакокрасочных материалов с высоким и 100 %­м сухим остатком и нанесением составов в нагретом состоянии.

9.2.4. ШЛИФО ВАНИЕ И ПОЛИРОВАНИЕ

Шлифование проводят для придания поверхности шероховатости и, следовательно, для увеличения межслойной адгезии, а также для выравнивания отдельных слоев покрытий (снятие неровностей и наслоений шпатлевки, устранение шагрени и других дефектов с ли­ цевых покрытий). Таким образом, шлифование возможно как при

354

нанесении отдельных слоев, особенно шпатлевочных (межслойное шлифование), так и на заключительной стадии процесса получения покрытий (шлифование верхних покрытий).

Полирование ­ операция по наведению блеска покрытия путем сглаживания мельчайших неровностей на пленке. После выравнивания поверхности шлифованием остаются неровности размером 1­2 мкм. Зеркальное же отражение света возможно, если неровности поверх­ ности не превышают половины длины волны видимого света, т. е. менее 0,2 мкм. Оно достигается полированием покрытий.

Операцию по шлифованию и полированию верхних покрытий нередко называют облагораживанием. Для ее проведения применяют абразивные материалы ­ порошки, шкурки, пасты. Наиболее распро­ страненными абразивами являются корунд, карборунд, наждак, пем­ за, стекло, крокус, молотые кремнекварцевые и известковые породы. Твердость абразивов оценивается по шкале Мооса относительно твердости алмаза, равной 10:

По степени зернистости абразивные материалы подразделяют на шлифовальные зерна (более 150 мкм), шлифовальные порошки (20¬ 150 мкм) и микропорошки (менее 20 мкм).

Шлифовальные шкурки (абразив, укрепленный на тканевой или бумажной основе) особенно широко применяются при ремонтных работах. Они бывают водостойкими и неводостойкими и различают­ ся по номерам в соответствии с зернистостью абразива. Для шлифо­ вания шпатлевок применяют грубые шкурки с абразивами № 16­4, верхних покрытий ­ более тонкие с абразивами № 4­3; окончатель­ ную доводку покрытий перед полированием проводят самыми тон­ кими (микронными) шкурками с абразивом М­14.

Абразивные пасты ­ шлифовочные и полировочные ­ содержат микропорошки ­ отмученные абразивы (глинозем, алунд, крокус и др.) и жидкую связку (раствор или эмульсию масел и восков в рас­ творителях или воде).

Шлифованию и полированию подвергают высушенные и хоро­ шо отвержденные покрытия. Предусматривают сухое и мокрое шли­ фование с применением охлаждающих жидкостей ­ воды и неактив­ ных растворителей (уайт­спирит и др.).

Обработку покрытий проводят вручную, с использованием ме­ ханизированного инструмента и на ленточных, плоскополировальных

355

ратцеллюлозных эмалей на меламиноалкидные и полиакрилатные в автомобилестроении привела к значительному снижению трудо­ емкости окрашивания вследствие устранения операций шлифования и полирования верхних покрытий.

9.3. ЗА ЩИТНЫЕ ПО КРЫТИЯ РА ЗЛИЧНО ГО НА ЗНА ЧЕНИЯ

Для защиты металлов в разных странах потребляется в среднем от 40 до 55 % производимых лакокрасочных материалов. Окрашива¬ нию подлежат объекты и сооружения, металлоконструкции, транс¬ порт, трубы, бытовые приборы, различные изделия. Применяемые технологии весьма разнообразны. Их выбор определяется многими факторами: размером и формой изделия, природой металла, объе¬ мом производства, требованиями к внешнему виду, условиями экс¬ плуатации. При разработке технологии окрашивания в первую оче¬ редь руководствуются экономическими и экологическими сообра¬ жениями, установленным сроком службы покрытий.

Ниже приводятся примеры технологических решений, исполь¬ зуемых при окрашивании металлических изделий и объектов в раз¬ ных отраслях промышленности и строительства.

За щ ита изд е лий м а шино с тро е ния

Окрашивание автомобилей. Автомобильная промышленность яв­ ляется крупным потребителем лакокрасочных материалов (их мировое потребление в этой отрасли в 2004 году составило более 800 тыс. т).

Окрашиванию подлежат кузова легковых автомобилей, кабины грузовых автомобилей, комплектующие их части ­ шасси, рамы, дви¬ гатели, бензобаки, платформы, диски колес и другие детали. К по¬ крытиям предъявляются высокие требования по защите и декора¬ тивному внешнему виду, материалы должны отвечать требованиям массового производства.

Основными конструкционными материалами для изготовления автомобилей являются кузовная и частично оцинкованная сталь, сплавы алюминия (детали двигателя, диски колес и др.).

Находят применение все группы лакокрасочных материалов: грун¬ товки, шпатлевки, эмали, лаки. Грунтование поверхности почти на всех автомобильных фирмах производится методом электроосажде¬ ния (преимущественно катодного) с применением водоразбавляемых грунтовок. Материалом верхнего покрытия преимущественно слу¬ жат жидкие составы, реже порошковые или комбинации жидких составов с порошковыми.

357

металла (сталь, сплавы алюминия), предварительно окрашенного способом койл­коатинга. Например, фирма BASF уже внедрила про¬ изводство дверных конструкций в автомобилях из листа, окрашен¬ ного этим способом. Такая технология сокращает технологический процесс производства покрытий и делает защиту более надежной.

Окрашивание мотоциклов, мопедов, велосипедов. По условиям эксплуатации требования в отношении противокоррозионной за¬ щиты этих видов транспортных средств несколько меньше, чем ав¬ томобилей. Однако их внешний вид, цвет, декоративное оформление также имеют важное значение.

До недавнего времени эти изделия окрашивали исключительно жидкими лакокрасочными материалами, главным образом мелами­ ноформальдегидными и мочевиноформальдегидными с применением соответствующих грунтовок. В настоящее время преобладает исполь¬ зование порошковых красок, и только в случае особенно дорогих моделей мотоциклов некоторые производители применяют жидкие полиакрилатные или двухупаковочные акрилуретановые эмали.

Типовая схема окрашивания мотоциклов включает следующие операции: подготовка поверхности, нанесение на металлические де¬ тали порошковой краски, нанесение декоративных рисунков и над¬ писей.

Подготовка поверхности предусматривает обезжиривание и кри¬ сталлическое фосфатирование. Нередко для улучшения защитных свойств покрытий применяют грунтование ­ нанесение водоразбав­ ляемой грунтовки, например, способом электроосаждения. Наиболее зрительно важную часть мотоцикла ­ бензобак, требующую особен¬ но высокого класса отделки, зачастую окрашивают жидкими лако¬ красочными материалами, применяя для выравнивания поверхности полиэфирную или эпоксидную шпатлевки. Пластмассовые детали грунтуют токопроводящей грунтовкой и окрашивают порошковой краской способом электростатического распыления.

Примерно аналогичным способом производится окрашивание мопедов, мотороллеров, велосипедов. Учитывая массовое производст¬ во изделий, окрашивание производится поточным способом на кон¬ вейерных линиях с полной механизацией и автоматизацией процесса.

Окрашивание вагонов. Железнодорожные и трамвайные ваго¬ ны ­ объекты, постоянно эксплуатируемые в атмосферных условиях. Многие десятилетия для их защиты традиционно применяли алкид­ ную систему: пентафталевые грунтовки, шпатлевки и эмали (ПФ­115) в основном естественной сушки. В настоящее время находят приме¬ нение более экологически чистые, ускоренно высыхающие лакокра¬ сочные материалы, образующие более долговечные покрытия.

360