Яковлев АД 2020

Технологический процесс включает операции: 1) подготовка по¬ верхности; 2) грунтование способом электроосаждения; 3) нанесение верхнего покрытия путем электростатического распыления порош¬ ковой краски.

Подготовка поверхности производится водными составами в струйном шестизонном агрегате (зоны 1­2 ­ одновременное обезжи­ ривание и фосфатирование (Т = 30­40 °С), 3­4 ­ промывки теплой водой, 5­6 ­ промывка обессоленной водой). Процесс электроосаж¬ дения производится в ванне, снабженной системами перемешивания раствора, термостатирования, ультрафильтрации. Изделия после промывки осадка направляются в нагревательное устройство кон¬ вективного типа, где покрытие отверждается при 150 °С в течение 20 мин. Далее конвейер переносит их в распылительную камеру для нанесения порошковой краски. Ее отверждение производится в той же камере, что и отверждение грунтовки. Промывные воды из агре¬ гата подготовки поверхности подвергаются очистке, отходы произ¬ водства ­ утилизации.

За щ ита труб

Промышленностью производится большое количество металли¬ ческих труб разного сортамента. Они различаются размерами (диа¬ метром, длиной, толщиной стенки), типом металла, назначением. Находят применение трубы для транспортирования газа, нефти, нефтепродуктов, буровые, обсадные, трубы систем орошения, паро¬ силового хозяйства, холодного и горячего водоснабжения и др. Большинство из них нуждается в соответствующей защите от корро¬ зии и разрушения.

Особенно надежной должна быть защита труб нефтегазового комплекса, укладываемых в землю, по дну водоемов и морей. Маги¬ стральные трубопроводы ­ крайне дорогие сооружения, рассчитан¬ ные на срок эксплуатации до 30 лет. Поэтому они требуют особенно надежной защиты. Для таких труб комплексно применяют два вида защитных мероприятий: 1) нанесение соответствующих систем ор¬ ганических или неорганических покрытий и 2) электрохимическую (катодную) защиту. Защитные покрытия, как правило, наносятся не только на наружную, но и на внутреннюю поверхность труб. Для наружной изоляции труб находят применение различные материалы и системы покрытий, а именно, битумные мастики, полимерные ленты (из полиэтилена или поливинилхлорида), жидкие и порошко­ вые эпоксидные материалы, полимеры (сэвилен, полиэтилен), нано¬ симые методами экструзии, а также стеклоэмали.

362

Для противоррозионной защиты наружной поверхности сталь¬ ных нефтегазовых труб большого диаметра (610­1420 мм) в завод¬ ских условиях, как правило, применяют многослойные покрытия.

В США для защиты труб наиболее распространены двухслойные эпоксидные покрытия. При этом на горячую поверхность частично отвержденного эпоксидного грунта наносится слой более эластичной эпоксидной порошковой краски. Общая толщина двухслойного эпок¬ сидного покрытия ­ до 0,8­2 мм.

Технологический процесс получения покрытий на отечествен¬ ных предприятиях включает операции подготовки поверхности и нанесения покрытий.

Подготовка поверхности производится посредством дробемет­ ной очистки труб. Применяют два последовательно расположенных дробемета ­ первый для снятия окалины и ржавчины (круглая дробь), второй ­ для создания шероховатости поверхности (колотая дробь). Степень очистки поверхности по ISO 8501­1 не ниже Sa 21 /2 , шерохо­ ватость поверхности Rz = 30­60 мкм.

Нанесение антикоррозионных покрытий производится не позд¬ нее чем через 2 ч после подготовки поверхности. На нагретую до 190¬ 220 °С поверхность последовательно наносят способом электроста¬ тического распыления слой порошковой эпоксидной грунтовки, за¬ тем экструзионно слой адгезива (привитой сополимер полиэтилена и малеинового ангидрида) и слой верхнего покрытия из полиэтилена или полипропилена. Суммарная толщина трехслойного покрытия 3­5 мм.

Для получения покрытий используются как отечественные (П­ЭП­0305, П­ЭП­0130, П­ЭП­7120У, ОХТЭК­3 трубная), так и им­ портные (Resicoat R­7261, Scotchcoаte, Corro­Coat) порошковые эпок¬ сидные материалы.

Нанесение полиэтилена в качестве поверхностного слоя по жест¬ кому эпоксидному слою усиливает демпфирование, повышает стой¬ кость покрытия к ударным воздействиям и создает дополнительную противокоррозионную защиту.

Нанесение покрытий на внутреннюю поверхность труб пресле¬ дует две цели:

1) обеспечить защиту металла от коррозионного воздействия ат¬ мосферы (при транспортировке и укладке труб) и влияния сырых нефтей, особенно сернистых (при эксплуатации);

2) сделать поверхность труб более гладкой, что позволяет умень¬ шить гидравлическое сопротивление движению транспортируемых веществ и снизить отложение парафина в случае парафинистых нефтей.

363

Взависимости от требований применяют разные варианты за¬ щиты внутренней поверхности труб: 1) однослойные покрытия на основе жидких эпоксидных смол (типовой вариант) и 2) двухслой¬ ные покрытия: жидкий грунтовочный состав ­ порошковая (или жидкая) эпоксидная краска (усиленный вариант).

Как и наружная поверхность труб, внутренняя подвергается тща¬ тельной очистке, что достигается дробеметной обработкой. Нанесе¬ ние жидких материалов осуществляется способом пневмораспыле­ ния; порошковую краску наносят на разогретую поверхность струй¬ ным способом. Грунтовочный состав (преимущественно на основе эпоксидных или фенольных смол), наносимый тонким слоем (20­40 мкм), обеспечивает повышение адгезии и защитных свойств покры¬ тий в целом.

Взависимости от назначения труб варианты их защиты разнооб¬ разны. Например, защита наружной и внутренней поверхности труб для транспортирования воды эффективно обеспечивается примене¬ нием порошков полиамидов (Рильсан и др.), для жидкого топлива ­ полиуретановых составов, для межоперационной защиты (на период хранения и транспортирования) ­ воднодисперсионных красок.

Окр а ш ива ние мос товых м е та лло ко нс трукций

Металлоконструкции мостов, путепроводов, пролетных строе¬ ний ­ стационарные долговременные сооружения ­ эксплуатируют¬ ся в особо неблагоприятных условиях при воздействии атмосферы, постоянной высокой влажности, наличии конденсата, знакоперемен¬ ных механических нагрузок, что обусловливает необходимость их надежной защиты. Наиболее распространенный вид защиты ­ при¬ менение лакокрасочных покрытий. Его эффективность напрямую связана с качеством лакокрасочных материалов и соблюдением тех¬ нологии окрашивания.

Технологический процесс получения защитных покрытий на ме¬ таллоконструкциях включает следующие операции: 1) подготовка поверхности; 2) грунтование; 3) нанесение промежуточного и по¬ крывного слоев покрытий. Промежуточный слой иногда заменяют нанесением дополнительного слоя верхнего покрытия.

Подготовка поверхности осуществляется абразивоструйными ме¬ тодами. Очищают как исходный металлопрокат, так и готовые ме¬ таллоконструкции, применяя дробеструйные и дробеметные уста¬ новки. Степень очистки Sa 21 / 2 по ISO 8501­1. Острые кромки округ¬ ляют радиусом не менее 2 мм. Очищенные заготовки сразу же грунтуют. Эти операции обычно выполняются в заводских условиях по месту изготовления металлоконструкций.

364

Г Л А В А 10

ТЕХНО ЛО ГИЯ О КРАШИВАНИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕС КИХ МАТЕРИАЛО В

Число неметаллических материалов, являющихся объектами за­ щиты и декоративной отделки лаками и красками, крайне вели­

ко. Значительное место занимают покрытия по древесине, штукатур­ ке, камню и бетону, асфальту, коже, тканям и резине, пластмассам. Специфика этих материалов и особенности эксплуатации изделий определили индивидуальный подход к технологии их окрашивания.

10.1. О КРАШИВАНИЕ И ЛАКИРО ВАНИЕ Д РЕВЕС ИНЫ

Покрытия на древесине служат для 1) защиты ее от гниения и других видов разрушения и 2) придания изделиям нужного цвета и красивого внешнего вида. Отделка древесины, несмотря на многие сходства с окрашиванием металлов, имеет свои особенности, кото­ рые в значительной мере определяются ее специфическими свойст­ вами: высокой пористостью, низкой термостойкостью, гидрофиль­ ностью. Древесина, кроме того, нестандартна как субстрат. Ее свой­ ства различаются в зависимости не только от породы, возраста, условий произрастания дерева, но и от внешних условий ­ влажно­ сти и температуры окружающего воздуха; наблюдается анизотро­ пия свойств и в разных направлениях (срезах). Изменение объема многих пород древесины при увлажнении ­ высушивании может происходить в осевом, радиальном, тангенциальном направлениях в среднем как 1 : 10 : 20. Как пористый и влагопоглощающий мате­ риал древесина является питательной средой для многих микроор­ ганизмов ­ грибов, плесени, бактерий.

Под действием тепла, влаги и УФ­лучей древесина разрушается ­ теряет цвет, растрескивается, загнивает. Это обусловливает необхо­ димость защиты практически всех изделий из древесины, в первую очередь подверженных воздействию влаги, солнечной радиации, колебаниям температуры.

Защиту древесины осуществляют разными способами: 1) посред­ ством антисептирования, 2) с помощью лакокрасочных покрытий, 3) совместным применением антисептиков и лакокрасочных покры­ тий. В последнем случае возможно нанесение антисептика и лако­ красочного материала последовательно или одновременно.

366

10.1.1. ЗАЩИТА ДРЕВЕСИНЫ ХИМИЧЕС КО Й О БРАБО ТКО Й

Химической обработке (антисептированию) подвергают пило­ материалы, используемые для изготовления чердачных перекры­ тий, подвальных помещений, шпал и других изделий, от которых не требуется декоративного внешнего вида. Антисептирование пре­ следует главную цель ­ сохранить древесину от гниения.

Применяются три способа антисептирования с использованием химических препаратов: под давлением, под вакуумом, поверхно­ стным нанесением препарата кистью или распылением.

Существует большое число отечественных и импортных хими­ ческих препаратов для антисептирования. Наибольшее применение получили препараты на основе солей фтористой и кремнефтори­ стой кислот (ФН, КФА), борной кислоты (ББ­32, ФБС­211), салици­ ланилида и его солей (Катамин Б), алкилдитиокарбаматов (Тиу­ рам), гексаметиленгуанидина (Метацид, Привентол, Биокранол) и др. Из отечественных препаратов нового поколения широкого спектра действия следует отметить медьсодержащие соединения ­ Картоцид и Купрон. Последний представляет собой продукт взаи­ модействия кислот таллового масла с оксидом меди.

Имеются препараты, которые одновременно с защитой от био­ повреждений повышают огнезащитные свойства древесины или, при необходимости, гидрофобизируют ее. Для пропитки древесины в основном используют препараты как растворимые в воде, так и ор­ ганорастворимые. При обработке под вакуумом или под давлением водный раствор проникает в древесину на глубину до 10 мм, причем уже при глубине пропитки 2­5 мм обеспечивается необходимый уровень защиты. В случае поверхностного нанесения глубина про­ никновения растворов обычно не превышает 2 мм. Эффективность глубокой пропитки естественно выше, чем поверхностной.

При необходимости окрашивания антисептированных изделий следует учитывать возможность миграции каких­либо соединений из антисептика в лакокрасочный материал, что может неблагопри­ ятно сказаться на его отверждении и качестве покрытий.

10.1.2. ЗАЩИТА ДРЕВЕСИНЫ ЛАКО КРАСО ЧНЫМИ ПО КРЫТИЯМИ

Для окрасочных работ по древесине в нашей стране использует­ ся до 15 % лакокрасочных материалов промышленного и 50 % ма­ териалов бытового назначения. Получают прозрачные (лаковые) и непрозрачные (кроющие) покрытия.

Лакокрасочные материалы применяют:

­ для наружного окрашивания строительных деревянных кон­ струкций;

367

­для лакирования и окрашивания мебели;

­для лакирования паркета и окрашивания дощатых полов;

­специального (целевого) использования.

Объем их потребления по этим группам в Европе в 2003 году составил соответственно 28, 56, 15 и 1,0 %. В России наибольшее потребление лакокрасочных материалов также приходится на ме­ бельное производство (около 50 %) . Окрасочные работы выполня­ ются в соответствии с ГОСТ 20022­80 "Защита древесины".

Окрашивание наружных конструкций. Для наружной отделки строительных конструкций (фасадов деревянных домов, заборов, оконных переплетов и др.) применяют преимущественно пигмен­ тированные составы ­ краски, эмали, мастики. Не исключается применение лаков, однако непигментированные покрытия по ат­ мосферостойкости значительно уступают пигментированным. До­ пускается к окрашиванию древесина с влажностью не более 20 %.

К покрытиям предъявляются следующие требования. Они долж­ ны обеспечивать хорошую химическую и биологическую защиту, максимально отражать УФ­излучение, быть проницаемыми для водяных паров и одновременно слабо пропускать капельную влагу. Как правило, более долговечны эластичные (ненапряженные) по­ крытия, длительно сохраняющие эти свойства в процессе эксплуа­ тации.

Долгое время в нашей стране для защиты древесины в атмо­ сферных условиях применяли алкидные эмали и масляные краски (ПФ­115, МА­15), а также олифы в качестве грунтовочного материа­ ла. Многолетний опыт использования таких покрытий показал их крайне низкое качество; срок эксплуатации, особенно в местах по­ вышенной солнечной радиации, не превышает 2­3 лет. Причина ­ быстрое старение и, как результат, высокая твердость, хрупкость и низкая паропроницаемость покрытий.

Современные материалы лишены указанных недостатков. При­ меняют как органорастворимые, так и водоразбавляемые материалы. Пленкообразователями в органорастворимых материалах служат жирные алкиды, полиуретаны, полиакрилаты, полистирол. Другие компоненты, обычно присутствующие в составах: пигменты, гидро­ фобизаторы, тиксотропирующие добавки, светостабилизаторы, рас­ творители, ­ выполняют функции обычных лакокрасочных мате­ риалов.

Наиболее важный компонент составов ­ биоцидная добавка. К биоцидным средствам предъявляются следующие требования: со­ вместимость с компонентами состава, нерастворимость в воде, неле­ тучесть, светостойкость, низкая токсичность, отсутствие запаха. Наи­

368

большее применение в качестве биоцидов получили "Цимид" (N­ циклогексилимид), средство "Биокор", "Нистатин", "Фосфопаг" (фос­ фат полигексаметиленгуанидина), метаборат бария, "Агидол" (наф­ тенат цинка). Пригодны также многие другие ранее описанные веще­ ства, используемые при антисептировании древесины.

Отличительная особенность органорастворимых составов ­ низ­ кое (не более 10 %) содержание пленкообразователей и, соответствен­ но, вязкость, высокая степень диспергирования пигментов. При окра­ шивании они не образуют сплошной поверхностной пленки, а прак­ тически полностью впитываются в поры и капилляры древесины, придавая ей требуемый вид при сохранении высокой проницаемости.

Примером таких составов могут служить лакокрасочные мате­ риалы "Пинотекс", "Биотекс", "Биокрон", ПФ­11 ­ на алкидных плен­ кообразователях, "Пигматекс" ­ на полистироле. На их основе можно получать покрытия цветные (окрашенные в разные цвета), лесси­ рующие (полупрозрачные) и лаковые (прозрачные). Несмотря на достаточно хорошую защитную способность покрытий (3­5 лет) эти материалы имеют существенный недостаток ­ большое содержание (до 70­80 % масс.) растворителей (уайт­спирит, ксилол и др.).

Этого недостатка лишены водоразбавляемые лакокрасочные ма­ териалы, которые завоевывают все большее признание при защите древесины в атмосферных условиях. Наибольшее применение полу­ чили пигментированные полиакрилатные дисперсии (в основном на сополимерах н­бутил­ или н­гексилакрилата с метилметакрилатом), алкидные дисперсии, смеси тех и других, а также дисперсии полиуре­ танов. Покрытия из водных дисперсий имеют в 1,5­2 раза большую паропроницаемость, чем алкидные, что позволяет их наносить более толстыми слоями. При эксплуатации они незначительно изменяют Тс, что делает их более стойкими к растрескиванию.

Для обеспечения биостойкости древесины воднодисперсионные составы обычно наносят по слою впитываемой алкидной или масля­ ной грунтовки, содержащей биоцидную добавку.

Имеется несколько вариантов получения непрозрачных (крою­ щих) покрытий:

I ­ грунтовка алкидная (1 слой) + краска полиакрилатная водо­ разбавляемая (2 слоя);

II ­ грунтовка алкидная (1 слой) + краска алкидно­полиакри­ латная водоразбавляемая (2 слоя);

III ­ грунтовка алкидная (2 слоя) + краска полиакрилатная водо­ разбавляемая (2­3 слоя).

Ориентировочный срок эксплуатации покрытий по первым двум вариантам ­ 5 лет, по третьему ­ 7­10 лет.

369

Лакокрасочные материалы наносят на свежестроганную, очи­ щенную от загрязнений (лучше циклеванную или шлифованную) поверхность при температуре не ниже 5 °С. Пораженную плесенью, грибками и синевой поверхность предварительно обрабатывают моющим составом, например раствором гипохлорида натрия. Тор­ цевые поверхности защищают мастиками или шпатлевками ­ эпок­ сидной, тиоколовой, алкидной.

Способы нанесения жидких материалов ­ пневматическое рас­ пыление, валиками, кистью. Последний способ более предпочтите­ лен для нанесения первого слоя покрытия. Каждый слой наносят на предварительно высушенный (отвержденный) предыдущий.

Лакирование и окрашивание мебели. Отделка мебельных изде­ лий предъявляет повышенные требования к качеству покрытий, осо­ бенно с точки зрения эстетики и внешнего вида. Не менее важное значение имеют и технические показатели покрытий: твердость, ус­ тойчивость к механическим воздействиям, химическая и теплостой­ кость, легкость реставрации.

Наибольшее применение имеют прозрачные покрытия, получае­ мые при так называемой столярной отделке (лакирование и полиро­ вание); они не закрывают, а наоборот, подчеркивают текстуру древе­ сины. Такие покрытия применяются в основном для отделки ценных пород (красное дерево, орех, клен, ясень, палисандр, карельская бере­ за, бук, дуб и др.), служащих для изготовления домашней и офисной мебели, струнных и клавишных музыкальных инструментов, футля­ ров часов, а также некоторых строительных изделий. По внешнему виду прозрачные покрытия подразделяют на три категории. Наибо­ лее высокой ­ I категории соответствует, например, отделка гарни­ турной мебели, изготовленной из ценных древесных пород.

Непрозрачные (кроющие) покрытия применяют для отделки из­ делий из хвойных или недорогих лиственных пород, древесина ко­ торых не имеет красивого рисунка. Это школьная, кухонная, боль­ ничная и садовая мебель, деревянные части сельскохозяйственных машин, вагонов, строительные и другие изделия. Кроющие покры­ тия могут быть высококачественными (отделка роялей, деревянных панно) и рядовыми, выполняющими лишь защитные функции.

Как и в случае металлов, основными операциями при отделке мебели являются подготовка поверхности и собственно окрашива­ ние ­ лакирование, полирование.

Различают столярную и отделочную подготовку древесины. За­ дачей с т о л я р н о й п о д г о т о в к и является устранение пороков древесины, обеспечение ровной и гладкой поверхности. Предусмат­ риваются заделка сучков, трещин и других дефектов, циклевание,

370