- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1. Основные сведения о лакокрасочных материалах
- •1.1. Классификация и обозначение лакокрасочных материалов
- •Примеры обозначения лакокрасочных материалов.
- •1.2. Состав лакокрасочных материалов
- •1.2.1. Пигменты
- •Пигменты
- •1.2.2. Удешевляющие добавки, наполнители
- •1.2.3. Растворители
- •1.2.4. Добавки
- •Глава 2. Лакокрасочные материалы на основе поликонденсационных смол
- •2.1. Алкидные лакокрасочные материалы
- •1 Бункер для пигментов; 2 смеситель, быстроходный;
- •3 Смеситель напорный; 4, 5 бисерные мельницы;
- •6 Мерная емкость для лака; 7 хранилище одноколерных паст;
- •2.2. Свойства и применение алкидных лакокрасочных материалов
- •2.3. Карбамидо- и меламиноформальдегидные лакокрасочные материалы
- •2.3.1. Свойства и применение карбамидоформальдегидных
- •2.3.2. Меламиноформальдегидные лакокрасочные материалы
- •2.3.3. Фенолоформальдегидные лакокрасочные материалы
- •2.4. Алкидно-стирольные лакокрасочные материалы
- •2.4.1. Свойства и применение некоторых промышленных
- •2.4.2. Алкидно-акриловые эмали
- •2.5. Эпоксидные лакокрасочные материалы
- •2.6. Эпоксиэфирные лакокрасочные материалы
- •2.7. Полиэфирные лакокрасочные материалы
- •2.8. Полиуретановые лакокрасочные материалы
- •2.9. Кремнийорганические лакокрасочные материалы
- •2.10. Фуриловые лакокрасочные материалы (лаки и эмали)
- •2.11. Циклогексанонформальдегидные лаки
- •Глава 3. Лакокрасочные материалы на основе полимеризационных смол
- •3.1. Перхлорвиниловые лакокрасочные материалы
- •1 Замесочная машина; 2 краскотерочная машина для получения подколеровочных паст; 3 дежа; 4 смеситель; 5 диссольвер;
- •6 Мельница; 7 бисерная мельница; 8 промежуточная емкость;
- •9 Мерник; 10 шестеренчатый насос; 11 фильтр
- •1 Замесочная машина; 2 краскотерочная машина; 3 дежа;
- •4 Смеситель для эмали; 5 промежуточная емкость для основы; 6 смеситель для пигментной пасты; 7 мерник; 8 – фильтр;
- •9 Шестеренчатый насос
- •3.1.1. Лакокрасочные материалы на основе
- •3.2. Лакокрасочные материалы на основе полиакрилатов
- •3.3. Лакокрасочные материалы на основе поливинилацеталей
- •3.4. Эмали на основе хлоркаучука
- •3.5. Лакокрасочные материалы на основе эфиров целлюлозы
- •1 Мерники на весах, 2 емкости промежуточные; 3 насос шестеренчатый; 4 – малаксер; 5 смеситель с планетарной мешалкой;
- •6 Смеситель с якорной мешалкой; 7 центрифуга типа сго-100
- •3.6. Лакокрасочные материалы на основе битумов
- •3.7. Лакокрасочные материалы на основе природных смол
- •3.7.1. Циклокаучуковые эмали
- •3.8. Фторопластовые лаки и эмали
- •3.9. Эмали на основе хлорсульфированного полиэтилена
- •3.10. Пластизоли и органозоли (поливинилхлоридные лакокрасочные материалы)
- •3.10.1. Состав пластизолей и органозолей
- •3.10.2. Получение пластизолей и органозолей
- •3.11. Масляные и алкидные краски
- •1 Замесочная машина; 2 дежа; 3 краскотерочная машина;
- •4 Смеситель; 5 – насос; 6 фильтр
- •3.12. Порошковые краски
- •1 Электродвигатель, 2 мешалка; 3 турбосмеситель; 4 затвор; 5 рукав;
- •6 Смеситель; 7 вибросито; 8 затвор шлюзовой
- •3.12.1. Получение, свойства и применение порошковых красок
- •1 Смеситель сухих компонентов; 2 питатель; 3 экструдер двухчервячный;
- •4 Охлаждающее устройство; 5 мельница грубого помола; 6 мельница тонкого помола; 7 фильтр
- •3.13. Водоэмульсионные краски
- •1 Смеситель для приготовления раствора добавок; 2 весы; 3 хранилище для эмульсии; 4 насос; 5 – фильтр сетчатый; 6 смеситель быстроходный;
- •7 Промежуточный смеситель; 8 бункер для пигментов; 9 бисерная мельница; 10 смеситель
- •3.14. Контроль качества в лакокрасочной промышленности
- •3.15. Стандартизированные методы испытаний лакокрасочных материалов и покрытий
- •3.16. Определение технологических свойств лакокрасочных материалов
- •3.16.1. Условная вязкость
- •3.16.2. Срок годности
- •3.16.3. Содержание летучих и нелетучих твердых
- •3.16.4. Степень перетира
- •3.16.5. Цвет непигментированных лакокрасочных материалов
- •3.16.6. Укрывистость
- •3.16.7. Разлив
- •3.16.8. Электрические свойства
- •Глава 4. Лакокрасочные покрытия
- •4.1. Характеристика и классификация лакокрасочных покрытий
- •Классификация лкп по внешнему виду. Внешний вид поверхности покрытия характеризуется цветом, фактурой, качеством исполнения покрытия наличием или отсутствием дефектов. Определения основных дефектов.
- •Покрытий
- •Примеры обозначения лакокрасочных покрытий:
- •4.2. Требования, предъявляемые к лакокрасочным
- •1 Ньютоновское течение; 2 дилатантное течение;
- •3 Псевдопластическое течение; 4 пластическое течение;
- •4.3. Поверхностное натяжение жидких лакокрасочных материалов
- •4.4. Свойства порошковых лакокрасочных материалов
- •Глава 5. Взаимодействие лакокрасочных материалов с твердой поверхностью
- •5.1. Свойства твердой поверхности
- •5.2. Смачивание жидкими лакокрасочными материалами твердой поверхности
- •5.2.1. Формирование поверхности контакта
- •1 Подложка; 2 воздушные полости; 3 лакокрасочный материал
- •5.2.2. Смачивание поверхностей на воздухе
- •5.2.3. Смачивание увлажненных и погруженных в воду поверхностей
- •Глава 6. Свойства и разновидности покрытий
- •6.1. Прочностные и деформационные свойства
- •6.2. Факторы, влияющие на механические свойства покрытий
- •6.3. Покрытия целевого назначения. Морозостойкие покрытия
- •6.4. Износостойкие покрытия
- •6.5. Вибропоглощающие покрытия
- •6.6. Кавитационностойкие покрытия
- •6.7. Методы определения механических свойств пленок
- •6.7.1. Адгезия
- •6.7.2. Природа адгезионных связей
- •6.7.3. Молекулярное взаимодействие
- •6.7.4. Хемосорбционное взаимодействие
- •6.7.5. Электростатическое взаимодействие
- •6.7.6. Диффузионное взаимодействие
- •6.7.7. Факторы, влияющие на адгезионную прочность покрытий
- •1 Поливинилбутираль; 2 поликапроамид; 3 пентапласт; 4 сэвилен
- •6.7.8. Длительная адгезионная прочность
- •6.7.9. Взаимодействие покрытий с гидрофильными веществами
- •6.7.10. Покрытия целевого назначения
- •6.7.11. Методы определения адгезионной прочности
- •6.8. Внутренние напряжения
- •6.8.1. Возникновение и релаксация внутренних напряжений
- •6.8.2. Факторы, влияющие на внутренние напряжения
- •6.9. Проницаемость покрытий
- •6.9.1. Перенос жидкостей и газов через пленки
- •I покрытия с явной пористостью; II покрытия со скрытой пористостью;
- •III беспористые покрытия
- •1 Масляное; 2 алкидное; 3 хлоркаучуковое;
- •4 Битумное
- •6.9.2. Факторы, влияющие на проницаемость
- •6.9.3. Методы определения проницаемости
- •6.10. Оптические свойства
- •6.10.1. Пропускание, поглощение и отражение света покрытиями
- •I воздух; II пленка; III подложка
- •1 Полиакрилатного; 2 ацетилцеллюлозного; 3 меламиноалкидного;
- •4 Ацетилцеллюлозного с 0,3% 2-гидрокси-4-метоксибензофенона;
- •5 Ацетилцеллюлозного с 0,55 2,2-дигидрокси-4-метоксибензофенона
- •6.10.2. Покрытия как средство цветового оформления изделий и объектов
- •6.10.3. Покрытия целевого назначения
- •6.10.4. Методы определения оптических свойств покрытий
- •6.11. Электрические свойства
- •Глава 7. Определение физико – механических свойств лакокрасочных покрытий
- •7.1. Получение свободных пленок
- •7.1.1. Получение лакокрасочных покрытий для испытаний
- •7.1.2. Толщина лакокрасочных покрытий
- •7.1.3. Прочность пленок при ударе
- •7.1.4. Твердость покрытия по маятниковому прибору
- •Глава 8. Технология нанесения лакокрасочных материалов
- •8.1. Способы нанесения лакокрасочных материалов на поверхность
- •8.1.1. Классификация способов окрашивания
- •8.2. Пневматическое распыление
- •8.3. Электростатическое распыление
- •1 Окрасочная камера; 2 – пульт дистанционного управления;
- •6 Дозирующее устройство; 7 кенотронный выпрямитель тока;
- •8 Электростатический генератор; 9 – вытяжная вентиляция
- •8.4. Гидравлическое распыление
- •1 Корпус; 2 насос; 3 всасывающий клапан; 4 приемный шланг; 5 фильтр; 6 нагнетательный клапан; 7 сальник; 8 напорный шланг; 9 кран; 10 «удочка»; 11 форсунка
- •8.5. Окунание и облив
- •1 Ванна; 2 насос; 3 карман; 4 сточный лоток; 5 изделие
- •1 Подающие валки; 2 карандаш; 3 ванна с лакокрасочным материалом;
- •4 Ограничительные шайбы; 5 сушильный транспортер
- •8.6. Валковый способ
- •8.7. Электроосаждение
- •8.7.1. Электрофоретическое нанесение дисперсий
- •8.7.2. Электроосаждение лакокрасочных материалов из водных растворов
- •8.7.3. Лакокрасочные материалы при электроосаждении
- •8.7.4. Технология получения покрытий
- •12 Фильтр; 13 теплообменник
- •8.8. Получение покрытий способом электрополимеризации
- •8.9. Хемоосаждение
- •8.10. Ручные способы нанесения жидких лакокрасочных материалов
- •Глава 9. Способы отверждения покрытий
- •9.1. Тепловое отверждение покрытий
- •9.1.1. Конвективный способ
- •I подъем температуры, II собственно сушка, III охлаждение покрытия
- •9.1.2. Терморадиационный способ
- •1 Вентилятор; 2 воздушная завеса; 3 корпус камеры;
- •4 Рабочая зона; 5 излучатель; 6 тамбуры;
- •7 Конвейер; 8 изделие
- •9.1.3. Индукционный способ
- •9.2. Отверждение покрытий под действием уф излучения
- •9.3. Радиационное отверждение покрытий
- •1 Деталь мебели; 2 лаконаливная машина; 3 радиационно-химическая установка с ускорителями электронов
- •Глава 10. Технология окрашивания металлов
- •10.1. Подготовка поверхности перед окрашиванием
- •10.1.1. Механические способы очистки
- •10.1.2. Термические способы очистки
- •10.1.3. Химические способы очистки
- •Метасиликат натрия 3–5
- •10.1.4. Травление
- •10.1.5. Удаление старых покрытий
- •10.2. Нанесение конверсионных покрытий
- •10.3. Стадии технологического процесса получения покрытий
- •10.3.1. Грунтование
- •10.3.2. Шпатлевание
- •10.3.3. Нанесение верхних слоев покрытия
- •10.3.4. Шлифование и полирование
- •Глава 11. Технология окрашивания неметаллических материалов
- •11.1 Окрашивание и лакирование древесины. Покрытия древесины: прозрачные и непрозрачные
- •11.1.1. Получение прозрачных покрытий
- •11.1.2. Получение непрозрачных покрытий
- •11.2. Окрашивание и лакирование кожи
- •11.2.1. Покрывное крашение
- •11.3. Окрашивание пластмасс и резины
- •11.4. Технология изготовления декоративных
- •Литература
- •Оглавление
- •Химия и технология лакокрасочных материалов и покрытий
- •220050. Минск, Свердлова, 13а.
- •220600, Г. Минск, ул.Красная, 23. Заказ .
3.16.7. Разлив
Это способность лакокрасочного материала после нанесения растекаться и выравнивать свой поверхностный слой. Согласно ОСТ 6-10-436-82 разлив определяется двумя методами.
Первый метод используется для определения разлива лакокрасочного материала, наносимого распылением. При этом оценивают величины шагрени и наличия потеков. Наличие потеков определяют только визуально (сравнение с утвержденным образцом), величину шагрени – визуально или измеряя на профилографе-профилометре (ГОСТ 1930086) и выражая в баллах (от 1 до 5). Балльная оценка шагрени представлена в таблице 1.
Таблица 3.2. Балльная оценка шагрени ЛКМ
Оценка баллы |
Шагрень |
Основание неровности, мм |
Высота неровности, мкм |
5 |
Отсутствует |
|
|
4 |
Едва заметная |
>3,5 3,52,0 |
<1,2 <1,0 |
3 |
Незначительная |
>3,5 3,52,0 <2 |
2,01,2 1,71,0 <1 |
2 |
Значительная |
>3,5 3,52,0 2,0 |
3,0-2,0 3,01,7 2,01,0 |
1 |
Сильная |
>3,5 3,52,0 <2,0 |
>3,0 >3,0 >2,0 |
Устройство для окрашивания – это механизм перемещения образцов с постоянной скоростью (14 м/мин) перпендикулярно плоской струе лакокрасочного материала, распыляемого неподвижно закрепленным краскораспылителем при расходе 0,14кг/мин на расстоянии 450 мм от поверхности.
Второй метод используют при определении разлива лакокрасочных материалов, наносимых кистью. При этом разлив оценивают при сравнении со шкалой разлива и выражают степенью от 0 до 10. Шкала разлива составлена по зависимости слияния пяти пар полос лакокрасочного материала, полученных специальным приспособлением (гребенкой) с различными размерами канавки (0,254,0 мм) с шириной канавки 0,05 мм 1,600,1 мм и шириной выступа 2,50,1 мм. Разлив хороший – при полном слиянии пяти пар полос (степень 10); разлив плохой – полосы не сливаются (степень 0).
3.16.8. Электрические свойства
Установлены следующие показатели изоляционных материалов нефтяного или растительного происхождения, синтетических при испытаниях в текучем состоянии:
тангенс угла диэлектрических потерь tg и диэлектрической проницаемости r при частоте тока 50 Гц;
удельное (объемное) электрическое сопротивление v при напряжении постоянного тока;
пробивное напряжение Uпр при частоте тока 50Гц.
Оборудование: прибор ПУС2 (ТУ 610206086), состоящий из датчика – измерительной ячейки (датчик ЯИ), датчика оперативного контроля (датчик ОК) и тераометра Е613А (ЯЫ.722.ОМТУ).
Погрешность при измерении датчиком ЯИ 10, ОК 40%.
Глава 4. Лакокрасочные покрытия
4.1. Характеристика и классификация лакокрасочных покрытий
Покрытия формируются из различных по химической природе лакокрасочных материалов, основу которых составляют полимерные пленки (пленкообразователь), пигменты, включающие наполнители, модифицирующие добавки и другие ингредиенты.
Пленка это состояние вещества в виде сплошного тонкого слоя. Пленки могут быть свободными или адгезированными.
Лакокрасочные покрытия (ЛКП) пленки, связанные с твердой поверхностью (субстратом) адгезионными силами, причем эта связь создается в процессе формирования пленки толщиной 10300 мкм из жидких или порошковых лаков и красок, удельная поверхность которых составляет 101000 см2см3.
Лакокрасочные покрытия имеют две поверхности контакта: одну с внешней средой (газообразной или жидкой), другую с твердым телом (подложкой). В покрытиях, полученных из растворов или расплавов пленкообразователей, можно выделить три слоя с непрерывными границами:
верхний («воздушный»);
промежуточный (средний);
нижний (адгезионный или «зеркальный»).
Верхний слой, соприкасающийся с воздухом при формировании пленки, подвержен его влиянию в наибольшей степени: степень окислительной деструкции и часто другие виды химических превращений с участием кислорода и влаги воздуха наиболее значительны в нем, поскольку проникновение кислорода и влаги в средний и нижний (адгезионный) слой (беспористые подложки) существенно замедляется.
Часто подложка влияет на протекание как химических реакций при формировании покрытий, катализируя или ингибируя их, что особенно проявляется при высоких температурах, так и на физические процессы в адгезионном слое: усадку, стеклование, ориентационные эффекты и др., сказываясь на структуре пленок. В адгезионном слое макромолекулы пленкообразователя подвергаются плоскостной ориентации и формируется менее совершенная структура, чем в массе пленки. По мере удаления от подложки степень ориентации и анизотропия пленок падают, а степень надмолекулярной ориентации полимера возрастает. Структурная неоднородность особенно существенна у покрытий, полученных из кристаллических полимеров. Это объясняется тем, что из-за большого количества центров кристаллизации и малой подвижности макромолекул полимера, обусловленной фиксирующим действием твердой поверхности, возникают затруднения при кристаллизации в адгезионном слое, чего не происходит в промежуточном и верхних слоях: в них степень кристалличности выше, чем в адгезионном слое.
Подобная корреляция наблюдается и для сферолитной кристаллизации: на среднюю часть пленки приходятся максимальные по объему сферолиты. По мере приближения к подложке и в верхний (воздушный) слой они вырождаются или приобретают иные морфологические формы.
Структурные особенности отдельных слоев сказываются на их свойствах. Например, нижний слой пленок, формируемых из растворов аморфных полимеров, обладает повышенной сорбционной способностью и, обычно, более низкой твердостью, чем промежуточные слои. Часто наблюдается его меньшая плотность, но более высокая температура стеклования, чем в объеме, обусловленная ограниченной подвижностью макромолекул пленкообразователя.
Большинство покрытий это многокомпонентные системы и неоднородность по толщине (не редко в объеме) может появляться в результате микро- и макрорасслоения пленкообразователей, выпотевания или кристаллизации пластификаторов, всплывания или оседания пигментов при пленкообразовании, избирательной адсорбции компонентов на поверхности подложки.
Образование послойно-неоднородной структуры покрытий может быть обусловлено и самой рецептурой лакокрасочного материала, в частности при использовании смесей взаимонесовместимых пленкообразователей.
Следует отметить, что неоднородность состава, структуры, анизотропию свойств, характерные для лакокрасочных покрытий, не всегда нужно рассматривать, как только отрицательные явления. В этом может быть и положительная сторона, особенно при формировании многослойных покрытий.
Процесс получения покрытий на подложке сопровождается усадкой, что при отсутствии полной релаксации, обуславливает возникновение остаточных напряжений (тонкий слой акварельной краски на бумаге при высыхании закручивает ее на себя), то есть большинство лакокрасочных покрытий, особенно на основе жесткоцепных аморфных или кристаллических полимеров это напряженные системы. Даже самые тонкие лакокрасочные покрытия отличаются от жидкостных или газовых адсорбционных слоев тем, что последние существуют только при наличии поверхности адсорбента, в то время как лакокрасочные пленки в результате определенной когезионной прочности могут сохраняться и вне ее.
Все эти особенности покрытий необходимо учитывать при их получении и эксплуатации.
Классификация лакокрасочных покрытий осуществляется по химическому и эксплуатационному признакам. Так, в основе химической классификации заложена природа пленкообразователя, из которого изготовлено покрытие (эпоксидные, полиакрилатные, алкидные и т. д.). Классификация покрытий по эксплуатационному признаку (по назначению) не дает представления о природе материала пленки, но для потребителей она важна, так как ориентирует на области практического применения того или иного покрытия (например, атмосферо-, термо-, свето-, химически стойкие и т.д.).
Существует и структурная классификация А. Я. Дринберга, согласно которой все лакокрасочные покрытия подразделяются на 2 группы: превращаемые и непревращаемые в трехмерное состояние. Хотя она и менее распространена, по ней можно судить о механизме формирования покрытий (получены ли они в результате химических превращений или без них), а также о некоторых свойствах этих покрытий (растворимость, термопластичность и др.).
По строению лакокрасочные покрытия классифицируют на одно- и многослойные; последние на однородные и разнородные. Для многослойных разнородных покрытий принято соответствующее название слоев. Первый, контактирующий с подложкой грунтовочный или грунт, затем следуют промежуточные слои и верхнее покрытие.
Различают также комбинированные покрытия. Их изготовляют сочетанием лакокрасочных покрытий с другими видами металлическими, термодиффузионными, фосфатными, оксидными и др.