Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Учебник_Химия и технология ЛКМ и покрытий. Крут....doc
Скачиваний:
360
Добавлен:
30.04.2019
Размер:
2.41 Mб
Скачать

Глава 9. Способы отверждения покрытий

Необходимой операцией после нанесения лакокрасочных материалов на поверхность является их отверждение.

На практике эту операцию обычно называют сушкой. Однако термин «сушка» не вполне отражает физико-химическую сущность происходящих при этом процессов, т.к. формирование покрытий может быть результатом не только испарения растворителей (высыхание), но и протекания других процессов. Мы будем рассматривать отверждение с технологической точки зрения.

Формирование покрытий из лакокрасочных систем может быть проведено:

1) в естественных условиях (на открытой площадке или в помещении) при температуре окружающего воздуха;

2) в искусственно созданных условиях  при энергетическом воздействии на материал (тепловом, световом, радиационном и т.д.).

Первый вид отверждения, применяемый ко многим жидким лакокрасочным материалам (воднодисперсионным, перхлорвиниловым, эфироцеллюлозным и др.), не связан с использованием какого-либо оборудования и затратой энергии. Однако, он длителен, неприемлем при поточных способах и приводит к получению покрытий недостаточно высокого качества.

Искусственное отверждение применимо к любым жидким и порошковым лакокрасочным материалам. Оно позволяет существенно ускорить технологический процесс и улучшить качество покрытий, однако требует специального оборудования и затраты энергии. Из-за выигрыша во времени и в качестве покрытий искусственное отверждение получило исключительно большое распространение в промышленности.

С расширением объема применения искусственных способов отверждения сильно возросли энергозатраты на производство покрытий. В настоящее время отверждение покрытий  наиболее энергоемкая стадия всего технологического процесса формирования покрытий.

Отверждение пока остается и лимитирующей стадией производственного цикла, несмотря на то, что продолжительность формирования покрытий в промышленности уменьшилась более чем в 2 раза за последние годы.

В зависимости от способа энергетического воздействия на лакокрасочный материал различают: тепловое отверждение под действием УФ-излучения и радиационное отверждение.

При выборе способа и режима отверждения (сушки) покрытий учитывают многие факторы: вид лакокрасочного материала, характер подложки, размеры и степень сложности покрываемого изделия, поточность производства и др. Предпочтение отдают тем способам, которые более экономически выгодны, высокопроизводительны, менее трудо- и энергоемки и обеспечивают лучшее качество покрытий.

9.1. Тепловое отверждение покрытий

Нагревание широко применяется на практике для ускорения формирования покрытий как непревращаемого, так и особенно превращаемого типов. По способу подвода теплоты к покрытию различают следующие способы теплового отверждения: конвективный, терморадиационный, индукционный. Наибольшее применение получили первые два. Они хорошо разработаны технологически и аппаратурно.

9.1.1. Конвективный способ

Основы способа. При конвективном способе нагревание слоя лакокрасочного материала и изделия осуществляется за счет передачи теплоты от окружающего воздуха или топочных газов. Теплота передается поверхности, постепенно распространяясь вглубь пленки, поэтому затвердевание покрытия происходит также с поверхности раздела пленка - газовая среда.

Такой способ отверждения не является оптимальным. При использовании жидких красок образующийся на поверхности слой более высохшего материала замедляет диффузию и отвод растворителя из глубинных слоев пленки; в случае порошковых красок оплавленный с поверхности слой полимера затрудняет выход воздуха из остальной части покрытия.

Из-за низкой теплопроводности газов (для воздуха при 100ºС λ ≈ 0.028 Вт/м·С, т.е. в тысячи раз меньше, чем у металлов) в конвективной передаче теплоты покрытию принимают участие только слои, непосредственно контактирующие с изделием.

Для улучшения теплопередачи используют перемешивание нагретых газов. Это вызывает дополнительную затрату энергии, т.е. конвективный способ отверждения малоэффективен и достаточно энергоемок. Однако его широко применение объясняется рядом достоинств: универсальностью (пригоден для отверждения любых лакокрасочных материалов, нанесенных на различные подложки), мягкостью и равномерностью нагрева (можно нагревать изделия разной степени сложности), простотой конструкции и легкостью эксплуатации сушильных установок.

С теплотехнической точки зрения в процессе отверждения (сушки) можно выделить три стадии (рис. 9.1).

Рис. 9.1. Температурно-временная характеристика конвективной сушки покрытий: