Нанесение лакокрасочных материалов методом окунания и струйного облива. Суть методов, достоинства и недостатки. Окрашивание порошковыми лакокрасочными материалами Покраска дерева окунанием

При массовом производстве окрашивание окунанием является простым и рентабельным способом, не требующим высококвалифицированной рабочей силы и сложного оборудования. Изделия, подлежащие окрашиванию способом окунания, должны иметь обтекаемую форму, благодаря чему происходит равномерное распределение краски по всей поверхности ровным слоем.

Изделия, имеющие при сложной конфигурации различные углубления, не следует окрашивать окунанием, так как краска может в углублениях задерживаться и неравномерно распределяться на поверхности.

Изделия несложной конфигурации, небольшого веса и размеров окунают вручную в небольшие ванны (рис. 33).

При массовой окраске мелких изделий способом окунания применяют специальные сетчатые корзины или короба (рис. 34).

Для погружения корзин в ванну и выгрузки их, а также и для более тяжелых изделий, применяются пневматические подъемники.

Для изделий, поступающих на окраску непрерывным потоком по конвейеру, ванны размещают в камере, оборудованной вентиляцией и совмещенной с сушильной системой. На подвески конвейера навешивают изделия, которые по ходу конвейера погружаются на определенную глубину в ванну с краской (рис. 35).

После окунания окрашенные изделия по ходу конвейера постепенно выходят из красочной ванны и поступают в сушильную камеру.

Таким образом, конвейерный способ окраски окунанием полностью механизирован.

Обслуживание красочной ванны сводится только к навеске изделий на конвейер и к снятию их после сушки с конвейера.

Размер и емкость ванны должны соответствовать размеру окрашиваемых изделий, обеспечивая полное их погружение в краску.

Увеличивать размеры ванны сверх требуемых нецелесообразно, так как с большого зеркала краски быстро улетучивается растворитель, изменяется вязкость, происходит загустевание краски и в помещении увеличивается концентрация паров, что может вызвать пожар.
Ванны большой емкости оборудованы приводными мешалками для устранения седиментации (осаждения) пигмента. Размешивающие лопасти мешалки находятся под предохранительной решеткой.

Перемешивание краски в ванне осуществляется циркуляцией, т.е. посредством выкачивания краски из ванны-сборника и подачи ее насосом в верхний приемный бак, как это показано на рис. 36.

Из бака-приемника краска через фильтры самотеком поступает в рабочую красочную ванну, в которой поддерживается постоянная рабочая вязкость.

В случае изменения вязкости краски в ванну добавляют соответствующее количество того или иного растворителя. Рабочую вязкость краски в ванне проверяют не менее двух раз в смену.

Недопустимо перемешивание краски воздухом по принципу барботажа, так как при этом пленкообразователь окисляется, растворитель быстро улетучивается с воздухом, а краска густеет и желатинизируется.

Метод окраски окунанием широко используется в различных отраслях промышленности. Он прост и производителен. Но вследствие того, что получаемые покрытия обладают невысокими декоративными свойствами и неравномерны по толщине, метод используется главным образом для нанесения медленно высыхающих грунтовок (фенольных, глифталиевых и др.) и для окраски изделий, к покрытию которых не предъявляют высоких декоративных требований. Качество и толщина покрытий зависят от вязкости наносимого материала, температуры, содержания сухого остатка в краске или грунтовке, доведенных до рабочей вязкости, и других факторов.

Для получения сравнительно равномерных по толщине покрытий рабочая вязкость глифталиевых материалов рекомендуется порядка 20 ... 25 с, а фенольных грунтовок 16 ... 18 с по вискозиметру ВЗ-4 при 20 °С. Скорость извлечения деталей из ванны должна быть небольшой, с увеличением скорости неравномерность покрытий по толщине возрастает. Погружение и извлечение деталей из ванны нужно производить плавно. Погружаемые детали или изделия должны быть полностью покрыты лакокрасочным материалом, не допускается скапливание материалов в углублениях (карманах) изделия при извлечении его из ванны, не допускается также образование на окрашенной поверхности заметных подтеков.

Детали следует завешивать на приспособления с минимальным расстоя-

ниєм между ними. Это способствует более полному стеканию излишков нанесенного материала. Продолжительность стекания при температуре 18 ... 25 °С рекомендуется не менее 10 ... 12 мин. Замедленное стекание помогает получению более равномерных по толщине покрытий и предотвращает образование больших наплывов и подтеков. Детали после окунания на время стекания краски и сушки должны оставаться в таком же положении, как и при окунании.

По мере пользования ванной происходит увеличение вязкости лакокрасочных материалов главным образом вследствие улетучивания растворителей, поэтому необходимо периодически ее корректировать, добавляя соответствующие растворители.

Установки для окраски окунанием несложны.

Если объем окрасочных работ невелик и детали небольших размеров, то для грунтования детали погружают в ванну вручную. После окунания их подвешивают на крючки для стока избытка лакокрасочного материала и сушки. В подобных случаях применяется ванна, показанная на рис. 31. Корпус ванны 1 оборудован вытяжкой 6 для удаления паров растворителей, испаряющихся с поверхности ванны. Перемешивание осуществляется насосом 3, приводимым в движение электродвигателем 4, установленным на основании 5. Для окрашивания детали укладывают в сетчатые корзины, окунают их в ванну, затем ставят на сетку 2 для стока излишней краски по сточному желобу 7 и возвращения в ванну. Для слива краски служит кран 8.

В условиях массового производства, когда изделия поступают непрерывно, окраска окунанием осуществляется при подаче изделий подвесным одно- цепным или двуцепным конвейером.

Для нанесения шпатлевок с целью выравнивания неровностей на поверхности применяют шпатели. Шпатели представляют собой тонкие упругие пластинки из стали и из различных пород дерева (бука, ясеня, березы) и армированного пластика. Стальные шпатели (рис. 32, а) изготавливают в виде лопаток с деревянной рукояткой. Лопатку несколько скашивают для удобства в работе. Наиболее часто употребляются шпатели с шириной рабочей поверхности 30 ... 100 мм. Деревянные шпатели (см. рис. 32, б) делают с заостренным и скошенным лезвием шириной 40 ... 200 мм. Для шпатле-

Рис. 32. Шпатели

металлический; б - деревянный

НАНЕСЕНИЕ ШПАТЛЕВКИ

Рис. 33. Работа со шпателем

вания поверхностей, имеющих закругления, применяют небольшие резиновые пластинки.

При работе шпатель нужно держать наклонно ручкой вперед по направлению движения (рис. 33). При таком положении шпателя шпатлевка лучше распределяется по поверхности и полнее заполняются неровности. Наносить шпатлевку нужно полосами, при этом каждая последующая полоса должна захватить край предыдущей тонким слоем порядка 0,2 мм.

Метод окраски погружением (окунанием) это высоко экономичный и экологический способ окрашивания, относящийся к наисовременнейшим технологиям обработки поверхности. Главной областью в которой находит применение данный метод является автомобильная промышленность (окраска кузовов автомобилей и их частей).

Данный метод так же широко применяется для окраски домашних бытовых приборов (холодильников, стиральных машин, радиаторов, и т.д.), сельскохозяйственной техники, металлической мебели, строительных конструкций и т.д.

Соблюдение очень жестких требований к качеству поверхности можно достичь применяя электрофоретические методы окраски (главным образом катафорезный метод KTL), которые благодаря свойствам процесса и свойствам получаемого покрытия не имеют в настоящее время, в определенных отраслях, сравнительной конкуренции.

KOVOFINIŠ предлагает полную линейку оборудования для окраски погружением как окунанием в классических или водоразбавляемых красках так и окраску методом электрофореза (катафорез и анафорез). По требованию заказчика наша фирма готова предложить оборудование как тактового действия так и проходного (непрерывного).

Линии тактового типа, характеризуются высокой гибкостью работы. Их выгодно применять для маленького объема, часто меняющейся формы изделий, а так же для изделий больших размеров. Линии непрерывного действия удобно применять при необходимости высокой производительности, массовое производство или крупно серийное производство подобных деталей.

Наша фирма осуществляет поставки данного оборудования “под ключ” включая оборудование для предварительной обработки, обжига лака (краски), очистку отработанного воздуха, манипуляционную технику и системы транспортирования, системы управления, визуализации технологического процесса а так же оборудование для подготовки воды для процессов и очистку отработанных вод.

Мы поставляем:

• линии катафорезной окраски (KTL)
• линии анафорезной окраски (ANL)
• линии окраски окунанием и напылением

Метод погружения применяется для создания тонких пленок и нанесения покрытия. Технически метод основан на погружении подложки в емкость с материалом покрытия, после которого материал закрепляется на подложке и далее ему дается возможность стечь. Часть покрытия может быть удалена методом сушки или обогрева.

Этапы погружения (окунания)

Погружение может быть разделено на три основных этапа:

• Подложку погружают в раствор при постоянной скорости;
• Выдерживание подложки в растворе в неподвижном состоянии;
• Подложку вынимают с постоянной скоростью. Чем быстрее подложка вынимается из раствора, тем толще будет слой материала на подложке.

Минусы и плюсы

Метод является довольно простым, ввиду чего его легко автоматизировать. Толщина пленки контролируется при помощи вязкости покрытия и скорости выхода из емкости. Емкости, применяемые в данном методе, могут быть различными по форме и размерам. Это позволяет наносить покрытия на более крупные подложки.
Одним из минусов является тот факт, что в нижней части пластины толщина пленки может быть больше, чем в верхней («клиновый эффект»). На краях подложки покрытие может стекать неравномерно, ввиду чего на краях покрытие будет более толстым. Так же пары растворителя могут уносить с собой частицы покрытия, ввиду чего оно становится неравномерным.

Краткая теория

Метод нанесения покрытия окунанием - процесс, в котором подложка погружается в жидкость, после чего извлекается при контролируемых условиях окружающей среды, что в конечном итоге приводит к нанесению покрытия. Толщина покрытия определяется скоростью подъема подложки, вязкостью жидкости и содержанием твердых компонентов. Если скорость подъема подложки подбирается с учетом того, что состояние системы будет находиться в Ньютоновском режиме, то толщина пленки может быть вычислена по уравнению Ландау-Левича .

h - толщина покрытия, η - вязкость

γ LV - поверхностное натяжение жидкость-пар, ρ - плотность

g - удельный вес

В работах Джеймса и Строубридж показано, что экспериментальные значения толщины кислотно-каталитического кремнозоля хорошо коррелируют с расчетными значениями. В методе погружения возникает интересный эффект: выбрав соответствующую вязкость, толщина покрытия может изменяться с высокой точностью от 20 нм до 50 мкм при сохранении высокого оптического качества. Схема процесса погружения изображена на рисунке 1.

Рисунок 1. Этапы процесса получения покрытия методом погружения: погружение подложки в раствор, образование мокрого слоя путем удаления подложки и преобразование слоя в гель путем выпаривания растворителя.

Если для покрытия выбраны реагирующие системы, например, как в случае с золь-гель покрытиями для которых используют алкоголяты или предварительно гидролизованные золи, то необходимо контролировать состояние окружающей среды. Окружающая среда оказывает влияние на испарение растворителя и может дестабилизировать этот процесс, что приводит к гелеобразованию и формированию прозрачной пленки из-за небольшого размера частиц золей (нм) . Это схематически изображено на рисунке 2.

Рисунок 2. Процесс гелеобразования в ходе нанесения покрытия методом погружения, полученного путем выпаривания растворителя и последующей дестабилизацией золя (Бринкер и др. )

Частицы золя стабилизируются поверхностными зарядами, ввиду чего необходимо рассматривать условия стабилизации Штерна . Согласно теории Штерна процесс гелеобразования можно объяснить приближением заряженной частицы на расстояние, при котором имеет место потенциал отталкивания. Данный потенциал приводит к очень быстрому гелеобразованию. Этот процесс протекает в точке гелеобразования, как показано на рисунке 2. Полученный гель подвергается термической обработке, причем температура спекания зависит от его состава. Однако из-за того, что частицы геля чрезвычайно малы, система характеризуется наличием избыточной энергии, ввиду чего в большинстве случаев наблюдается понижение температуры спекания по сравнению с системами сыпучих материалов. Тем не менее, следует учитывать тот факт, что щелочная диффузия в обычных стеклах, таких как, например, стекла, полученные из гашеной извести, начинается от нескольких сотен градусов Цельсия и, как показано, Банджем, щелочные ионы диффундируют в слой покрытия в ходе уплотнения. В большинстве случаев это не является весомым недостатком, так как улучшается адгезия слоя, но при расчетах оптических систем необходимо принимать во внимание влияние на показатель преломления.

Сущность метода состоит в погружении окрашиваемых изделий в ванну, заполненную лакокрасочным материалом. Затем изделие извлекают из нее, выдерживают заданный промежуток времени над ванной или лотком для стока избытка материала с поверхности. Частными случаями окунания можно считать окраску протягиванием и нанесение покрытий во вращающихся барабанах. Окраска окунанием не требует сложного оборудования, высококвалифицированных кадров для обслуживания установок, процесс может быть полностью механизирован, одновременно осуществляется прокрашивание внешних и внутренних поверхностей.

К недостаткам метода относятся: окрашивание изделий только с гладкой поверхностью и обтекаемой формы и только в один цвет, значительная неравномерность и невысокое качество покрытий, невозможность нанесения толстых слоев и применения быстровысыхающих материалов вследствие образования потеков, использование в технологическом процессе значительного количества пожароопасных лакокрасочных материалов.

Наиболее пригодными для окраски методом окунания являются непигментированные или малопигментированные материалы горячей или длительной естественной сушки. В настоящее время для окрашивания таким способом все шире применяют водоразбавляемые лакокрасочные материалы.

Установки для окрашивания методом окунания относительно просты в конструктивном отношении. В простейшем случае, когда объем лакокрасочных работ невелик, а окрашиваемые изделия имеют небольшую массу и малые габаритные размеры, применяют ванны, в которые изделия погружают и извлекают вручную. В массовом и крупносерийном производстве изделия при окрашивании транспортируются на подвесных конвейерах – цепных однониточных и штанговых двухниточных. В первом случае имеется возможность перегиба трассы конвейера, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. При транспортировке на штанговом двухниточном конвейере его трасса может иметь изгиб только в вертикальной плоскости. Кроме стационарных, применяются ванны, автоматически поднимающиеся и опускающиеся в ритме движения конвейера по мере прохождения изделий над ними.

Метод окунания широко применяется при грунтовании, а также при окрашивании изделий, к декоративной отделке которых не предъявляются высокие требования. Для нормальной работы установок окунания необходим тщательный уход за ванной. Сточный лоток ванны и днище парового туннеля очищают от остатков материала ежедневно, ванну – два-три раза в месяц. Наплывы на нижних кромках изделий удаляют электростатическим способом, для чего над сточным лотком устанавливают положительно заряженную сетку из металла, которая стягивает избыток материала с перемещающихся на подвесном конвейере изделий, получивших отрицательный заряд.

При окрашивании длинномерных изделий постоянного сечения за счет специального конструктивного оформления ванны можно устранить один из основных недостатков метода окунания – неравномерность получаемого покрытия. Это достигается протягиванием окрашиваемого изделия после окунания через отверстие, форма и размеры которого соответствуют профилю поперечного его сечения. Нанесенное покрытие получается равномерным за счет удаления излишков материала резиновыми ограничительными шайбами.

Для окрашивания мелких изделий бытового и технического назначения применяют метод окрашивания во вращающихся барабанах. Изделия погружают в такой барабан через загрузочно-разгрузочное отверстие и заливают сверху необходимым количеством лакокрасочного материала. Барабан закрывают и приводят во вращение. При этом окрашиваемые детали трутся одна о другую, и материал равномерно распределяется по их поверхности. Вращение предотвращает склеивание деталей между собой. Для нанесения покрытий в барабанах лучше использовать быстровысыхающие лакокрасочные материалы, например, нитроцеллюлозные и спиртовые лаки и эмали.

Литература:

В.П. Лебедев, Р.Э. Калдма, В.Л. Авраменко. Справочник по противокоррозионным лакокрасочным покрытиям. //Харьков, 1988.