- •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 .
9.1.2. Терморадиационный способ
Терморадиационный способ используют в промышленности с 30-х годов. В настоящее время он является одним из основных способов отверждения покрытий. Достоинства: высокая эффективность, простота и компактность оборудования.
Основы способа. Принцип отверждения основан на использовании лучистой энергии, испускаемой нагретыми телами (лампы накаливания, металлические и керамические плиты, спирали, газовые горелки и др.).
По закону смешения Вина длина волны, соответствующая максимуму интенсивности излучения λмакс зависит от абсолютной температуры:
λмакс=2998/Т. (9.4)
Общее количество энергии (в МДж/ч), излучаемой нагретым телом, вычисляют по формуле Стефана-Больцмана:
Q=20,6 108·ε F·T4, (9.5)
где ε степень черноты;
F поверхность излучения.
В зависимости от природы поверхности и температуры нагрева спектральная характеристика излучения различных тел неодинакова. Так, максимум интенсивности ИК-излучения лампы №С2 (зеркальная для сушки) 1200 нм, а чугунной плиты (Т=650 К) 4500 нм.
Для ламповых (или «светлых») излучателей коротковолновое излучение с λ=7602500 нм считается светлым. В отличие от него, излучение с λ=35004500нм называют темным. Источником его являются тела с температурой нагрева 650720 К («темные» излучатели).
Степень восприятия лакокрасочными материалами лучистой энергии с различной длиной волны неодинакова, соответственно, различен и эффект ее действия при отверждении.
Непигментированные жидкие лакокрасочные материалы, как и твердые покрытия в слоях толщиной до 50 мкм, достаточно проницаемы для ИК-лучей, при этом проницаемость уменьшается с увеличением длины волны. Эта закономерность сохраняется и для порошковых материалов, но относительная прозрачность порошков из-за большой рассеивающей способности во всем диапазоне длин волн намного меньше, чем жидких материалов. По мере формирования покрытий проницаемость порошковых пленкообразователей для ИК-лучей резко возрастает.
Оптические характеристики пигментированных покрытий, особенно отражательная способность, могут изменяться в зависимости от вида пигмента, что сказывается на скорости формирования покрытий при лучистом нагреве. Так как пленка поглощает и отражает только часть лучистой энергии, то остальная ее доля попадает на подложку и, изменяя спектральные характеристики ИК-излучения и оптические свойства лакокрасочного материала и подложки, можно регулировать нагрев пленки, подложки или пленки и подложки одновременно. На практике чаще используется второй и третий варианты.
На рис. 9.5 приведены данные по эффективности светлого и темного излучений при формировании покрытий из жидкой или порошковой красок. В первом случае эффективность оцениваем по скорости нагрева подложки и твердости покрытий, во втором - по светопропусканию слоя порошка. Проникающая способность светлого излучения выше, чем темного, что проявляется в большой скорости формирования покрытия из порошковой краски.
а б
Рис. 9.5. Сравнительная эффективность светлого () и темного ( ) излучений при формировании покрытий из мочевино-формальдегидной эмали МЧ13 (а) и порошковой поливинилхлоридной краски ПХВ716 (б)
Скорость теплопередачи и, соответственно, скорость сушки возрастают при введении в состав пленки теплопроводных пигментов и наполнителей, особенно порошков металлов цинка и др. (покрытия «Цинкромет»), при любых видах излучения.
С технической точки зрения (более низкие температуры, удобство эксплуатации) для отверждения покрытий предпочтительнее темные излучатели.
На ИК-отверждение покрытий оказывают влияние масса и теплофизические свойства материала подложки, мощность излучателя, его рассеяние от окрашенной поверхности и т.д. Следует отметить, что на толстостенных массивных подложках с большой теплопроводностью покрытия формируются медленнее, чем на тонкостенных с малой теплопроводностью (рис. 9.6).
Рис.
9.6. Зависимость продолжительности
отверждения покрытия из пентафталевой
эмали ПФ133
(1) и температуры подложки (2) от толщины
металлической подложки
С увеличением мощности излучателя N длительность отверждения τ сокращается, а с увеличением расстояния от него до изделия l растет. Это показано на примере пентафталевой эмали ПФ115:
l, м |
100 |
200 |
300 |
500 |
τ, мин |
3 |
6 |
10 |
36 |
В современных установках для отверждения покрытий принимают N =18 кВт/м2, а l =150300 нм.
Отличия терморадиационного способа отверждения покрытий от конвективного:
1) при терморадиации существенно ускоряется подвод теплоты к изделию, в результате резко сокращается стадия подъема температуры окрашенного изделия;
2) нагревание слоя лакокрасочного материала происходит не снаружи, а изнутри, от подложки. Это благоприятствует выходу летучих продуктов из пленки.
В результате существенно (в 210 раз) ускоряется процесс формирования покрытий при конвективном нагреве по сравнению с терморадиационным.
Несмотря на то что ИК-лучи не инициируют химических реакций отверждения, наибольший эффект от их использования достигается при получении покрытий из термопревращаемых пленкообразователей; ИК-нагрев, как правило, не применяется в случае быстросохнущих лакокрасочных материалов (эфироцеллюлозных, виниловых, полиакрилатных и др.).
Продолжительность формирования покрытий τ при терморадиационном способе определяют с помощью номограмм или по следующей формуле с учетом температуры t и твердости покрытия Н:
τ=10а Нbtc,
где а, b и c постоянные, зависящие от природы лакокрасочного материала.
Аппаратурное оформление. Для отверждения покрытий под действием ИК-излучения используются сушильные камеры непрерывного и периодического действия и щитовые передвижные или стационарные установки. Термоноситель в них электроэнергия или природный газ. Используют также терморадиационные и терморадиационно-конвективные камеры. Последние более применимы для изделий сложной конфигурации.
Источники ИК-излучения: панельный и рефлекторный (трубчатый) генераторы, например типа НВСЖ, с температурой нагрева 350400ºС (темные излучатели) и кварцевоиодные лампы КИ, НИК и др. (светлые излучатели). В газовых сушильных камерах излучающим элементом являются стальные панели. Они нагреваются топочными газами до 350400ºС.
Типовая сушильная камера непрерывного действия это сварной туннель, состоящий из входного и выходного тамбуров, нескольких излучающих (рабочих) секций и вентиляционного центра (рис. 9.7).
Рис. 9.7. Схема электротерморадиационной камеры: