Методы формирования лакокрасочных покрытий

В технологии применения ЛКМ различают естественную и искусственную сушку. Естественная сушка осуществляется при нормальных условиях, искусственная — с применением нагрева или других физических методов. Искусственная сушка энергоемка, технологический процесс реализуется с применением специального, иногда технически сложного оборудования. Поэтому естественная сушка ЛКМ всегда предпочтительней, а во многих случаях в связи с особенностями технологии единственно возможна. Особенно актуален этот метод отверждения при окрашивании крупногабаритных изделий на открытых площадках, в помещениях при ремонте Пк.

Для отверждения в естественных условиях необходим определенный, для большинства ЛКМ длительный период времени. Поэтому методы ускорения процесса отверждения в естественных условиях вызывают значительный практический интерес. В их основе лежит применение в составе ЛКМ быстросохнущих пленкообразователей, таких, как перхлорвиниловые или акриловые. К сокращению времени высыхания приводит химическая или физическая модификация эпоксидных, алкидных и уретановых олигомеров, отверждающихся в естественных условиях в течение длительного времени. Так, например, совмещение эпоксидного олигомера с перхлорвиниловой смолой сокращает время высыхания эпоксидных ЛКМ с 24 до 1 ч при температуре 20 °С, акрилуретановые материалы отверждаются при нормальных условиях в течение 2-4 ч.

В настоящее время различными производителями разработан ряд ЛКМ, быстросохнущих в естественных условиях. Это – эпоксидно-виниловые эмали ЭП-1294, ЭП-1267, ЭП-1236, «Эвикор»; акрилуретановые эмали АУ-1158 «Универсал-Люкс», АК-1511 «Разноцвет», АК-1301 и др. Характеризуясь ускоренным временем высыхания в естественных условиях, указанные ЛКМ могут применяться не только для окрашивания на открытом воздухе или в ремонтной технологии, но и на поточных конвейерных линиях.

Применение для разбавления материала более летучих растворителей, уменьшение толщины наносимого слоя, количества слоев, применение катализаторов с отверждения, более активных с отвердителей и ускорителей также приводит к интенсификации процесса отверждения Пк в естественных условиях.

Формирование Пк в промышленности осуществляется в основном с применением искусственной сушки.

Методы искусственной сушки различаются по способу энергетического воздействия. В зависимости от способа передачи энергии к окрашенной поверхности различают следующие методы отверждения:
• тепловое;
• под действием УФ-излучения;
• индукционное;
• радиационное;
• потоком ускоренных электронов;
• лазерное.

Известны и другие методы искусственной сушки: импульсно-лучевой, радио-частотный, в магнитном поле, однако они до настоящего времени не получили распространения в промышленности.

В различных отраслях промышленности чаще всего используется метод теплового отверждения, подразделяющийся в зависимости от способа передачи энергии на конвективный, терморадиационный (инфракрасный) и комбинированный терморадиационно-конвективный. Каждый из методов имеет свои преимущества.

Процесс конвективной сушки проводят в специальной камере. Этот метод подходит для отверждения практически любых традиционных ЛКМ. Теплоносителем является воздух, нагретый электроэнергией, газом, паром, горячей водой или продуктами сгорания жидкого топлива. При воздействии тепловой энергии нагрев отверждаемого ЛКМ начинается с верхнего слоя и постепенно распространяется внутрь Пк. Это приводит к тому, что верхний слой Пк становится более сухим, и пары растворителя из нижних слоев испаряются в течение более длительного времени. В этом случае при неправильно подобранной летучей части ЛКМ сформированное Пк может иметь дефекты, а высыхание толстослойного Пк затрудняется.

При терморадиационной сушке слой ЛКМ нагревается не снаружи, а изнутри Пк, т.е. от поверхности подложки. Это обеспечивает беспрепятственный выход летучих продуктов из пленки, что положительно сказывается на времени сушки, а также способствует лучшему растеканию ЛКМ и приводит к улучшению качества Пк. При использовании терморадиационной сушки изделие нагревается за короткое время. Процесс нагрева практически безынерционный, так как он происходит в отсутствие промежуточного теплоносителя – воздуха.

В связи с этим терморадиационная сушка выгодно отличается от конвективной. К достоинствам этого метода можно отнести:
• высокую производительность (время высыхания 3-20 мин независимо от вида ЛКМ);
• возможность работать со всеми видами ЛКМ (органорастворимыми, водоразбавляемыми и водно-дисперсионными, порошковыми), а также отверждать ЛКМ на изделиях с большой металлоемкостью с учетом безынерционности процесса;
• экономию электроэнергии по сравнению с конвективной сушкой за счет отсутствия промежуточного теплоносителя;
• возможность бескамерной сушки, так как существуют стационарные и передвижные установки терморадиационно отверждения;
• унификацию ИК-элементов, что позволяет проектировать сушильные камеры любого типоразмера;
• сокращение производственных площадей, механизацию и автоматизацию процесса.

К недостаткам терморадиационной сушки относится невозможность обработки изделий сложной конфигурации, так как воздействие ИК-излучения на поверхность недостаточно. В этом случае применим комбинированный метод, сочетающий конвективную и терморадиационную сушки.

Тепловые методы отверждения можно совершенствовать в трех направлениях:
• повышение реакционной способности пленкообразователей;
• использование в рецептурах ЛКМ и атмосфере камер сушки эффективных катализаторов и инициаторов отверждения и применение высокотемпературных энергоносителей, аэродинамического нагрева.

Так, например, практическое применение для интенсификации отверждения конвективным методом нашли катализаторы и ускорители отверждения. Использование кислых ускорителей при отверждении меламиноалкидных, карбамидных и акриловых ЛКМ позволяет не только значительно сократить потребление электроэнергии при производстве окрасочных работ, интенсифицировать процесс отверждения, но и окрашивать изделия из пластмасс и другие неметаллические поверхности в условиях, когда темпера¬тура сушки не должна превышать 70-80°С.

При индукционной сушке окрашенное изделие помещают в переменное электромагнитное высокочастотное поле токов высоких частот, под действием которого происходит нагрев изделия, изготовленного из ферромагнитных материалов, и отверждение ЛКМ. Этот метод может быть рекомендован для сушки лакокрасочных Пк на металлических лентах, изделиях с обмоткой, пропитанной ЛКМ. В остальных случаях он неперспективен с экономической точки зрения.

Отверждение Пк УФ-излучением основано на способности УФ-лучей инициировать реакцию полимеризации ряда пленкообразователей на основе ненасыщенных полиэфиров и полиакрилатов. Данный способ позволяет производить отверждение в течение нескольких секунд, сокращая энергопотребление. В настоящее время он нашел применение для отверждения порошковых ЛКМ при окрашивании МДФ.

Метод отверждения потоком ускоренных электронов является самым современным и высокопроизводительным в технологии лакокрасочных Пк. Однако он пригоден только для отверждения ЛКМ на основе олигомермономерных композиции и преимущественно на изделиях простейшей конфигурации или плоских поверхностях. Метод искусственной сушки следует выбирать в соответствии с природой ЛКМ, требованиями физико-механических и защитных свойств Пк, габаритами и конфигурацией окрашиваемой поверхности, производственными возможностями, типом энергоносителя и экономической целесообразностью.

Вернуться в список