Лакофарбове покриття: види і способи застосування

Лакофарбове покриття використовується сьогодні в безлічі різних сфер, адже воно відрізняється масою переваг. Одним з основних умов забезпечення всіх цих переваг є коректне використання, і саме тому важливо знати, якими бувають такі покриття, як їх правильно наносити.

Що це?

Лакофарбове покриття являє собою сформовану плівку лакофарбового речовини, нанесеного на певну поверхню. Вона може утворюватися на різних матеріалах. Сам же хімічний процес, завдяки якому формується лакофарбове покриття, включає в себе, в першу чергу, висихання, а потім фінішне затвердіння нанесеного матеріалу.


Головною функцією таких покриттів є забезпечення ефективного захисту від якихось руйнувань, а також надання будь-яких поверхонь привабливого зовнішнього вигляду, кольору і фактури.

Види

В залежності від експлуатаційних властивостей лакофарбове покриття може належати до одного з наступних видів: водостійкі, маслобензостійкі, атмосферостійкі, термостійкі, хімстійки, консерваційні, електроізоляційні, а також спеціального призначення. Останні включають в себе наступні підтипи:

Противообрастающее лакофарбове покриття (ГОСТ Р 51164-98 та інші) являє собою основний матеріал в судовій промисловості. За допомогою нього виключається ризик обростання підводних частин суден, а також всіляких гідротехнічних конструкцій якими-небудь водоростями, черепашками, мікроорганізмами або іншими речовинами.

Світловідбиваюче покриття лакофарбове (ГОСТ P 41104-2002 та інші). Має здатність до люмінесценції у видимій зоні спектра при наявності впливу опроміненням, світлом.

Термоіндикаторні. Дозволяють змінити яскравість або колір світіння при наявності певної температури.

Вогнезахисні, які перешкоджають поширенню полум'я або ж виключають можливість впливу на поверхню, що захищається високих температур.

Протишумові. Забезпечують захист від проникнення звукових хвиль через поверхню.

Залежно від зовнішнього вигляду лакофарбове покриття може належати до одного з семи класів, кожен з яких відрізняється унікальним складом, а також хімічною природою плівкоутворювача.

Матеріали

Всього прийнято використовувати кілька типів матеріалів, заснованих на:

термопластичних пленкообразователях;

термореактивних пленкообразователях;

оліях;

модифікованих олій.

Всі перераховані вище лакофарбові покриття сьогодні досить широко використовуються практично у всіх сферах народного господарства, а також отримали поширення в побуті.

Статистика

У всьому світі проводиться щорічно понад 100 млн тонн лакофарбових матеріалів, при це більше половини від усієї цієї кількості використовується у сфері машинобудування, в той час як чверть застосовується в будівництві і ремонті. Для виготовлення лакофарбових покриттів, які потім застосовуються в обробці, використовуються гранично прості технології виробництва, які в основному передбачають використання в якості основи таких плівкоутворювачів, як водні дисперсії полівінілацетату, казеїн, акрилати й інші аналогічні компоненти, засновані на рідкому склі.
У переважній більшості випадків такі покриття виготовляються за допомогою нанесення спеціальних матеріалів у кілька шарів, завдяки чому досягаються максимально високі показники безпеки захищається поверхні. В основному їх товщина становить від 3 до 30 мкм, при цьому із-за таких низьких показників досить сильно ускладнюється визначення товщини лакофарбового покриття в побутових умовах, де немає можливості використовувати спеціальні прилади.

Спеціальні покриття

Щоб отримати багатошарове захисне покриття, прийнято наносити відразу декілька шарів матеріалу різних видів, при цьому в кожного шару є своя конкретна функція. Прилад для перевірки лакофарбового покриття застосовується для того, щоб переконатися в таких властивостях нижнього шару, як забезпечення первинної захисту, адгезія до підкладки, уповільнення електрохімічної корозії та інших. Покриття, яке відрізняється максимальними захисними характеристиками, має включати в себе кілька основних шарів:

шпаклівка;

грунтовка;

фосфатний шар;

від одного до трьох шарів емалі.

У деяких випадках, якщо прилад для перевірки лакофарбового покриття показав незадовільні значення, додатково може наноситися лак, за допомогою якого забезпечуються більш ефективні захисні властивості, а також деяка декоративність. При отриманні прозорих покриттів лак прийнято наносити безпосередньо на ту поверхню виробів, якій вимагається забезпечення максимального захисту.

Виготовлення

Технологічний процес, з допомогою якого виходять комплексні лакофарбові покриття, включає в себе кілька десятків різних операцій, які відносяться до підготовки поверхні, нанесення лакофарбового матеріалу, сушінні та проведення проміжної обробки. Вибір якогось конкретного технологічного процесу безпосередньо залежить від типу використовуваних матеріалів, а також умов експлуатації самої поверхні. Крім цього, враховуються форма і габарити об'єкта, на який вони наносяться. Якість підготовки поверхні перед нанесенням забарвлення, а також правильний вибір того, яке лакофарбове покриття використовувати, що значно визначає адгезійну міцність матеріалу, а також його довговічність.
Підготовка поверхні включає в себе очистку за допомогою ручного або механізованого інструменту, дробоструминну або піскоструминну обробку, а також обробку з використанням різних хімічних засобів, яка передбачає ряд операцій: - Знежирення поверхні. Наприклад, це стосується обробки спеціалізованими водними розчинами чи сумішами, які входять ПАР та інші добавки, органічними розчинниками або спеціалізованими емульсіями, що включають в свій склад воду і органічний розчинник. - Травлення. Повне видалення іржі, окалини, а також інших продуктів корозії з поверхні, що захищається. У переважній більшості випадків ця процедура здійснюється вже після того, як була проведена перевірка лакофарбового покриття автомобіля або інших виробів. - Нанесення конверсійних шарів. Воно передбачає зміну споконвічної природи поверхні і досить часто використовується при необхідності створення комплексних лакофарбових покриттів з великим терміном служби. В зокрема, сюди входить фосфатування і оксидування (у переважній більшості випадків електрохімічним методом на аноді). - Формування металевих підшару. Сюди входить цинкування і кадмування (в основному з використанням електрохімічного методу на катоді). Обробка поверхні з використанням хімічних засобів в основному здійснюється шляхом занурення або ж обливання вироби спеціалізованим робочим розчином в умовах повністю автоматизованої або механізованої конвеєрної забарвлення. Незалежно від того, які використовуються види лакофарбових покриттів, застосування хімічних засобів дозволяє досягти високої якості підготовки поверхні, але при цьому передбачає подальшу промивання водою та гарячу сушку поверхні.

Як наносяться рідкі покриття?

Після того як вибираються необхідні матеріали, а також перевіряється якість лакофарбового покриття, вибирається спосіб нанесення його на поверхню, яких існує декілька:

Ручний. Застосовується для проведення фарбування різних великогабаритних виробів, а також для проведення побутового ремонту і усунення всіляких побутових дефектів. В основному прийнято використовувати лакофарбову продукцію природної сушки.

валковий. Механізоване нанесення, яке передбачає використання системи валиків. Застосовується для нанесення матеріалів на плоскі вироби, такі як полімерні плівки, листовий і рулонний прокат, картон, папір і безліч інших.

струменевий. Оброблюваний виріб проводиться через спеціальну «завісу» з відповідного матеріалу. За допомогою такої технології може наноситися лакофарбове покриття машини, різного побутового обладнання і ще цілого ряду інших виробів, при цьому для окремих деталей найчастіше використовується обливши, в той час як наливом обробляються плоскі вироби, такі як листовий метал, а також щитові елементи меблів та інші.

Методи занурення і обливу в переважній більшості випадків прийнято використовувати для того, щоб наносити шари лакофарбового покриття на вироби обтічної форми, що мають гладку поверхню, якщо потрібно пофарбувати їх в один колір. Для одержання лакофарбових покриттів, які мають рівномірну товщину без будь-яких напливів або патьоків, після фарбування виробу протягом певного часу витримують в парах розчинника, які надходять безпосередньо з сушильної камери. Тут важливо правильно провести визначення товщини лакофарбового покриття.

Занурення у ванну

Традиційне лакофарбове покриття краще всього утримується на поверхні після того, як виріб вилучається з ванни після змочування. Якщо розглядати водорозчинні матеріали, то тут прийнято використовувати занурення з хемо-, електро - і термоосаждением. У відповідності із знаком заряду поверхні виробу, що піддається обробці, розрізняється като - і анофоретическое електроосадження. При використанні катодного технології виходять такі покриття, які мають досить високу корозійну стійкість, в той час як використання самої технології електроосадження дозволяє досягти ефективного захисту від корозії гострих кромок і вузлів виробу, а також внутрішніх порожнин і зварних швів. Єдиною ж неприємною особливістю даної технології є те, що наноситься в даному випадку тільки один шар матеріалу, так як перший шар, який є діелектриком, буде перешкоджати електроосадження наступних. Також варто відзначити той факт, що цей метод може поєднуватися з попереднім нанесенням спеціального пористого осаду, сформованого із суспензії плівкоутворювача. При хемоосаждении використовується дисперсійний лакофарбовий матеріал, складу якого входять різні окислювачі. В процесі їх взаємодії з металевою підкладкою на ній формується досить висока концентрація особливих полівалентних іонів, що забезпечує коагуляцію приповерхневих шарів вживаного матеріалу. У разі використання термоосаждения осад створюється на нагрітій поверхні, і в даній ситуації в воднодисперсійний лакофарбовий матеріал вводиться спеціалізована добавка, втрачає розчинність у разі нагрівання.

Розпорошення

Дана технологія також розподіляється на три основні різновиди:

Пневматична. Передбачає використання автоматичних або ж ручних пистолетообразних розпилювачів з лакофарбовими матеріалами при температурі 20-85 про З, які подаються під високим тиском. Застосування такого методу відрізняється досить високою продуктивністю, а також дозволяє добитися непоганого якості лакофарбових покриттів незалежно від форми поверхонь.

Гідравлічне. Здійснюється під тиском, який створюється спеціалізованим насосом.

Аерозольне. Застосовуються балончики, заповнені пропеллентом і лакофарбовими матеріалами. По ГОСТ лакофарбове покриття легкових автомобілів може наноситися та із застосуванням такого методу, а крім цього, його активно використовують при фарбуванні меблів і ще цілого ряду інших виробів.

Досить важливим недоліком, яким відрізняються практично всі існуючі методи розпилення, є наявність досить суттєвих втрат матеріалу, так як аерозоль несеться вентиляцією, осідає на стінах камери і використовуваних гидрофильтрах. При цьому варто зазначити, що втрати при пневморозпиленні можуть досягати 40%, що являє собою досить істотний показник. Щоб хоч якось скоротити такі втрати, прийнято використовувати технологію розпилення в спеціальному електричному полі високої напруги. Частинки матеріалу в результаті коронного розряду або ж контактного заряджання отримують заряд, після чого осідають на фарбованій виробі, яке в даному випадку служить електродом протилежного знака. За допомогою такого методу в переважній більшості випадків прийнято наносити різні багатошарові лакофарбові покриття на метали і прості поверхні, серед яких, зокрема, можна виділити деревину або пластмасу з струмопровідним покриттям.

Як наносяться порошкові матеріали?

Використовується три основних методи, якими здійснюється нанесення лакофарбових покриттів у вигляді порошку:

насипання;

напилення;

нанесення в псевдозрідженому шарі.

Переважне більшість технологій нанесення ЛФМ прийнято використовувати в процесі фарбування виробів безпосередньо на конвеєрних потокових лініях, завдяки чому при підвищених температурах формуються стійкі покриття, відрізняються досить високими споживчими та технічними властивостями. Також градієнтні лакофарбові покриття виходять за допомогою одноразового нанесення матеріалів, які включають в себе суміші порошків, дисперсій або розчинів плівкоутворювачів, не характеризуються термодинамічної сумісності. Останні можуть самостійно розшаровуватися в процесі випаровування загального розчинника або ж при нагріванні плівкоутворювачів вище температур плинності. За рахунок виборчого змочування підкладки один плівкоутворювач забезпечує збагачення поверхневих шарів лакофарбових покриттів, в той час як другий, у свою чергу, збагачує нижні. Таким чином, створюється структура багатошарового покриття. При цьому варто зазначити, що технології у цій сфері постійно удосконалюються і збагачуються, в той час як старі методи забуваються. Зокрема, сьогодні лакофарбове покриття (система 55) за ГОСТ 6572-82 вже не застосовується для обробки двигунів, тракторів і самохідних шасі, хоча раніше його застосування було досить поширеним.

Сушка

Сушка нанесених покриттів здійснюється при температурі від 15 до 25 про З, якщо мова йде про холодною або природної технології, а також може здійснюватися при підвищених температурах при використанні «пічних» методів. Природна застосовується у разі використання лакофарбових матеріалів, заснованих на термопластичних бистровисихающих пленкообразователях і тих, які мають ненасичені зв'язки в молекулах, які використовують в якості затверджувачів вологу або кисень, такі як поліуретани і алкідні смоли. Також варто відзначити, що досить часто природна сушка зустрічається в разі використання двухупаковочних матеріалів, у яких застосування затверджувача здійснюється перед нанесенням. Сушка матеріалів в промисловості найчастіше здійснюється при температурі від 80 до 160 про З, при цьому порошкові і деякі спеціальні матеріали і зовсім можуть сушитися при температурі до 320 про С. За рахунок створення таких умов забезпечується прискорений зникнення розчинника, а також здійснюється термоотверждение різних реакційноздатних плівкоутворювачів, приміром, меламіно-алкідних, алкідних, а також феноло-формальдегідних смол. Найбільш популярними технологіями термоотверждения покриття варто назвати наступні:

Конвективні. Виріб обігрівається за допомогою циркулюючого гарячого повітря.

Терморадиационние. В якості джерела обігріву використовується інфрачервоне випромінювання.

Індуктивні. Для сушіння виріб розміщується в змінному електромагнітному полі.

Щоб отримати лакофарбові покриття, засновані на ненасичених олигомерах, прийнято використовувати також технологію затвердіння під впливом ультрафіолетових випромінювань або прискорених електронів.

Додаткові процеси

В ході проведення сушіння відбувається безліч хімічних та фізичних процесів, які в підсумку призводять до створення високозахищених лакофарбових покриттів. Зокрема, сюди входить видалення води і органічного розчинника, змочування підкладки, а також поліконденсація або полімеризація, якщо мова йде про реакційноздатних пленкообразователях з утворенням сітчастих полімерів. Створення покриттів з порошкових матеріалів включає в себе обов'язкове розплавлення різних частинок плівкоутворювача, а також злипання сформувалися крапель і змочування ними підкладки. Також варто відзначити, що в деяких ситуаціях прийнято використовувати термоотверждение.

Проміжна обробка

Проведення проміжної обробки передбачає:

Шліфування з допомогою абразивних шкурок нижніх шарів ЛКМ, щоб видалити будь-які сторонні включення, а також надати матовість і поліпшити адгезію між декількома шарами.

Полірування верхнього шару із застосуванням спеціалізованих паст, щоб лакофарбові покриття отримали дзеркальний блиск. В якості прикладу можна привести технологічні схеми забарвлення, що використовуються при обробці кузовів легкових автомобілів і включають в себе знежирення, фосфатування, охолодження, сушіння, грунтування і затвердіння поверхні з подальшим нанесенням герметизуючих, шумоізоляційних та інгібуючих речовин, а також проведення цілого ряду інших процедур.

Властивості нанесених покриттів визначаються складом використовуваних матеріалів, а також структурою самого покриття.