Автор: Пользователь скрыл имя, 12 Марта 2012 в 13:51, курсовая работа
К лакокрасочным материалам относятся жидкие составы на различной основе, способные при нанесении на твёрдую поверхность высыхать с образованием плёнок – покрытий.
Лакокрасочные товары предназначены для получения защитных и декоративных покрытий на металлах, древесине и строительных композиционных конструкциях. Такие покрытия обладают водоотталкивающими свойствами, предохраняя материалы от разрушения (гниения древесины, коррозии металлов и др.), а также играют активную роль в формировании цветовой гармонии интерьеров.
Недостатками их являются понижение твёрдости плёнки при нагревании, а также относительно слабая адгезионная способность. Однако это устраняется добавлением к перхлорвиниловому лаку глифталемасляных смол и пластификаторов.
В качестве растворителей при приготовлении перхлорвиниловых лаков применяются бутилацетат, этилацетат, ацетон, дихлорэтан, толуол и ксилол.
Поливинилацетатные лаки представляют собой растворы поливинилацетата в спирте или этиацетате. Достоинством плёнок этих лаков является исключительно высокая светостойкость, хорошая адгезионная способность и эластичность, но они имеют относительную водопроницаемость и ограниченную растворяемость. Поливинилацетатные лаки используют для лакирования и грунтовки, а также для склеивания различных материалов.
Лаки на основе аминоальдегидных смол
Лаки на основе аминоальдегидных смол (мочевино-формальдегидных, меламиноформальдегидных), пластифицированных алкидной смолой, образуют прозрачные глянцевые или матовые покрытия, обладающие высокой атмосферостойкостью, стойкостью к истиранию и малой горючестью. В состав лаков входит кислотный отвердитель, который поставляется раздельно с основой лаков.
Лаки на основе кремнийорганических смол
Лаки на основе кремнийорганических смол образуют влагостойкие и теплостойкие покрытия с хорошими электроизоляционными свойствами.
Эфироцеллюлозные лаки
Из эфиров целлюлозы наибольшее значение для производства лаков имеет нитроцеллюлоза. В меньшей степени при получении электроизоляционных и химически стойких лаков используется этилцеллюлоза и бензилцеллюлоза.
Нитроцеллюлозные лаки (нитролаки) представляют собой растворы нитроцеллюлозы (коллоксилина) вместе с некоторыми смолами и пластификаторами в летучих органических растворах. Плёнки их прозрачны и бесцветны. При добавлении органических красителей получают окрашенные в разные цвета прозрачные плёнки.
В качестве растворителей используют ацетон, этилацетат, бутилацетат и амилацетат. Для разбавления лаков используют спирты и ароматические углеводороды. После испарения разбавителей и растворителей процесс отвердевания плёнки нитролаков заканчивается. Плёнки высыхают уже через 15-20 минут.
К достоинствам нитролаков, помимо их быстрого высыхания, относятся также достаточная твёрдость и механическая прочность плёнок, позволяющая производить их полирование. Эти плёнки, кроме того, прозрачны, бесцветны и могут окрашиваться в любой цвет, они имеют достаточно высокую влагостойкость.
К существенным недостаткам чистых нитроцеллюлозных плёнок следует отнести их малую светостойкость, горючесть и слабую адгезионную способность, которые в значительной степени устраняются добавками различных смол и пластификаторов.
Применяют добавки глифталевых смол, модифицированных касторовым маслом. Эти смолы, называемые резиновыми, одновременно выполняют и роль пластификатора нитроцеллюлозных плёнок, так как повышают эластичность последних. В качестве пластификаторов употребляют также дибутилфталат, трикрезилфосфат, касторовое и льняное масла.
Пластифицированные плёнки нитроцеллюлозы имеют повышенную способность к растяжению, улучшенную светостойкость и стойкость к атмосферным воздействиям, повышенную адгезионную способность и пониженную горючесть.
Цапонлаки – разновидность нитролаков. Они бывают бесцветными и окрашенными органическими красителями. В состав цапонлаков входят нитроцеллюлоза и пластификаторы. Они используются для лакирования тонким слоем полированных поверхностей серебра, бронзы, латуни и др., для предохранения их от потускнения.
Асфальтобитумные лаки
Асфальтобитумные лаки представляют собой вязкие растворы чёрного цвета естественных или искусственных асфальтов и битумов, а также каменноугольных пеков в уайт-спирите, скипидаре, сольвент-нафте и их смесях. В некоторых лаках содержатся также растительные высыхающие масла.
Безмасляные асфальтобитумные лаки приготовляют путём сплавления асфальтов, битумов и пеков с канифолью или продуктами её переработки (эфирами, резинатами) при температуре до 250-260˚С с последующим охлаждением и обработкой в растворителях. Безмасляные асфальтобитумные лаки применяются для покрытия скобяных изделий, предметов домашнего инвентаря и других изделий из чёрных металлов для предохранения их от коррозии, в частности для временного хранения этих товаров на складах.
Масляные асфальтобитумные лаки получают сплавлением асфальтов, битумов и лаков с растительным маслом и продуктами переработки канифоли при температуре до 280˚ С последующим добавлением сиккативов и охлаждением, а затем растворением в уайт-спирите, скипидаре и др.
Асфальтобитумные лаки, содержащие растительные масла, используют для лакирования металлических изделий, в частности деталей автомашин. Они известны в основном как влагозащитные, электроизоляционные и кислотоустойчивые лаки.
2.4. Технология нанесения лакокрасочных покрытий
Защитная и декоративная функции лакокрасочных покрытий известны очень давно. С самого начала появления ЛКМ как сами материалы, так и способы их нанесения постоянно совершенствуются. ЛКМ начали широко применяться в самых различных областях уже в девятнадцатом веке. За прошедшее время ассортимент ЛКМ резко изменился: от натуральных красок постоянно перешли к материалам на синтетической основе, органоразбавляемым, с высоким сухим остатком, порошковым и т.д. проследим эволюцию методов окраски.
Первым и простейшим методом нанесения краски является кисть. К сожалению, кисть, кроме бесспорных достоинств, имеет много недостатков, прежде всего небольшую скорость окраски (около 10м2/час).
Использование валика вместо кисти позволяет в значительной степени повысить скорость окраски, в частности больших и плоских поверхностей, но с его помощью трудно или даже невозможно производить окраску быстросохнущими лаками или материалами, имеющими вязкость более 120 сек (по воронке ВЗ-246).
Первый шаг на пути заметного увеличения скорости окраски и улучшения декоративных свойств лакокрасочных покрытий сделан в 1866 году и связан с созданием пневматического распыления жидкостей. На практике технология окраски получила распространение только в 20-ые годы, когда оказалось, что пневматическое распыление позволяет наносить нитроцеллюлозный лак и другие быстросохнущие материалы, т.е. все краски, которые трудно наносить кистью. Практически во всех пистолетах для пневматического распыления воздух, передвигаясь со скоростью около 30 м/сек, вызывает разрыв потока жидкости на капли диаметром 40-120 мкм, что позволяет красить со скоростью 30м2/час. Однако в процессе применения пневматического распыления довольно быстро обнаружились негативные стороны: большие потери ЛКМ, увеличивающиеся с ростом скорости воздуха в пистолете, что способствовало также уменьшению диаметра капли, трудности при нанесении высоковязких материалов, высокая эмиссия паров растворителей.
Казалось бы, что из-за этих недостатков следовало бы отказаться от пневматического распыления. Однако этого не произошло и, наверное, никогда не произойдет, т.к. пистолет для пневматического распыления является незаменимым орудием работы: с его помощью можно наносить тонкослойное декоративное покрытие, используя минимальное количество краски, особенно при применении сопла с регулируемым углом и диаметром потока.
Необходимость ограничения эмиссии растворителей в атмосферу, диктуемая современным законодательством по охране окружающей среды, способствовала интенсификации поисков новых путей окраски. Для нанесения высоковязких красок большое развитие получила гидродинамическая технология окраски – безвоздушное распыление, которая была известна уже в 30-ые годы двадцатого столетия. Окраска методом безвоздушного распыления – сложный процесс, требующий высокой квалификации оператора. Эта технология отличается от пневматического распыления, где краска наносится полосами, которые только в небольшой степени перекрывают друг друга. При безвоздушном распылении необходимо крестообразное ведение пистолета. Высокая производительность гидродинамической окраски (200-400 м2/час) эффективна при окрашивании больших поверхностей (например бортов или палуб судов), но неудобна при окраски небольших элементов или при необходимости частной смены окрашиваемых поверхностей.
Окраска изделий в электрическом поле высокого напряжения основана на использовании электрических сил для дробления, перемещения и осаждения заряженных частиц ЛКМ на окрашиваемой поверхности. Основные стадии процесса окраски: подача ЛКМ в краскораспыляющее устройство и дробление за счет энергии сжатого воздуха, действия центробежных сил и сил электрического поля, перемещение заряженных частиц к заземленному изделию, осаждение на его поверхности. Нанесение ЛКМ в электрическом поле – один из наиболее экономичных методов окраски. Благодаря воздействию электрического поля на перемещение частиц распыленного материала они наиболее полно (до 80% и более) осаждаются на окрашиваемой поверхности. Этот метод имеет существенные недостатки: повышенные требования к ЛКМ (нельзя наносить материалы повышенной вязкости, а также ЛКМ, содержащие в качестве наполнителей металлические порошки), осторожно подходить к водоразбавляемым краскам: сложное и дорогостоящее оборудование.
И, наконец, остановимся на методах нанесения краски окунанием и струйным обливом. Метод окунания в ваннах применяется в основном при окраске деталей автомобилей и тракторов. Бесспорные преимущества этих методов: простота и невысокие затраты. Недостатки: невозможность окраски элементов с закрытыми или полузакрытыми отсеками, трудности окраски элементов с впадинами, невозможность окраски сложных по форме элементов, что препятствует получению покрытия равномерной толщины.
При окраске струйным ЛКМ наносятся на поверхность изделий низконапорным истечением из многих сопел в виде потоков, окаймляющих окрашиваемый элемент. Этот метод характеризуется таким же ограничениями, как и метод окунания, и основное применение нашел при окраске несложных элементов и гладких поверхностей, таких как двери и лыжи. Довольно существенное ограничение для обоих методов – невозможность использования высоких ЛКМ, тиксотропных, быстро окисляющихся или двухупаковочных.
Раздел 3. Окраска поверхности материала
3.1. Виды красок
Красочными составами, или красками, называют суспензии пигментов в пленкообразующих (связующих) веществах или их растворах. После высыхания они образуют на поверхности прочную окрашенную пленку.
В красках пигменты находятся во взвешенном состоянии. Чтобы красочная суспензия была достаточно устойчивой и не расслаивалась (на пигмент и связующее), необходимо, помимо высокой степени дисперсности пигмента, наличие определенного сродства между ними. Это сродство выражается в хорошем смачивании частиц пигмента связующими веществами и образовании вокруг этих частиц сольватных оболочек из связующего. Последнее препятствует образованию прочных агрегатов частиц пигмента между собой и выделению их в виде плотных осадков. В результате этого готовая красочная суспензия становится достаточно стабильной по времени. Однородность ее не нарушается. Перед использованием, кроме легкого перемешивания, не требуется добавочного размола или растирания красочной суспензии. Наоборот, при плохом смачивании пигмента, например при использовании сажи и водорастворимых связующих, однородной красочной суспензии получить нельзя.
Минеральные пигменты сообщают красочному составу определенный цвет и одновременно выполняют роль наполнителя красочной пленки, повышая механическую прочность, теплостойкость и огнестойкость защитных красочных покрытий.
Многие минеральные пигменты повышают атмосферостойкость масляных и лаковых пленок, их стойкость к действию влаги и температуры, задерживают старение пленок. Так, металлические пигменты (алюминий, цинк), отражая световые лучи, задерживают старение пленок органических связующих веществ и повышают их долговечность.
Нежелательное взаимодействие пигмента со связующим веществом особенно часто наблюдается при длительном хранении красок, приготовленных из пигментов, обладающих основными свойствами (окись цинка и др.), и связующих, содержащих свободные жирные кислоты (уплотненные олифы и глифталевые лаки с большим кислотным числом). Как уже отмечалось ранее, такое сочетание приводит к загустеванию и желатинизации красок.
Классификация и характеристика красочных составов
Красочные составы (краски) подразделяются на группы:
Группы красок различаются по роду связующего (пленкообразующего) вещества (к группе эмульсионных красок относятся составы с различными связующими веществами — маслами, смолами).
Эмалевые краски подразделяются на отдельные подгруппы, в зависимости от вида лаков, используемых для их приготовления. Дальнейшее деление красочных составов внутри каждой группы или подгруппы производится в зависимости от цвета пигмента.
Масляные краски
Масляные краски представляют собой суспензии пигментов в высыхающих растительных маслах или олифах. По консистенции они подразделяются на густотертые (пасты), требующие перед использованием разбавления их олифой до рабочей консистенции, и жидкотертые, уже готовые к употреблению.
Густотертые масляные краски получают преимущественно растиранием пигментов с небольшим количеством натуральной олифы. Эти краски в процессе приготовления не разбавляют связующим веществом. Вследствие этого они непригодны для непосредственного применения. Разведение их до требуемой вязкости производится перед употреблением, для чего при перемешивании к пасте добавляют олифу (уплотненную, алкидную или искусственную), а также, если необходимо, растворители и немного сиккатива. Количество добавляемой олифы для разных пигментов в большинстве случаев колеблется от 20 до 40% от веса пасты. Жидкотертые масляные краски (краски, готовые к употреблению) получают смешением и растиранием пигментов с небольшим количеством олифы и с последующим разведением олифой и растворителем до рабочей консистенции, а также с добавлением сиккатива. Как густотертые, так и жидкотертые масляные краски используют при самых разнообразных наружных и внутренних малярных работах по металлу, дереву и штукатурке.
В зависимости от цвета пигментов, взятых для их приготовления, краски подразделяют на две основные группы: белила и цветные краски.
Для декоративно-живописных работ выпускают декоративные масляные краски, представляющие собой тонко растертые смеси высокодисперсных пигментов с натуральной олифой и сиккативами. Эти краски бывают белыми, серыми, цветными.
Эмалевые краски
Эмалевые краски, или просто эмали, представляют собой суспензии пигментов в лаках. Их получают замешиванием и растиранием пигментов с растительным маслом (олифой) или лаком, а затем разведением полученной пасты масляным или иным лаком.
Эмалевые краски позволяют получать блестящую (глянцевую) поверхность, стойкую к различным воздействиям.
Для придания изделиям большей влагостойкости или для повышения прилипаемости пленки эмали применяют специальные грунтовки, которые наносят непосредственно на поверхность, подготовленную для окраски. Для выравнивания поверхности, заделывания трещин и выщерблин используют, кроме того, шпаклевки (шпатлевки). Их наносят по грунту или непосредственно по материалу.
Грунтовки отличаются от эмалевых красок более низким, а шпаклевки — более высоким содержанием пигментов (вместе с наполнителями). В эмалевых красках обычно на 1 вес. часть смолы или олифы, содержащихся в лаке, приходится 0,5-1,5 вес. части сухих пигментов и наполнителей, тогда как в грунтовках 0,5-0,7 вес. части, в шпаклевках — 2-4 вес. части.
Грунтовки должны хорошо прилипать к подготовленной для окраски поверхности изделия. Трещины и углубления заполняют шпаклевкой обычно с помощью шпателя, от которого и произошло название этой операции. Шпаклевка должна хорошо прилипать и не растрескиваться после высыхания.
Эмалевые краски выпускают только в готовом к употреблению виде.
Эмалевые краски подразделяют на подгруппы, в зависимости от вида лака, взятого для их приготовления. Наиболее распространены масляные, глифталевые, пентафталевые, нитро-перхлорвиниловые и некоторые другие эмали, приготовленные на различных смоляных лаках.
Масляные эмалевые краски получают замешиванием и растиранием пигмента с олифой или масляным лаком и разведением масляными и глифталевыми лаками, Обычно берут масляные лаки, приготовленные из уплотненных олиф и глифталевых, пентафталевых и эфироканифольных смол.
Эмали общего потребления в зависимости от вида лака, используемого для их разведения, подразделяют па марки КО и ФО. Эмали марки КО разведены масляным лаком, а марки ФО — глифталевым. Затирают эти эмали преимущественно на уплотненных олифах из полувысыхающих растительных масел. В состав лаков, идущих на разведение, в большом количестве входят резинаты кальция и цинка, которые неустойчивы к воздействию воды и нефтепродуктов. Поэтому эмали общего потребления рекомендуются, главным образом, для окраски предметов внутри помещений, кроме полов и предметов, подвергающихся действию повышенных температур и нефтепродуктов. Продолжительность их высыхания от пыли не более 10 часов, а полного — не более 72 часов.
Глифталевые (ГФ) и пентафталевые (ПФ) эмали относятся к эмалям на основе алкидных смол, модифицированных растительными маслами. Они представляют собой суспензии пигментов в соответствующем лаке (глифталевом, пентафталевом) с добавлением сиккативов и растворителей.
Глифталевые и пентафталевые эмали применяют для наружных и специальных работ (например, для электро- и радиоаппаратуры). Их пленки обладают высокой стойкостью к действию влаги и к резким изменениям температуры, вследствие чего они образуют весьма атмосферостойкие покрытия. Качество покрытий на основе алкидных смол удалось существенно повысить модификацией этих смол мочевино- и меламиноформальдегидными смолами. При совмещении этих смол между ними происходит химическое взаимодействие благодаря наличию реакционно-способных групп. Вследствие этого лаковые и эмалевые пленки быстрее отверждаются (сокращается время сушки) и твердость их возрастает. Увеличивается также стойкость пленок к действию нефтепродуктов.