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.

Окунание и облив – наиболее простые и издавна применяемые способы окрашивания. Они позволяют наносить различные лакокрасочные материалы и получать покрытия достаточно хорошего качества при использовании простого оборудования. Окуная изделие в лакокрасочный материал, или обливая им изделие, удается прокрашивать практически все участки поверхности, в том числе и скрытые от глаза человека, что не достигается с помощью других способов.

Окунание и облив применяют главным образом для получения грунтовочных и однослойных покрытий на изделиях разной сложности небольших и средних размеров. Они используются во многих отраслях промышленности (автомобильной, приборостроительной, сельскохозяйственном машиностроении и др.), поскольку позволяют механизировать и автоматизировать процессы окрашивания.

Недостатки способов: неравномерность толщины покрытий по высоте изделий, невозможность окрашивания изделий, имеющих карманы и внутренние полости, относительно большие потери лакокрасочных материалов, нередко доходящие до 20% и более. Многие из этих недостатков, однако, исключаются, если объектом окрашивания служат плоские изделия (деревянные щиты, металлические листы, рулонный материал), уложенные горизонтально. Лакокрасочный материал при этом наносят с помощью лаконаливных (лакообливочных) машин. Именно при окраске таких изделий, особенно щитовой мебели, нашел применение способ облива.

Уменьшение потерь лакокрасочных материалов и разнотолщинности покрытий при одновременном улучшении их декоративного вида достигается при выдержке свежеокрашенных изделий в парах растворителей. Этот способ, как разновидность способа облива, под названием струйный облив получил широкое распространение в промышленности. Аналогичным образом можно улучшить покрытия, нанесенные способом окунания. Другие разновидности способа окунания - окрашивание длинномерных изделий протягиванием и покрытием мелких изделий во вращающихся барабанах.

Окунание и облив в любых вариантах исполнения представляют особый интерес при нанесении водоразбавляемых лакокрасочных материалов в связи с возможностью организации поточных пожаробезопасных технологических процессов.

Основы способов . Принцип нанесения окунанием и обливом основан на смачивании окрашиваемой поверхности жидким лакокрасочным материалом удерживании его на ней в тонком слое за счет адгезии и вязкости материала. Качество и толщина покрытий при окрашивании окунанием и обливом определяются свойствами поверхности, а также структурно-механическими характеристиками наносимого материала.

Рассмотрим процесс нанесения жидкой краски путем окунания в нее изделия, например, плоской пластинки (рис. 8.13). Первоначальный акт – погружение изделия в жидкий материал, т. е. установление адгезионного контакта. В зависимости от вязкости материала и характера поверхности длительность этого процесса может составлять секунды или минуты. Одновременно с установлением контакта происходит адсорбционное взаимодействие жидкости с твердой поверхностью.

Рис. 8.13. Схема сил, действующих на жидкость при извлечении из нее изделия

Рис. 8.14. Распределение скоростей в слое жидкости при извлечении из нее изделия

При извлечении изделия, например со скоростью w0, будет увлекаться не только слой адсорбированной жидкости; вследствие адгезии и внутреннего трения F движение будет передаваться параллельным слоям жидкости, но со скоростью wп. Кроме силы F эти слои будут испытывать силы тяжести P, вызывающей опускание (стекание) жидкого материала со скоростью wр. суммарная скорость движения каждого элементарного слоя wх, находящегося на расстоянии х от поверхности изделий, т.о. будет равна:

wх = wп - wр. (8.10)

При условии ламинарного движения и исключении силы тяжести скорость отдельных слоев изменяется равномерно по мере удаления от изделия на расстояние, и становится равной нулю. При этом зависимость wп =f(x) прямолинейна (рис. 8.14), а градиент скорости dwn /dx = const.

В реальных условиях, когда воздействует сила тяжести Р, характер зависимости изменяется, объем жидкости, извлеченной изделием, всегда меньше (на рис. 8.14 он показан в виде заштрихованной области).

Если принять ширину слоя за единицу, а толщину – за dx, то dV составит: dV= wх×dx, а объем всей жидкости, увлеченной таким изделием в единицу времени, будет равен:

V=wх×dx. (8.11)

После извлечения изделия из жидкости часть ее стекает, и, если это нелетучая жидкость, то независимо от скорости извлечения на поверхности остается слой, толщина которого определяется вязкостью, плотностью и энергетическими факторами, взаимодействия жидкости с поверхностью твердого тела.

При окунании в лакокрасочные материалы процесс усложняется непрерывным изменением вязкости нанесенного на изделия слоя, вследствие чего стекание его замедляется, а затем и совсем прекращается.

Нетрудно убедиться, что толщина и степень неравномерности пленки будут тем больше, чем выше скорость извлечения изделия (рис. 8.15), вязкость лакокрасочного материала и скорость ее нарастания в момент стекания. Из низковязких материалов (20 с по ВЗ-4 и менее) формируются относительно тонкие покрытия с небольшим разбросом толщин по высоте изделия. Тот же эффект достигается при малых скоростях извлечения изделий из лакокрасочного материала – 0,1м/мин и менее (рис. 8.16). Однако на практике это приводит к снижению эффективности окрашивания: с уменьшением вязкости материалов повышается расход растворителей и в ряде случаев появляется необходимость нанесения нескольких слоев покрытия. Уменьшение скорости извлечения изделий снижает производительность работы установок.

Рис. 8.15. Зависимость толщины покрытий из масляной краски от скорости извлечения изделий из ванны при различной вязкости краски (по ВЗ-4) при 20°С

Рис. 8.16. Изменение толщины покрытий из нитратцеллюлозного лака по длине изделия при различных скоростях извлечения его из ванны

При нанесении лакокрасочных материалов способом облива закономерности, свойственные окунанию сохраняются. Слой жидкости, подаваемой на единицу поверхности при обливе, в отличие от распыления, превосходит предельную толщину, при которой жидкость может удерживаться на вертикальных поверхностях за счет сил адгезии и внутреннего трения. Поэтому ее избыток обязательно стекает, оставляя на подложке неравномерный по толщине слой, а на нисходящей ее кромке – натеки в виде капель. Продолжительность стекания в основном определяется вязкостью лакокрасочного материала и скоростью испарения входящих в его состав растворителей и для разных типов лаков и красок составляет 5-15мин.

Испарение растворителей можно замедлить или исключить, поместив изделие с нанесенным слоем лакокрасочного материала в атмосферу, содержащую пары растворителей в относительно высокой концентрации. В результате этого замедляется или прекращается нарастание вязкости и поверхностного натяжения лакокрасочного материала и создаются условия для его растекания и удаления избытка с поверхности (рис. 8.17). Изменяя вязкость исходного материала, концентрацию паров растворителя, продолжительность выдержки в нем окрашенных изделий, можно в широких пределах регулировать толщину получаемых покрытий, одновременно улучшая их равномерность (рис. 8.18).

Рис. 8.17. схема выравнивания слоя лакокрасочного материала при воздействии паров растворителя: 1 - профиль покрытия при обычном окунании; 2 - профиль покрытия при окунании с выдержкой в парах растворителя

Рис. 8.18. Зависимость толщины алкидных покрытий от продолжительности выдержки в парах растворителей при вязкости лакокрасочного материала 20 с по ВЗ-4 и разной концентрации паров (а), концентрации паров растворителей 18 г/м 3 и разной вязкости лакокрасочного материала

Как видно из рис. 8.18, толщина покрытия уменьшается тем интенсивнее, чем выше концентрация паров растворителей в паровой камере. Естественно, материалы с меньшей вязкостью формируют более тонкие покрытия. Опытным путем установлено оптимальное время выдержки покрытий в парах растворителей, при котором сохраняется достаточная толщина и одновременно обеспечивается удовлетворительная равномерность покрытий по высоте изделий.

При вязкости лакокрасочных материалов 20-40 с по ВЗ-4 и концентрации паров растворителей 15-25 г/м3 это время составляет 8-14 мин.

Нанесение лакокрасочных материалов окунанием . Варианты окрашивания окунанием весьма разнообразны по аппаратурному и технологическому оформлению.

Рис.8.19. Схемы установок для окрашивания окунанием:

а - с ручным погружением изделий; б - с погружением изделий на пульсирующем конвейере с помощью опускного механизма; в - с погружением изделий на конвейере непрерывного действия;

1 - ванна; 2 - насос; 3 - карман; 4 - сточный лоток; 5 - изделие

В условиях мелкосерийного производства применяют стационарные ванны; изделия погружают в них с помощью подъемников, тельферов или вручную (рис. 8.19, а). Для предотвращения испарения растворителей в окружающую среду такие ванны, как правило, оборудуются бортовым отсосом. При массовом производстве изделия в ванну подают конвейером периодического или непрерывного действия (рис. 8.19, б, в), ванну же (стационарную или поднимающуюся) помещают в камеру, оборудованную вытяжной вентиляцией. Ванна непрерывного действия имеет сточный лоток для сбора стекающего с изделий лакокрасочного материала и насосов для перемешивания (в случае пигментированных составов). Перемешивание красок осуществляется их отбором из верхней части ванны или из кармана и подачи через трубу с отверстиями в нижнюю часть; кратность циркуляции материала 3-5 об/ч. Перемешивать краску в ванне можно также с помощью мешалок или сжатого воздуха; последний способ не распространен.

Окунание с выдержкой в парах растворителей проводится в ваннах, оборудованных паровым туннелем. В зависимости от габаритов окрашиваемых изделий объем ванн колеблется от нескольких литров до нескольких десятков кубических метров. Особенно большие по размеру ванны используют для окрашивания сварных конструкций, мачт электропередач, пола кузовов и кабин автомобилей, щитовых изделий. Ванны для окунания, имеющие объем 0,5 м3 и более снабжены аварийным сливом – трубой и подземным баком для эвакуации огнеопасного лакокрасочного материала в случае аварийной ситуации. Скорость движения конвейеров непрерывного действия при окрашивании окунанием обычно не превышает 2,5 м/мин.

Способом окунания можно наносить любые стабильные при хранении лакокрасочные материалы: битумные, глифталевые, пентафталевые, мочевино - и меламиноформальдегидные, эпоксидные и др. При окрашивании мелких изделий часто применяют нитратцеллюлозные лаки и эмали. Более удобными для нанесения окунанием являются непигментированные лакокрасочные материалы.

Окрашивание плоских изделий способом налива . Налив представляет собой разновидность способа облива, при котором лакокрасочный материал подается на плоские (или слегка изогнутые) горизонтально уложенные изделия в строго дозированном количестве. Дозирование предусматривает подачу на единицу поверхности одинакового количества материала, именно такого, при котором исключается его стекание и одновременно достигается хорошее разравнивание (растекание) на горизонтальной поверхности. С этой целью лак или краску наносят на поверхность в виде плоской струи (завесы), перекрывающей всю ширину изделия. Такую завесу можно получить, сливая жидкость через горизонтальный порог (плотину), или узкую щель в стенке или дне сосуда. Если завесу равномерно, с определенной скоростью пронести над изделием или изделие пропустить через завесу (что технически более удобно), то поверхность будет покрыта равномерным слоем лакокрасочного материала. На этом принципе основано лакирование и окрашивание многих видов изделий: щитовой мебели, древесностружечных и древесноволокнистых плит, картона, фанеры, дверных полотен, лыж, брусковых материалов и пр.

Отличительные особенности способа налива – высокая производительность, малые потери лакокрасочных материалов, возможность нанесения за один слой разных по толщине покрытий (до 300 мкм) – позволяют отнести его к наиболее перспективным способам окрашивания.

Для нанесения наливом применяют разные по конструкции лаконаливные машины. Принцип их работы понятен из рис.8.20.

Рис. 8.20. схема работы лакона наливной машины: 1 - наливочная головка; 2 - покрываемое изделие; 3 - транспортирующие устройства; 4 - приемный лоток; 5 - отстойный бак; 6 - насос; 7 - фильтр

Лакокрасочный материал подается на изделие из наливочной головки. Не попавший на изделие материал (протяженность завесы обычно больше ширины изделия) стекает через приемный лоток в отстойный бак, откуда, освободившись от пузырьков увлеченного им воздуха, вновь возвращается в цикл. Процесс осуществляется непрерывно. Окрашиваемые изделия перемещаются автоматически с помощью транспортирующих устройств. Наиболее ответственная деталь лаконаливных машин – наливочная головка. Она определяет профиль вытекающей струи и расход лакокрасочного материала. Нашли применение наливочные головки с донной щелью (наиболее распространенный тип), со сливной плотиной, со сливной плотиной и экраном; оптимальное расстояние от наливочной головки до изделия составляет 50-100 мм.

Регулирование подачи красок на изделия в лаконаливных машинах осуществляется путем изменения ширины щели, давления или объема поступающего в наливочную головку материала.

Толщину покрытий также можно изменять, меняя скорость движения транспортирующих изделие устройств. При окрашивании и лакировании мебельных изделий широко применяется лаконаливная машина ЛМ-3. Она имеет две наливочные головки и позволяет окрашивать как плоские части, так и кромки изделий шириной до 2,2 м скорость движения изделий можно варьировать в пределах 10-170 м/мин.

Лаконаливные машины (ЛМ-3, ЛМ-140-1, ЛМК-1 и др.) – весьма производительный и экономичный вид окрасочного оборудования. При автоматизированных подаче и съеме изделий с транспортера производительность по окрашиваемой поверхности может достигать десятков тысяч квадратных метров в час.

При нанесении способом налива принципиально нет ограничений в применении любых жидких материалов. Так как способ налива применяется в основном для отделки изделий из древесины, освоено нанесение в первую очередь мебельных лаков и эмалей нитратцеллюлозных (I) и полиэфирных (II). Ниже приводятся основные технологические параметры их нанесения:

Рабочая вязкость по ВЗ-4, с 80 55-100

Скорость движения изделия, м/мин 60-90 50-80

Средний расход материалов, г/м2 120-200 400-500

Толщина однослойных покрытий, мкм 25-40 200-300

Компоненты полиэфирных лаков смешивают непосредственно перед нанесением (в случае машин с одной головкой) или в процессе нанесения (при использовании машин с двумя наливочными головками). Способом налива можно наносить однослойные и многослойные, однородные и разнородные покрытия. При нанесении окрашивается только одна сторона изделия – верхняя. Если необходимо окрасить обратную сторону или торцы (кромки) изделий, их переворачивают и процесс повторяют. Наиболее часто встречающийся дефект покрытий – газонаполнение. Он возникает в результате попадания воздуха в струю краски или ее микродиспергирования при соприкосновении с быстродвижущейся поверхностью. Устранение этого и других дефектов достигается изменением параметров лакокрасочного материала (вязкости, поверхностного натяжения) и режимов работы машин. В процессе налива или при последующем транспортировании изделий до сушилки происходит испарение растворителей или мономеров. Поэтому в конструкциях лаконаливочных машин предусматривают местный отсос, и помещения, где проводится окрашивание, оборудуют общей вентиляцией.

Окрашивание длинномерных изделий способом протягивания . Длинномерные изделия, имеющие постоянное поперечное сечение по длине (карандаши, плинтусы, карнизы, проволока, отрезки труб небольшого диаметра), удобно окрашивать путем их протягивания через ванну с лакокрасочными материалом (рис. 8.21).

Рис. 8.21. Схема окрашивания карандашей способом протягивания:

1 - подающие валки; 2 - карандаш; 3 - ванна с лакокрасочным материалом; 4 - ограничительные шайбы; 5 - сушильный транспортер

Излишки материала при этом удаляются ограничительными кольцами (шайбами из резины) перекрывающими вход и выход изделий из ванны. Роль ванны может пористый материал (поролон, фетр, тканевый пакет), плотно обжимающий покрываемую поверхность. Дозирование лака или краски на пористый материал осуществляют через трубку или фитильным способом. При протягивании изделий через пористый материал, пропитанный лаком, последний откладывается тонким слоем на поверхности изделия. Этим способом проводят, в частности, лакирование проводов на предприятиях электротехнической промышленности.

Для лакирования и окрашивания способом протягивания применяют как быстро-, так и медленносохнущие лакокрасочные материалы: нитратцеллюлозные, масляные, алкидные, полиэфирные, эпоксидные (одноупаковочные) и др.

Так, карандаши покрывают нитратцеллюлозными лаками и эмалями с относительно высокой вязкостью и содержанием сухого остатка 50-60%. Вытолкнутый у ванны карандаш поступает на приемный (сушильный) транспортер.

Для покрытия проволоки в основном применяют лаки с низколетучими растворителями (керосин, уайт-спирит, крезолы и др.); покрытия отверждают в сушилках конвективного или индукционного типа при высоких температурах. Толщина однослойных покрытий при протягивании небольшая 2-5 мкм, поэтому предусматривается нанесение нескольких слоев – от 2 до 12.

Способ протягивания производителен, достаточно экономичен, позволяет механизировать и автоматизировать окрасочный процесс, однако имеет большие ограничения по форме покрываемых изделий.

Нанесение лакокрасочных материалов в барабанах . Наиболее простым и экономически выгодным для мелких изделий массового изготовления (пистоны для обуви, крючки, петли, пряжки, болты, гайки, рукоятки для инструмента, детали пишущих машин и др.) является способ окрашивания в барабанах. Применяют барабаны с механическим приводом. Они обеспечивают слив лакокрасочного материала и нередко высушивание изделий при вращении. В последнем случае предусмотрена подача в барабан теплого воздуха и отвод из него паров растворителей. Изделия загружают в барабан обычно на 1/2-2/3 объема. Лакокрасочный материал заливают с таким расчетом, чтобы полностью смочить изделия. Время вращения барабана 5-7 мин, частота вращения 75-120 об/мин. Если покрытия высушивают вне барабана, то изделия выгружают на сетки и после стекания избытка краски направляют в сушилку.

Имеются конструкции барабанов, в которых окрашивание изделий осуществляются не погружением в лакокрасочный материал, а его распылением. При этом, в случае термореактивных лаков и красок, возможно их многослойное нанесение с сушкой каждого слоя непосредственно в барабане при его вращении. Вместо барабанов могут быть использованы центрифуги. Изделия загружают в перфорированную корзину центрифуги, опускают в емкость с краской и после изъятия из нее центрифугу приводят во вращение для удаления избытка краски и высушивания изделий.

Для нанесения в барабанах и центрифугах применяют преимущественно быстросохнущие лакокрасочные материалы – битумные и нитратцеллюлозные лаки и эмали, в каждом конкретном случае подбирают опытным путем. Покрытия имеют невысокий класс отделки (не выше III), встречаются дефекты в местах соприкосновения изделий, возможны потеки.

Окунание и облив - наиболее простые и издавна применяемые способы окрашивания. Достоинство их заключается в возможности наносить различные лакокрасочные материалы и получать покрытия достаточно хорошего качества при использовании несложного обо­рудования. Окуная (погружая) изделие в лакокрасочный материал или обливая им изделие, удается прокрашивать практически все уча­стки поверхности, в том числе и скрытые от глаза человека; этого нельзя достичь с помощью многих других способов.

Окунание и облив используют главным образом для получения грунтовочных и однослойных покрытий на изделиях разной слож­ности небольших и средних размеров. Оба способа применяются во многих отраслях промышленности (автомобильной, приборострои­тельной, сельскохозяйственном машиностроении и др.), так как по­зволяют механизировать и автоматизировать процессы окрашивания.

Недостатками способов окунания и облива являются: неравно­мерность толщины покрытий но высоте изделий, невозможность окрашивания изделий, имеющих карманы и внутренние полости, относительно большие потери лакокрасочных материалов, нередко доходящие до 20 % и более. Многие из этих недостатков, однако, ис- юпочаются, если объектом окрашивания служат плоские изделия (де­ревянные щиты, металлические листы, рулонный металл), уложенные горизонтально. Лакокрасочный материал при этом наносят с помо­щью лаконаливных (или лакообливочных) машин. Именно при ок­раске таких изделий, особенно щитовой мебели, нашел наибольшее применение способ облива.

Уменьшение потерь лакокрасочных материалов и разнотолщин - ности покрытий при одновременном улучшении их декоративного вида достигается при выдержке свежеокрашенных изделий в парах растворителей. Этот способ, как разновидность способа облива, под названием Струйный облив получил широкое распространение в про­мышленности. Аналогичным образом можно улучшить покрытия, нанесенные способом окунания. Другими разновидностями способа окунания являются окрашивание длинномерных изделий протяги­ванием и мелких изделий - во вращающихся барабанах.

Окунание и облив в любых вариантах исполнения привлекают особое внимание при нанесении водоразбавляемых лакокрасочных материалов в связи с возможностью организации поточных пожаро­безопасных технологических процессов.

Принцип нанесения окунанием и обливом основан на смачива­нии окрашиваемой поверхности жидким лакокрасочным материа­лом и удержании его на ней в тонком слое за счет адгезии и вязкости материала. Качество и толщина покрытий при окрашивании окуна­нием и обливом определяются свойствами поверхности, а также хи­мическими и структурно-механическими характеристиками наноси­мого материала.

Рассмотрим процесс нанесения жидкой краски посредством оку­нания в нее изделия, например плоской пластинки (рис. 7.21). Пер­воначальный акт - погружение изделия в жидкий материал, т. е. ус­тановление адгезионного контакта. В зависимости от вязкости мате­риала и характера поверхности длительность этого процесса может составлять секунды или минуты. Одновременно с установлением контакта происходит адсорбционное взаимодействие жидкости с твердой поверхностью.

При извлечении изделия, например, со скоростью 1% будет увле­каться не только слой адсорбированной жидкости; вследствие адге­зии и внутреннего трения Р движение будет передаваться параллель­ным слоям жидкости, которые также будут подниматься, но со ско­ростью гу„. Кроме силы Рэти слои будут испытывать действие Силы

Рис. 7.22. Распределение скоростей в слое жидкости при извлечении из нее изделия

Тяжести Р, вызывающей опускание (стекание) жидкого материала со скоростью Wp . Суммарная скорость движения каждого элементарно­го слоя находящегося на расстоянии х от поверхности изделий, таким образом, будет равна:

Wx = Wu - Wp .

При условии ламинарного движения и исключения силы тяже­сти скорость отдельных слоев изменяется равномерно по мере уда­ления от изделия и на расстоянии А становится равной нулю. При этом зависимость Wn -/(Х) прямолинейна (рис. 7.22), а градиент ско­рости Dwn / Dx - const. В реальных условиях, когда воздействует сила тяжести Ру характер зависимости изменяется, объем жидкости, увле­ченной изделием, всегда меньше (на рис. 7.22 он показан в виде за­штрихованной области). Если принять ширину слоя за единицу, а толщину - за Dxy то d V составит:

DV = W 3Ax ,

А объем всей жидкости, увлеченной таким изделием в единицу вре­мени, будет равен:

А

V =jwxdx .

После извлечения изделия из жидкости часть ее стекает и (если это нелетучая жидкость, то независимо от скорости извлечения на по­верхности) остается слой, толщина которого определяется вязкостью,

Рис. 7.23. Зависимость толщины 5 покрытий из алкидной эмали от скорости извлечения изделия из ванны при различной вязкости краски (по ВЗ-246) при 20 °С

Плотностью и энергетическими фактора­ми взаимодействия жидкости с поверхно­стью твердого тела.

При окунании в лакокрасочные мате­риалы процесс усложняется непрерывным изменением вязкости нанесенного на изделие слоя, вследствие чего стекание его замедляется, а затем и совсем прекращается. Нетрудно убедиться, что толщина и степень неравномерности пленки будут тем больше, чем выше скорость извлечения изделия (рис. 7.23), вяз­кость лакокрасочного материала и скорость ее нарастания в момент стекания. Из низковязких материалов (20 с по ВЗ-246 и менее) форми­руются относительно тонкие покрытия с небольшим разбросом тол­щин по высоте изделия. Тот же эффект достигается при малых ско­ростях извлечения изделий из лакокрасочного материала - 0,1 м/мин и менее (рис. 7.24).

Однако на практике это приводит к снижению эффективности окрашивания: с уменьшением вязкости материалов повышается рас­ход растворителей и в ряде случаев появляется необходимость нане­сения нескольких слоев покрытия; уменьшение скорости извлечения изделий снижает производительность работы установок.

При нанесении лакокрасочных материалов способом облива за­кономерности, свойственные окунанию, сохраняются. Слой жидко­сти, подаваемой на единицу поверхности при обливе, в отличие от распыления, превосходит предельную толщину, при которой жид­кость может удерживаться на вертикальных поверхностях за счет сил адгезии и внутреннего трения. Поэтому ее избыток обязательно сте­кает, оставляя на подложке неравномерный по толщине слой, а на нисходящей ее кромке - натеки в виде капель. Продолжительность стекания в основном определяется вязкостью лакокрасочного мате­риала и скоростью испарения вхо­дящих в его состав растворителей и для разных типов лаков и кра­сок составляет 5-15 мин.

Рас. 7.24. Изменение толщины 5 по­крытия из нитратцеллюлозного лака по длине I изделия при различных скоростях извлечения его из ванны

Рис. 7.25. Схема выравнивания слоя лакокрасочного материала при воздействии паров растворителя:

1 - профиль покрытия при обычном окунании; 2 - про­филь покрытия при окунании с выдержкой в парах раство­рителя

Испарение растворителей можно замедлить или исключить, поместив изделие с нанесенным слоем лакокрасочного материала в атмосферу, содержа­щую пары растворителей в относительно высокой концентрации. В результате этого замедляется или прекращается нарастание вязкости и поверхност­ного натяжения лакокрасочного материала и соз­даются условия для его растекания и удаления из­бытка с поверхности (рис. 7.25). Изменяя вязкость исходного мате­риала, концентрацию паров растворителей и продолжительность выдержки в них окрашенных изделий, можно в широких пределах регулировать толщину получаемых покрытий, одновременно улуч­шая их равномерность (рис. 7.26).

Т, мин

Как видно из рис. 7.26, толщина покрытия уменьшается тем ин­тенсивнее, чем выше концентрация паров растворителей в паровой камере; естественно, лакокрасочные материалы с меньшей вязкостью формируют более тонкие покрытия. Опытным путем установлено оптимальное время выдержки покрытий в парах растворителей, при котором сохраняется достаточная толщина и одновременно обеспе­чивается удовлетворительная равномерность покрытий по высоте изделий. При вязкости лакокрасочных материалов 20-40 с по ВЗ-246 и концентрации паров растворителей 15-25 г/м3 это время составляет 8-14 мин.

Рис. 7.26. Зависимость толщины алкидных покрытий от продолжительно­сти выдержки в парах растворителей при вязкости лакокрасочного мате­риала 20 с по ВЗ-246 и разной концентрации паров (а); концентрации паров растворителей 18 г/м 3 и различной вязкости лакокрасочного материала (б)

Варианты окрашивания окунанием весьма разнообразны по ап­паратурному и технологическому оформлению (рис. 7.27). В услови­ях мелкосерийного производства применяют стационарные ванны; изделия погружают в них с помощью подъемников, тельферов или вручную (рис. 7.27, А). Для предотвращения распространения испа­ряющихся растворителей в окружающую среду такие ванны, как правило, оборудуются бортовым отсосом. При массовом производ­стве изделия в ванну подают конвейером периодического или непре­рывного действия (рис. 7.27, 6 , #), ванну же (стационарную или под­нимающуюся) помещают в камеру, оборудованную вытяжной вен­тиляцией. Ванна непрерывного действия имеет сточный лоток для сбора стекающего с изделий лакокрасочного материала и насос для перемешивания (в случае пигментированных составов). Перемеши­вание красок осуществляется их отбором из верхней части ванны или из кармана и подачей через трубу с отверстиями в нижнюю часть; кратность циркуляции материала 3-5 об/ч. Перемешивать краску в ванне можно также с помощью мешалок или сжатого воздуха; по­следний способ, однако, не распространен.

Окунание с выдержкой в парах растворителей проводится в ван­нах, оборудованных паровым туннелем.

В зависимости от габаритов окрашиваемых изделий объем ванн для окунания колеблется от нескольких литров до нескольких десят­ков кубических метров. Особенно большие по размеру ванны при­меняют при окрашивании сварных конструкций мачт электропере­дач, пола кузовов и кабин автомобилей, щитовых изделий. Ванны для окунания, имеющие объем 0,5 м3 и более, снабжены аварийным сливом - трубой и подземным баком для эвакуации огнеопасного лакокрасочного материала в случае аварийной ситуации. Скорость

6

Движения конвейеров непрерывного действия при окрашивании оку­нанием обычно не превышает 2,5 м/мин.

Способом окунания можно наносить любые стабильные при хранении лакокрасочные материалы: битумные, глифталевые, пен - тафталевые, мочевино - и меламиноформальдегидные, эпоксидные (горячего отверждения), водоразбавляемые и др. При окрашивании мелких изделий нередко применяют нитратцеллюлозные лаки и эмали. Более удобны для нанесения окунанием непигментирован - ные лакокрасочные материалы. Из пигментированных можно при­менять лишь составы, обладающие высокой седиментационной ус­тойчивостью. Рабочая вязкость лакокрасочных материалов 16-35 с по ВЗ-246. Для их разбавления применяют преимущественно высо - кокипящие растворители: уайт-спирит, сольвент, ксилол, скипидар, этилцеллозольв, бутилацетат. Это уменьшает их потери за счет ис­парения с поверхности ванны и благоприятствует стеканию избытка материала с деталей. В состав маслосодержащих лаков и эмалей вво­дят специальные добавки (кетоксимы, альдоксимы, замещенные фе­нолы), предотвращающие образование пленки на поверхности ван­ны в результате контакта с воздухом.

Для нанесения окунанием пригодны и водоразбавляемые лако­красочные материалы - растворы и дисперсии. В частности, такие материалы нашли применение при окраске автомотодеталей, быто­вых приборов и других изделий массового производства. Для умень­шения поверхностного натяжения и склонности к ценообразованию в состав таких материалов вводят смешивающиеся с водой раствори­тели (спирты, этилцеллозольв, бутилцеллозольв), тиксотропные до­бавки (алкоголяты алюминия, бентонит и др.), полиорганосилокса - ны, а также применяют меры для механического гашения пены (ус­тановка пеногасителя и др.).

Погружение изделий в ванну с краской и их извлечение проводят плавно, без рывков и с умеренной скоростью. Для разравнивания слоя краски на изделиях обтекаемой формы нередко предусматри­вают их вращение после изъятия из ванны. Большие наплывы и не оторвавшиеся капли с нижних кромок изделий удаляют электроста­тическим способом. С этой целью над сточным лотком устанавли­вают электродную сетку и подводят к ней высокое напряжение, а изделие заземляют. Толщина однослойных покрытий, полученных способом окунания, 15-30 мкм. По внешнему виду они соответству­ют III и IV классам. Однако при хорошо налаженной технологии на­несения и отверждения могут быть получены покрытия и более вы­сокого класса. Многоцветные и многослойные покрытия этим спо­собом не получают.

В отличие от окунания, облив позволяет обходиться относитель­но небольшим количеством лакокрасочного материала. Так, при ок­рашивании изделий средних размеров объем используемого лако­красочного материала уменьшается по сравнению с окунанием в 5- 10 раз. Благодаря этому способ облива имеет преимущество перед окунанием в пожарном отношении. Наибольшее применение способ облива получил в варианте струйного нанесения. Выдержка изделий в парах растворителей способствует улучшению внешнего вида по­крытий и положительно сказывается на экономии лакокрасочных материалов. Потери красок при применении струйного облива умень­шаются по сравнению с окунанием на 10-15 %, с пневматическим распылением - на 25-30 %. Удобно использовать струйный облив в условиях крупносерийного и массового производства, так как окра­шивание изделий этим способом осуществляется в автоматическом режиме.

Для нанесения лакокрасочных материалов используются уста­новки струйного облива (рис. 7.28), в которых изделия последова­тельно проходят зону облива и паровой туннель. Обильность облива при окрашивании изделий в зависимости от категории сложности колеблется от 10 до 20 л/м2 поверхности.

Для доведения лакокрасочного материала до заданной вязкости и промывки парового туннеля предусмотрен подвод растворителя из соответствующего бака. Разработаны установки, позволяющие ок­рашивать изделия с максимальным размером до 1600 мм. При скоро­сти конвейера 0,6-1,0 м/мин они обеспечивают производительность по окрашиваемой поверхности 200-250 м2/ч. Для нанесения струй­ным обливом применяют в основном те же лакокрасочные материалы,

Что и для нанесения окунанием, - органо - и водоразбавляемые грунтовки и эмали. Для разбавления используют индивидуальные растворители или их бинарные смеси, в случае водоразбавляемых материалов - водно-спиртовые смеси. Оптимальная температура ла­кокрасочных материалов 17-22 °С. Необходимая концентрация паров растворителей в паровом туннеле создается в результате испарения растворителей в камере облива и с поверхности окрашенных изде­лий. Предельная концентрация паров не должна превышать 50 % их нижнего предела взрываемости. Для контроля концентрации паров служат автоматические сигнализаторы горючих газов типов СГГ-2, СВК-3 и др. Технологические параметры нанесения грунтовок глиф - талевых, масляно-фенолоформальдегидных (I) и эмалей пентафта- левых, мочевиноформальдегидных, меламиноалкидных (II) указаны ниже:

SHAPE \* MERGEFORMAT

Вязкость по ВЗ-246, с Продолжительность облива, мин Концентрация паров растворителя, г/м" Продолжительность выдержки в парах растворителя, мин Толщина покрытия, мкм

Способом струйного облива грунтуют и окрашивают многие из­делия, для которых допускается отделка не выше III класса: узлы и детали комбайнов, тракторов, навесного и санитарно-технического оборудования, отопительные радиаторы, трубы, балки, сварные кон­струкции, электротехническое оборудование и др. Недостатки спо­соба - громоздкость установок и повышенный расход растворителей, достигающий в некоторых случаях 150 % от количества применяе­мых лакокрасочных материалов.

Налив представляет собой разновидность способа облива, при ко­тором лакокрасочный материал подается на плоские (или слегка изо­гнутые) горизонтально уложенные изделия в строго дозированном количестве. Дозирование предусматривает подачу на единицу поверх­ности одинакового количества материала, именно такого, при котором исключается его стекание и одновременно достигается хорошее раз­равнивание (растекание) на горизонтальной поверхности. С этой це­лью лак или краску наносят на поверхность в виде плоской струи (за­весы), перекрывающей всю ширину изделия. Такую завесу можно по­лучить, сливая жидкость через горизонтальный порог (плотину) или
узкую щель в стенке или дне сосуда. Если завесу равномерно, с опре­деленной скоростью пронести над изделием или изделие пропустить через завесу (что технически более удобно), то поверхность будет по­крыта равномерным слоем лакокрасочного материала.

На этом принципе основано лакирование и окрашивание многих видов изделий: щитовой мебели, древесностружечных и древесно­волокнистых плит, картона, фанеры, дверных полотен, лыж, бруско­вых материалов и др.

Отличительные особенности способа налива - высокая произво­дительность, малые потери лакокрасочных материалов, возможность нанесения за один слой разных по толщине покрытий (до 300 мкм) - позволяют отнести его к наиболее перспективным способам окра­шивания.

Для нанесения наливом применяют разные по конструкции Ла­коналивные машины. Принцип их работы понятен из рис. 7.29. Лако­красочный материал подается на изделие из наливочной головки. Не попавший на изделие материал (протяженность завесы обычно боль­ше ширины изделия) стекает через приемный лоток в отстойный бак, откуда, освободившись от пузырьков увлеченного им воздуха, вновь возвращается в цикл.

Процесс осуществляется непрерывно; окрашиваемые изделия пе­ремещаются автоматически с помощью транспортирующих устройств. Наиболее ответственная деталь лаконаливных машин - наливочная головка. Она определяет профиль вытекающей струи и расход лако­красочного материала. Нашли применение наливочные головки с донной щелью (наиболее распространенный тип), со сливной пло­тиной, со сливной плотиной и экраном; оптимальное расстояние от наливочной головки до изделия составляет 50-100 мм.

Регулирование подачи красок на изделия в лаконаливных маши­нах осуществляется путем изменения ширины щели, давления или объема поступающего в наливочную головку материала. Толщину покрытий также можно изме­нять, меняя скорость движения транспортирующих изделие
и лакировании мебельных изделий широко применяется лаконалив­ная машина JIM-3. Она имеет две наливочные головки и позволяет окрашивать как плоские части, так и кромки изделий шириной до 2,2 м. Скорость движения изделий можно варьировать в пределах 10-170 м/мин.

Лаконаливные машины - весьма производительный и экономич­ный вид окрасочного оборудования. При автоматизированных пода­че и съеме изделий с транспортера производительность по окраши­ваемой поверхности может достигать десятков тысяч квадратных мет­ров в час.

При нанесении способом налива принципиально нет ограниче­ний в применении любых жидких материалов. Так как способ налива применяется в основном для отделки изделий из древесины, освоено нанесение в первую очередь мебельных лаков и эмалей - нитратцел - люлозных (I) и полиэфирных (II). Ниже приводятся основные тех­нологические параметры их нанесения:

Рабочая вязкость по ВЗ-246, с 80-100 55-100

Скорость движения изделия, м/мин 60-90 50-80

Средний расход материалов, г/м2 120-200 400-500

Толщина однослойных покрытий, мкм 25-40 200-300

Компоненты полиэфирных лаков смешивают непосредственно перед нанесением (в случае машин с одной головкой) или в процессе нанесения (при использовании машин с двумя наливочными голов­ками). Способом налива можно наносить однослойные и много­слойные, однородные или разнородные покрытия. При нанесении окрашивается только одна сторона изделия - верхняя. Если необ­ходимо окрасить обратную сторону или торцы (кромки) изделий, их переворачивают и процесс повторяют. Наиболее часто встре­чающийся дефект покрытий - газонаполнение. Оно возникает в результате попадания воздуха в струю краски или ее микродис­пергирования при соприкосновении с быстродвижущейся поверх­ностью. Устранение этого и других дефектов достигается измене­нием параметров лакокрасочного материала (вязкости, поверхно­стного натяжения) и режимов работы машин. В процессе налива и при последующем транспортировании изделий до сушилки про­исходит испарение растворителей или мономеров. Поэтому в кон­струкциях лаконаливных машин предусматривают местный отсос, а помещения, где проводится окрашивание, оборудуют общей вен­тиляцией.

Длинномерные изделия, имеющие постоянное поперечное сече­ние по длине (карандаши, плинтусы, карнизы, проволока, отрезки труб небольшого диаметра), удобно окрашивать путем их протяги­вания через ванну с лакокрасочным материалом (рис. 7.30).

Излишки материала при этом удаляются ограничительными коль­цами (шайбами из резины), перекрывающими вход и выход изделий из ванны. Роль ванны может выполнять пористый материал (поро­лон, фетр, тканевый пакет), плотно обжимающий покрываемую поверхность. Дозирование лака или краски на пористый материал осуществляют через трубку или фитильным способом. При протя­гивании изделия через пористый материал, пропитанный лаком, по­следний откладывается тонким слоем на поверхности изделия. Этим способом проводят, в частности, лакирование проводов на предпри­ятиях электротехнической промышленности.

Для лакирования и окрашивания способом протягивания при­меняют как быстро-, так и медленносохнущие лакокрасочные мате­риалы: нитратцеллюлозные, алкидные, полиэфирные, эпоксидные (одноупаковочные) и др. Так, карандаши покрывают нитратцеллю - лозными лаками и эмалями с относительно высокой вязкостью и содержанием сухого остатка 50-60 %. Вытолкнутый из ванны каран­даш поступает на приемный (сушильный) транспортер.

Для покрытия проволоки в основном применяют лаки с низко­летучими растворителями (керосин, уайт-спирит, крезолы и др.); покрытия отверждают в сушилках конвективного или индукционно­го типа при высоких температурах. Толщина однослойных покры­тий при протягивании небольшая - 2-5 мкм, поэтому предусматри­вается нанесение нескольких слоев - от 2 до 12.

Способ протягивания производителен, достаточно экономичен, позволяет механизировать и автоматизировать окрасочный процесс, однако имеет большие ограничения по форме покрываемых из­делий.

Наиболее простым и экономически выгодным для мелких изде­лий массового изготовления (пистоны для обуви, крючки, петли, пряжки, болты, гайки, рукоятки для инструмента и др.) является способ окрашивания в барабанах. Применяют барабаны с механиче­ским приводом, обеспечивающие слив лакокрасочного материала и нередко высушивание изделий при вращении. В последнем случае предусмотрена подача в барабан теплого воздуха и отвод из него па­ров растворителей. Изделия загружают в барабан обычно на 1/3-2/3 объема. Лакокрасочный материал заливают с таким расчетом, чтобы полностью смочить изделия. Время вращения барабана 5-7 мин, час­тота вращения 75-120 об/мин. Если покрытия высушивают вне бара­бана, то изделия выгружают на сетки и после стекания избытка крас­ки направляют в сушилку.

Имеются конструкции барабанов, в которых окрашивание изде­лий осуществляется не погружением в лакокрасочный материал, а его распылением. При этом в случае термореактивных лаков и кра­сок возможно их многослойное нанесение с сушкой каждого слоя непосредственно в барабане при его вращении. Вместо барабанов могут быть использованы центрифуги. Изделия загружают в перфо­рированную корзину центрифуги, опускают в емкость с краской и после изъятия из нее центрифугу приводят во вращение для удале­ния избытка краски и высушивания изделий.

Для нанесения в барабанах и центрифугах применяют преиму­щественно быстросохнущие лакокрасочные материалы - битумные и нитратцеллюлозные лаки и эмали, а также водные краски. Их вязкость в каждом конкретном случае подбирают опытным путем. Покрытия имеют невысокий класс отделки (не выше III), встре­чаются дефекты в местах соприкосновения изделий, возможны потеки.

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

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.