Окраска окунанием

При окраске окунанием изделия погружают в ванну с краской на определенное время; после подъема из ванны и стекания излишков краски на поверхности изделия образуется пленка.

Для получения покрытия нужного качества при окраске погружением следует правильно выбирать вязкость лакокрасочного материала. Рабочую вязкость устанавливают опытным путем, добавляя растворители и разбавители к исходному материалу. Так как находящиеся в ванне окрасочные составы постепенно густеют из-за испарения растворителя, то необходимо периодически (лучше всего 1-2 раза в смену) проверять вязкость окрасочного состава и корректировать его. Быстросохнущие краски нитро - и перхлорвиниловые из-за усиленного испарения растворителей для окраски погружением не применяются. Окраска окунанием пригодна для изделий простой формы, допускающих полное стекание излишков краски. Если детали имеют внутренние полости или карманы, то для стекания краски в них предусматривают специальные технологические отверстия (дренажи).

При погружении изделие должно полностью покрываться краской без воздушных пузырей, при извлечении из ванны избыток краски должен стекать без образования подтеков. Оптимальное положение изделия при погружении в ванну должно в каждом случае подбираться опытным путем.

Для навески окрашиваемых изделий на конвейер следует применять простейшие приспособления - крючки, "елочки" разной конструкции; не рекомендуется пользоваться корзинами, полками и приспособлениями с большой площадью поверхности, так как они уносят значительное количество краски.

Окраска методом электроосаждения

Сущностью данного метода является процесс осаждения краски на поверхности металлического изделия при погружении последнего в ванну с одновременным наложением электрического тока.

Методом электроосаждения можно наносить любые краски, но наиболее пригодными оказываются водоэмульсионные и водные краски на основе различных водорастворимых смол. Под действием электрического тока частицы смолы (пленкообразователя) и частицы пигмента, входящие в состав водных красок, получают отрицательный заряд, передвигаются к положительно заряженному изделию - аноду и осаждаются на его поверхности.

Этот процесс носит название электрофореза; одновременно с ним идут процессы электролиза и электроосмоса.

Электрофорез определяет скорость образования осадка в толщину пленки покрытия. В результате электроосмоса вода из осадка удаляется (вытесняется); частицы краски уплотняются и прилипают к поверхности изделия, образуя равномерный плотный слои покрытия. Электролиз солей, находящихся в воде, мешает процессу осаждения, поэтому при изготовлении растворов для электроосаждения применяют обессоленную воду - конденсат.

Установка для нанесения покрытия электроосажденнем. Процесс осуществляется в ванне, изготовляемой чаще всего из нержавеющей стали. Катодом является либо корпус ванны, либо внесенные в ванну угольные или стальные стержни. Для улучшения качества покрытия ванну иногда снабжают устройством для перемешивания краски.

В начале процесса электроосаждения окрашиваются участки поверхности, на которых наблюдается наибольшая плотность силовых линий (например, кромки).

По мере того как отдельные участки покрываются слоем краски, возрастает изолирующее действие нанесенного слоя, постепенно начинают прокрашиваться и другие участки поверхности изделия; в результате образуется плотная беспористая пленка, имеющая одинаковую толщину на всех участках поверхности.

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.

Нанесение лакокрасочных материалов окунанием - простой и производительный метод, который может быть с успехом применен как в механизированном, так и в немеханизированном производстве.

Сущность метода заключается в том, что отделываемые изделия погружают в ванну, заполненную лакокрасочным материалом, затем извлекают из ванны и выдерживают в течение определенного времени над ванной или лотком для стекания избытка лакокрасочного материала с поверхности Качество и толщина покрытия определяются свойствами поверхности, а также химическими и структурно-механическими характеристиками Наносимого материала.

Условием применения этого метода является простая, хорошо обтекаемая форма изделия, без внутренних гнезд и полостей, в которых могли бы задерживаться лакокрасочные материалы. Таким методом можно отделывать профильно-погонажные изделия, ножки стульев, столов, корпусных изделий, рукоятки ножей, инструментов, спиннингов, гнуто-клееные элементы диванов, кресел, детали сельхозмашин, вагонов, автомобилей и др.

Схема нанесения жидких материалов методом окунания на примере плоской пластины представлена схематически на рис. 4.13. При погружении скорость окунания деталей в ванну, однако, не должна быть большой, так как при быстром погружении деталь увлекает за собой воздух, который образует пузырьки на покрытии детали при ее извлечении из ванны.

При извлечении изделия из жидкости с постоянной скоростью v в увлекается не только слой адсорбированной жидкости; вследствие адгезии и внутреннего трения F движение будет передаваться параллельным слоям лака

При окунании в высыхающие жидкости, какими являются лакокрасочные материалы, процесс усложняется непрерывным изменением вязкости нанесенного слоя, вследствие чего стекание его замедляется, а затем прекращается. Очевидно, что быстросохнущие лакокрасочные материалы при прочих условиях образуют более неравномерные и толстые покрытия, чем медленносохнущие.

Нанесение лакокрасочных материалов методом окунания может осуществляться в различных вариантах. В условиях, когда объем окрасочных работ невелик, а окрашиваемые изделия имеют небольшие массу и габаритные размеры, применяют ванны, в которые изделия погружают и извлекают вручную.

Вязкость свежего лака должна быть 30 ... 40 с по ВЗ-246, вязкость лака в рабочей ванне в процессе работы 40 ... 70 с. Температуру лака в ванне необходимо поддерживать за счет охлаждения 16.. .20°С.

Отделка изделий из древесины методом окунания имеет следующие преимущества: не требуется сложное оборудование, а также высококвалифицированный персонал для обслуживания установок; возможность полного механизирования; одновременная отделка наружных и внутренних поверхностей большого числа различных изделий; практически отсутствие потерь лакокрасочных материалов; возможность создания покрытия с высокими показателями качества за одну технологическую операцию без облагораживания; совмещение операций грунтования и лакирования на одном и том же оборудовании.

К недостаткам метода могут быть отнесены возможность отделки изделий только обтекаемой формы без внутренних полостей и уступов; неравномерность покрытия по толщине; потребность создания специальных условий повышения жизнеспособности реакционных систем; необходимость больших объемов рабочих растворов лакокрасочных материалов; потери растворителей с открытого зеркала ванны.

На изделие несложной формы без внутренних углов ЛКМ можно наносить методам струйного облива. Применяются медленно сохнущиеся ЛКМ (алкидные, меланиновые).Используют грунтовки, эмали, краски, лаки не используют.

Данный способ используют для отделки строительных изделий (окна, двери).

Схема установки струйного облива

I – входной тамбур, II – камера облива, III – паровой туннель.

1 – подвесной конвейер, 2 – изделие, 3 – воздушная завеса, 4- емкость с ЛКМ,

5 – насос, 6 – трубопровод для подачи ЛКМ, 7 – стек для ЛКМ.

В поровом туннели сушка не происходит, а наоборот происходит разжижение ЛКМ, для стека лишнего ЛКМ.

Применяется при отделке изделий обтекаемой формы:ножек стульев, шкафов, буфетов.Сущность: изделия погружают в емкость, наполненную ЛКМ, а затем после непродолжительной выдержки в ней извлекают и выдерживают до окончательного стекания излишков ЛКМ. Излишки собираются в специальные емкости после очистки и разведения растворителем до раб.вязкости повторно используется. Качество отделки зависит от:скорости погружения и извлечения детали, вязкость и тем-ра ЛКМ, сухого остатока ЛКМ, формы детали.

Рассматриваемый метод обдадает достоинствами:сокращаются потери ЛКМ(т.к. используются избытки после стекания)

Снижается кол-во наносимых слоев(использование ЛКМ вс большим сухим остатком), процесс отделки поддается автоматизации и механизации.

Недостаток- трудность получения покрытий равномерной толщины по высоте средних и крупных деталей, особенно длиной свыше 300 мм.

Метод погружения применяется для создания тонких пленок и нанесения покрытия. Технически метод основан на погружении подложки в емкость с материалом покрытия, после которого материал закрепляется на подложке и далее ему дается возможность стечь. Часть покрытия может быть удалена методом сушки или обогрева.

Этапы погружения (окунания)

Погружение может быть разделено на три основных этапа:

Подложку погружают в раствор при постоянной скорости;
Выдерживание подложки в растворе в неподвижном состоянии;
Подложку вынимают с постоянной скоростью. Чем быстрее подложка вынимается из раствора, тем толще будет слой материала на подложке.

Минусы и плюсы

Метод является довольно простым, ввиду чего его легко автоматизировать. Толщина пленки контролируется при помощи вязкости покрытия и скорости выхода из емкости. Емкости, применяемые в данном методе, могут быть различными по форме и размерам. Это позволяет наносить покрытия на более крупные подложки.
Одним из минусов является тот факт, что в нижней части пластины толщина пленки может быть больше, чем в верхней («клиновый эффект»). На краях подложки покрытие может стекать неравномерно, ввиду чего на краях покрытие будет более толстым. Так же пары растворителя могут уносить с собой частицы покрытия, ввиду чего оно становится неравномерным.

Краткая теория

Метод нанесения покрытия окунанием - процесс, в котором подложка погружается в жидкость, после чего извлекается при контролируемых условиях окружающей среды, что в конечном итоге приводит к нанесению покрытия. Толщина покрытия определяется скоростью подъема подложки, вязкостью жидкости и содержанием твердых компонентов. Если скорость подъема подложки подбирается с учетом того, что состояние системы будет находиться в Ньютоновском режиме, то толщина пленки может быть вычислена по уравнению Ландау-Левича .

h - толщина покрытия, η - вязкость

γ LV - поверхностное натяжение жидкость-пар, ρ - плотность

g - удельный вес

В работах Джеймса и Строубридж показано, что экспериментальные значения толщины кислотно-каталитического кремнозоля хорошо коррелируют с расчетными значениями. В методе погружения возникает интересный эффект: выбрав соответствующую вязкость, толщина покрытия может изменяться с высокой точностью от 20 нм до 50 мкм при сохранении высокого оптического качества. Схема процесса погружения изображена на рисунке 1.

Рисунок 1. Этапы процесса получения покрытия методом погружения: погружение подложки в раствор, образование мокрого слоя путем удаления подложки и преобразование слоя в гель путем выпаривания растворителя.

Если для покрытия выбраны реагирующие системы, например, как в случае с золь-гель покрытиями для которых используют алкоголяты или предварительно гидролизованные золи, то необходимо контролировать состояние окружающей среды. Окружающая среда оказывает влияние на испарение растворителя и может дестабилизировать этот процесс, что приводит к гелеобразованию и формированию прозрачной пленки из-за небольшого размера частиц золей (нм) . Это схематически изображено на рисунке 2.

Рисунок 2. Процесс гелеобразования в ходе нанесения покрытия методом погружения, полученного путем выпаривания растворителя и последующей дестабилизацией золя (Бринкер и др. )

Частицы золя стабилизируются поверхностными зарядами, ввиду чего необходимо рассматривать условия стабилизации Штерна . Согласно теории Штерна процесс гелеобразования можно объяснить приближением заряженной частицы на расстояние, при котором имеет место потенциал отталкивания. Данный потенциал приводит к очень быстрому гелеобразованию. Этот процесс протекает в точке гелеобразования, как показано на рисунке 2. Полученный гель подвергается термической обработке, причем температура спекания зависит от его состава. Однако из-за того, что частицы геля чрезвычайно малы, система характеризуется наличием избыточной энергии, ввиду чего в большинстве случаев наблюдается понижение температуры спекания по сравнению с системами сыпучих материалов. Тем не менее, следует учитывать тот факт, что щелочная диффузия в обычных стеклах, таких как, например, стекла, полученные из гашеной извести, начинается от нескольких сотен градусов Цельсия и, как показано, Банджем, щелочные ионы диффундируют в слой покрытия в ходе уплотнения. В большинстве случаев это не является весомым недостатком, так как улучшается адгезия слоя, но при расчетах оптических систем необходимо принимать во внимание влияние на показатель преломления.

Опубликовано: Сентябрь 14, 2012

Нанесение лакокрасочных материалов окунанием не нашло широкого применения. Оно используется при отделке мелких изделий обтекаемой формы: ножек стульев, шкафов, буфетов и т. д. Сущность его заключается в следующем.

Изделия, подлежащие отделке, погружаются в емкость, наполненную лакокрасочным материалом, а затем, после непродолжительной выдержки в ней, извлекаются и выдерживаются до окончательного стекания излишков лакокрасочного материала. Окончательная сушка покрытия осуществляется в естественных условиям или в обогреваемых камерах.

Излишки лакокрасочного материала, стекающие с изделия, собираются в специальные емкости и после очистки и разведения растворителем до рабочей вязкости повторно используются для отделки.

Качество отделки зависит от ряда факторов, основными из которых являются: скорость погружения и извлечения детали (изделия) из емкости, вязкость и температура лакокрасочных материалов, его сухой остаток, форма детали (изделия) и др.

Опускание и извлечение деталей должны быть плавными и равномерными. Оптимальной скоростью окунания в лакокрасочный материал вязкостью 300-400 сек (по ВЗ-4) является
0, 2 м/мин, а извлечения - 0,1 м/мин. При таких режимах отделки покрытия получаются равномерными по толщине, без дефектов.

Для отделки деталей (изделий) методом окунания рекомендуется применять лакокрасочные материалы, имеющие повышенный сухой остаток и содержащие средне- и труднолетучие элементы, во избежание быстрого нарастания вязкости материала в емкости ввиду испарения растворителей. В мебельной промышленности для этих целей используется специальный лак ОД, имеющий 42-45% сухого остатка, который позволяет получать покрытия требуемой толщины за одно-два окунания вместо трех-пяти при использовании лаков НЦ-221.

Лучшему отеканию излишков лакокрасочных материалов и получению покрытий равномерной толщины способствуют отделка предварительно нагретых деталей (изделий), а также выдержка их после извлечения из емкости в парах растворителей тех же лакокрасочных покрытий. В том и другом случаях продолжительность отекания излишков сокращается в 5-8 раз.

Выдержка деталей (изделий) в парах растворителей возможна лишь при использовании механизированных установок, в которых между кабиной окунания и сушильной установкой предусмотрен туннель, заполненный парами растворителей и изолированный от смежных агрегатов воздушной завесой. Концентрация паров растворителей в туннеле создается либо за счет их отсоса из кабины окунания, либо за счет распыления растворителей, представляющих летучие элементы лакокрасочного материала.

В ряде случаев для улучшения растекания лакокрасочного материала и особенно для снятия последней капли, образующейся в виде сосулек на отделываемых деталях с острыми кромками при стекании о них красок, эмалей или лаков, применяют специальные каплеосаждающие сетки, к которым подведено высокое напряжение (до 100 кв) с отрицательным знакам. В этом случае между сеткой и отделываемым изделием создается электростатическое поле высокого напряжения. При прохождении отделочных изделий через зону электростатического поля капли лакокрасочного материала стягиваются с них и попадают на сетку, а затем в сборник, установленный под ней. Собранный материал после очистки и разбавления используется повторно для отделки.

Метод окунания применяется при отделке изделий из древесины в сельхозмашиностроении, автостроении и вагоностроении.

Рассматриваемый метод отделки обладает рядом положительных особенностей:
сокращаются потери лакокрасочных материалов (ввиду повторного использования избытков и отсутствия туманообразования) и растворителей (ввиду использования лакокрасочных материалов с повышенной вязкостью);
снижается количество наносимых слоев (ввиду использования лакокрасочных материалов с большим сухим остатком); процесс отделки поддается механизации и автоматизации. Недостатком этого способа отделки является трудность получения покрытия равномерной толщины по высоте средних и крупных деталей, особенно длиной свыше 300 мм.

Создание механизированных установок для отделки деталей методам окунания не всегда экономически целесообразно. Это объясняется тем, что время, затрачиваемое на навеску деталей (особенно мелких) на конвейер установки, оказывается подчас весьма значительным. В результате этого коэффициент использования рабочего времени установки заметно снижается. В таких случаях выгоднее отделывать детали вручную, а сушить в естественных условиях.

Производительность механизированных установок для отделки деталей (изделий) методом окунания

От: , 3058 просмотров