Сушка лакокрасочных покрытий в ремонте: методы, оборудование, технологии

Окончательная окраска кузова в настоящее время производится в основном пентафталевыми эмалями и лаками, которые изготовляют на основе синтетической пентафталевой смолы с добавкой пигментов (красителей), сиккативов (ускорителей сушки) и растворителей. Для окраски кузовов применяют белую эмаль ПФ-56, кремовую ПФ-57, вишневую ПФ-59 и др. Используют и другие краски: для окраски крыши серо-дикую краску, для окраски потолка — густотертые белила, для окраски рам тележек и подвагонных деталей— черный пентафталевый лак № 170 и другие краски.

Основным правилом окрасочных работ является нанесение краски по возможности более тонким и ровным слоем. Тонкие слои краски сохнут равномерно и относительно быстро без образования морщин и трещин. Лакокрасочный слой при этом получается достаточно прочным и плотным. В толстом слое краска сохнет ненормально, что способствует образованию рыхлой морщинистой пленки и подтеков. Однако тонкий слой краски не обеспечивает достаточной защиты окрашиваемой поверхности, поэтому наносят два, а иногда и три слоя краски с тщательной промежуточной сушкой каждого слоя.

В зависимости от характеристик окрашиваемых поверхностей (габаритов, формы) и программы ремонтов применяют различные способы окраски: кистью, окунанием и распылением. Окраска кистью малопроизводительна и требует маляров высокой квалификации. В настоящее время она сохранилась как исключение при малых объемах работ. Окраска окунанием является наиболее производительным, удобным и дешевым способом окраски: деталь погружают в ванну с краской, без задержки вынимают из нее и оставляют на некоторое время в подвешенном состоянии или на стеллажах для стекания излишков краски.

Процесс окраски окунанием легко механизируется с организацией конвейерной подачи деталей в ванны с краской и затем в сушильные печи. Единственный недостаток окраски окунанием — невозможность ее применения для деталей любой формы и конфигурации. Эффективным методом окраски деталей любой формы и габаритов, в особенности крупногабаритных, является окраска распылением. Лакокрасочные покрытия при этом способе наносятся на окрашиваемую поверхность распылением сжатым воздухом (пульверизацией) или методом безвоздушного распыления. В первом случае частицы краски переносятся на окрашиваемую поверхность струей сжатого воздуха, во тором случае выжимаются под давлением в виде мелких струй, производительность окраски распылением в 7—12 раз выше, чем при работе кистью.

Этим способом окрашивают кузова внутри и снаружи, детали подвагонного оборудования, рамы тележек и целый ряд других деталей подвижного состава. Помимо выигрыша во времени, при окраске распылением достигается большая равномерность покрытия деталей краской. Окраска распылением выполняется пистолетами-распылителями. Крупным недостатком окраски распылением является сравнительно большой расход краски и, что самое главное, образование «тумана», который резко ухудшает условия труда работающих и требует проведения окраски в специальных камерах с хорошей вытяжной вентиляцией и гидрофильтрами. Поэтому в настоящее время отдают предпочтение окраске методом безвоздушного распыления, который не имеет этих недостатков.

Прочное и долговечное покрытие краска образует только при условии тщательной и правильной сушки каждого ее слоя, начиная от грунта и кончая поверхностной лаковой пленкой. Нанесение шпатлевки или краски на недостаточно просушенный предыдущий слой приводит к вспучиванию ее парами растворителя и отслаивания всей краски до металла. Поэтому сушка является одной из главных составных частей технологического процесса окраски. Процесс сушки лакокрасочных покрытий включает в себя две стадии: испарение летучей части (растворителя) и твердение пленкообразующей основы краски, в результате которого происходит образование защитной пленки.

Первая стадия сушки представляет собой физический процесс, занимающий около 10-20% общего времени сушки. Вторая стадия сушки — сложный химический процесс окисления и полимеризации (твердения) пленкообразующей основы краски, который занимает 80-90% общего времени сушки. Процесс естественной сушки лакокрасочных покрытий на воздухе протекает очень медленно. Сушка при температуре 18-20° С занимает около 90% в общем балансе времени окраски кузова. Это приводит к значительному удлинению технологического процесса ремонта подвижного состава и загромождению малярного цеха вагонами или троллейбусами. Кроме того, физико-химические процессы твердения основы краски при 18—20° С протекают так, что не обеспечивают возможности получения качественной пленки.

Все это вызывает необходимость искусственной сушки лакокрасочных покрытий в специальных сушильных камерах. Температуру сушки при этом выбирают оптимальной по соображениям получения наиболее качественной пленки при минимальной затрате времени. Для пентафталевых эмалей, используемых при окраске кузовов, последняя равна 100-120°С. При повышенной температуре пленкообразование представляет собой в основном процесс более качественной бескислородной полимеризации, обеспечивающей наиболее высокие показатели лакокрасочного покрытия: его твердость, прилипаемость (адгезию), влаго- и маслостойкость, антикоррозионную стойкость. Особенно важное значение имеет горячая сушка грунтовки.

Существующие сушильные установки по методу теплового воздействия на окрашиваемую поверхность разделяются на установки с внешним и внутренним обогревом окрашиваемой поверхности. К первым относятся конвекционные сушильные камеры с обогревом окрашенных деталей горячим воздухом, ко вторым — индукционные сушильные установки с нагревом окрашенной поверхности индукционными токами. Среднее положение занимают терморадиационные сушильные камеры с нагревом окрашенной поверхности тепловой радиацией.

Схемы процесса сушки при внешнем и внутреннем обогреве показаны на рис. XII.17. При внешнем обогреве (рис. XII.17, а) лакокрасочный слой нагревается с поверхности. Передача тепла в глубину краски с поверхности происходит за счет теплопроводности.

Рис. XII.17. Схемы процесса сушки краски при внешнем (а) и внутреннем (б) обогреве

Наивысшую температуру имеет поверхностный слой краски, который и сохнет в первую очередь. При высокой температуре сушки это приводит к образованию твердой пленки, которая препятствует дальнейшему выходу паров растворителя. Поэтому при конвекционной сушке большого перепада температур в слое краски допускать нельзя. При внутреннем обогреве (рис. XII.17, б) лакокрасочный слой нагревается изнутри — от поверхности детали. Твердая пленка образуется вначале на поверхности детали и затем растет, захватывая постепенно весь слой краски. Образование твердой пленки не препятствует выходу из слоя краски паров растворителя. Поэтому здесь можно допускать значительно более высокие температуры сушки, резко сократить ее продолжительность и получить лакокрасочный слой более высокого качества.

В настоящее время на РЗ и в РМ чаще других применяют конвекционные сушильные установки камерного типа, представляющие собой теплоизолированные камеры с электрическим, паровым или газовым обогревом. В качестве теплоносителя используют воздух, подогреваемый в калориферах. Систему воздухопроводов сжатого воздуха располагают так, чтобы обеспечить одинаковую температуру во всей камере и равномерный обогрев всех участков кузова. Регулирование температуры осуществляется изменением подачи горячего воздуха задвижками. Установки для индукционной сушки ТВЧ, несмотря на все их преимущества, сложны. Их применение ограничено еще и тем, что индукционные токи наводятся не только в обшивке, но и в других элементах оборудования. Поэтому наиболее перспективными в настоящее время следует считать установки для терморадиационной сушки.

Источником тепла сушки здесь являются специальные «темные» излучатели панельного типа или обычные лампы накаливания мощностью по 300—500 вт с высокотемпературными излучателями. Основными недостатками термоизлучателей с обычными лампами накаливания являются: короткий срок службы ламп, потеря части электроэнергии (около 10-15%) на видимое излучение и слишком малая длина волн инфракрасного излучения (0,8-1,4 мкм). Для таких волн большинство красок непрозрачно. Поэтому сушка их происходит в основном с поверхности по схеме с внешним обогревом. Темные излучатели панельного типа представляют собой плиту с вмонтированными в нее нагревательными элементами в виде нихромовых спиралей или трубок.

При температуре 300-400° С такие панели дают инфракрасное излучение с длиной волны около 4 мкм. Большинство эмалей и грунтов пропускают это излучение без поглощения, что обеспечивает сушку покрытия от поверхности детали по схеме внутреннего обогрева. Кроме того, срок службы и к. п. д. таких излучателей выше, чем с лампами накаливания, так как они не дают неиспользуемое световое излучение. Конструктивно терморадиационные сушилки выполняют в виде передвижных щитов с установленными на них термоизлучателями или в виде закрытых камер с термоизлучателями, расположенными на стенах. Открытые установки-щиты дают возможность производить сушку без специальных камер, но к. п. д. их при этом значительно ниже, чем у установок камерного типа. Применение их оправдывается только в условиях депо и мастерских. На заводах необходимо предусматривать сушильные установки камерного типа с регулируемым воздухообменом.

Сведения об авторах и источнике:

Авторы: Д. И. Бондаревский, В. М. Кобозев

Источник: Эксплуатация и ремонт подвижного состава городского электрического транспорта