Экологическая безопасность красок.

Преимущества использования акриловых водно-дисперсионных красок.

П ризнаки прогрессивных лакокрасочных материалов (ЛКМ) — экологическая безопасность, экономическая эффективность и высокое качество. Экологическая безопасность красок и окрасочных материалов — это существенное преимущество современного производства и потребеления. Внедрение в промышленность водно-дисперсионных ЛКМ для защиты металлических поверхностей приобретает большое значение в свете принятия федеральных законов о безопасности продукции.

Водно-дисперсионные окрасочные материалы содержат небольшое количество органических растворителей, либо не содержат их вообще, что позволяет снизить до минимума выброс агрессивных летучих веществ при нанесении, и предупредить опасность возгорания окрашенных поверхностей в дальнейшем.

Российский рынок водно-дисперсионных красок начал претерпевать изменения с начала 1990-х годов, когда стали развиваться сырьевые источники для производства красок. Прежде всего, это водные поливинилацетатные и акриловые дисперсии. Доля производства водно-дисперсионных материалов (ВДМ) для окраски возросла до 15, 2% к 2006 году, в то время как в бывшем СССР суммарный выпуск ВДМ продукции не превышал 8%. К 2009 году, по данным ФСГС, доля водно-дисперсионных красок и материалов возросла до 38,9 %. Сегментом наибольшего потребления ВД-красок является строительство, где применяются универсальные, фасадные и интерьерные краски. На долю строительства приходится 85% общего потребления ВДМ.

Намного меньшими объемами выпускаются краски для антикоррозионной защиты металлических поверхностей. К 2009 году доля ВДМ для защиты металла от коррозии не превышает 10% общего объема выпускаемых красок.

Среди водноразбавляемых окрасочных материалов для защиты металлических поверхностей можно выделить несколько групп по методу нанесения и области применения. Первая группа водоразбавляемых красок ориентирована на высокотемпературную сушку для окрашивания методами распыления, окунания и электроосаждения. Вторая группа ВДМ относится к так называемым пленкооброзователям, которые должны обеспечивать высокую долговечность на ржавых поверхностях, эксплуатирующихся в неагрессивных (до 2% загрязнений) средах. Это грунтовки-модификаторы ржавчины на основе водоразбавляемых пленкообразователей, а именно акриловых полимеров.

Промышленное применение водно-дисперсионных красок и грунтовок обеспечивает пожаро- и взрывобезопасность окрасочных работ, уменьшает вбросы вредных вещество в атмосферу от окрасочно-сушильного оборудования, так как в атмосферу выбрасывается паровоздушная смесь, практически не содержащая растворителей. Применение современных коагулянтов позволяет достаточно эффективно производить очистку сточных вод от окрасочных камер.

Тем не менее, промышленное применение водноразбавляемых антикоррозийных ЛКМ невелико. Даже такой промышленный гигант как компания DuPont отмечает сложность процесса промышленной окраски при защите от коррозии, где требуется, в первую очередь, обоюдные усилия как поставщика, так и потребителя.

Трудности применения антикоррозионных ВДМ могут быть связаны со специифкой их применения в промышленности. Окрашивание в условиях конвейерной линии сопряжено с появлением дефектов покрытий, как типичных для всех окрасочных материалов, так и присущим только водоразбавляемым краскам*.

Общие дефекты окраски металла — включения и сорность, шагрень, недостаточная толщина покрытий, кратеры, птеки, разнотолщинность и сморщивание. К дефектам водно-дисперсионных красок можно отнести пористость и коррозия металла после высыхания покрытия, сползание краски с поверхности, отсутствие краски на отдельных участках. Причины устранения дефектов указаны в таблице.

Дефект ЛКМ Причина образования Способ устранения
Включения, сорность Неудовлетворительная чистота помещения и оборудования. Попадание мусора в тару с ЛКМ. Неудовлетворительная фильтрация ЛКМ. Соблюдать чистоту на окрасочном участке, не производить других работ, кроме окрашивания. Профильтровать ЛКМ через капроновую или лавсановую сетку. В процессе окрашивания не трогать грязь на оборудовании.
Шагрень Высокая вязкость ЛКМ, низкая температура при нанесении грунтовки, нанесение грунтовки на холодную поверхность Снизить вязкость, повысить температуру нанесения до 18-23 градусов C.
Недостаточная толщина покрытия Низкая вязкость ЛКМ Повысить вязкость до рекомендуемых производителем пределов.
Кратеры Загрязнение поверхности каплями масла, попадание масла в воздушную магистраль Очистить поверхность от масляных загрязнений, заменить фильтры на воздушных магистралях
Потеки, разнотолщинность, сморщивание Нанесение утолщенного слоя, повышенная температура при нанесении, низкая вязкость ЛКМ Отрегулировать расход материала, понизить температуру нанесения до 18-13 градусов C, отрегулировать вязкость ЛКМ до рекомендуемых производителем пределов
Отсутствие покрытия на отдельных участках Неудовлетворительное качество подготовки поверхности, наличие зажиренности на поверхности от захвата пальцами Улучшить качество подготовки поверхности, не прикасаться руками к подготовленной к окраске поверхности
Поры Сильное пеннобразование На взбалтывать, не трясти материал при приготовлении рабочего раствора
Сползание покрытия с поверхности Нанесение ЛКМ на мокрую или влажную поверхность Поверхность должна быть тщательно осушена
Коррозия металла после сушки покрытия Переразбавление ЛКМ водой, нанесение декоративной краски без грунтовочного слоя Степень разбавления не должна превышать 10%. Не наносить декоративную краску без грунтовочного слоя

*Во избежании получения недоброкачественного покрытия, точно следуйте инструкции производителя.

Появление такого дефекта покрытия, как точечная коррозия после сушки, особенно актуально при окрашивании изделий со сварными швами. Сварные швы должны быть тщательно зацицены и хорошо прогрунтованы. Одним из приемов является ручная обработка сварных швов кистью антикоррозионной водно-дисперсионной грунтовкой (для равномерности окраса), затем нанесение грунтовки распылением на все изделие, а затем уже окрашивание декоративной цветной краской.

В инструкции производителя красок всегда особое внимание уделяется подготовке поверхности. По сравнению с органоразбавляемыми ЛКМ, ВДМ плохо смачивают поверхность, на которой остались жировые загрязнения, поэтому необходимо очень тщательно удалить жировые загрязнения с металлической поверхности. Способ подготовки также играет существенную роль. При этом фосфатирование поверхности не всегда дает пложительный результат.

Одновременное обезжиривание и фосфатирование составом КФА-8, к примеру, ведет к появлению через 48 часов испытаний водостойкости по ГОСТ 9.403 одно-миллиметровых пузырей на 1/10 площади поверхности. Обезжиривание составом типа «Айперон» образует уже через сутки испытаний водостойкости по ГОСТ 9.403 одно-миллиметровые пузыри на всей (!) поверхности. Спустя несколько циклов (испытания по методу 5 «Климатическая устойчивость», ГОСТ 9.401) появляется коррозия на 70-80% площади покрытия.

По данным НИИ ЛКП, именно нитрит натрия вызывает пузырение покрытия при его эксплутатации, так как «притягивает» влагу к металлической поверхности за счет осмотических явлений. К сожалению, в настоящее время в промышленности отсутствуют составы для подготовки металлической поверхности специально под водно-дисперсионные краски по металлу. Это во многом сдерживает применение ВДМ при промышленной окраске металлов в условиях конвейерного производства.

Лучшие результаты по-прежнему дает механическая обработка поверхности металлов при подготовке поверхности к окраске. Это может быть дробемётная обработка, шлифование. Подпленочная коррозия отсутсвует даже после 1500 часов испытания водостойкости по ГОСТ 9.403. Спустя же 40 циклов вышеуказанных климатических испытаний коррозия отсутствует (!), но наблюдается значительно изменение цвета.

При работе с водно-дисперсионными материалами, следует обращать внимание на вязкость состава. Разбавление краски не должно превышать 5-10% объема. Избыток воды нарушают баланс компонентов в составе антикоррозионных красок, так как ингибиторы коррозии и реологические добавки должны сохраняться в определенном количестве.

Оборудование. При конструировании окрасочно-сушильного оборудования под водно-дисперсионные краски специальные требования не предъявляются. Вентиляция окрасочных камер должна обеспечивать удаление красочной пыли из рабочей зоны, при этом доля летучих органических соединений при окраске не должна превышать 2% от массы использованной антикоррозионной краски. Целесообразно использовать окрасочные камеры с сухими фильтрами, так как очистка воды из ванн гидро-фильтров достаточно сложна из-за присутствия в составе ВДМ поверхностно-активных и других водорастровимых веществ.

Для очистки ванн гидрофильтров выпускаются различные коагулянты, однако их ассортимент для водно-дисперсионных красок и материалов ограничен, и они осаждают отходы ВДМ на дно ванны, что существенно осложняет их обслуживание. Для очистки ванн гидрофильтра окрасочной камеры при окрашивании ВДМ достаточно успешно используется коагулянт типа «Оседон». В окрасочной линии необходимо предусматривать зону выдержки (7-10 мин), так как ВДМ обладают худшей растекаемостью по сравнению с органоразбавляемыми ЛКМ. Высокотемпературную сушку желательно призводить ступенчато для предотвращения кипения покрытия, в результате которого при сушке могут появиться многочисленные проколы.

При окрашивании ВДМ детали распылительной головки — материальное сопло и запорная иголки — краскораспылителей должны обладать высокими антикоррозионными свойствами и износостойкостью. Ввиду того, что ВДМ относятся к быстросохнущим ЛКМ и способны высыхать на выходном отверстии распытительной головки краскораспылителя, необходимо использовать специальные приспособления для быстрой его прочистки (продувки). Существуют различные конструкции таких устройств. Любое из них должно предусматривать возможность поворота сопла на 180 градусов для продувки его под давлением со стороны выходного отверстия. В условиях автоматической окраски необходимо предусматривать обязательную периодическую промывку распылительной системы водой. Краскораспылители после окрашивания необходимо тщательно промывать после каждого останова окрашивания.


Критериями качества ВДМ для антикоррозионной защиты являются:

1. удовлетворительный розлив и смачивание металлической поверхности;
2. отсутствие коррозии при формировании покрытия на металлической поверхности;
3. удовлетворительная адгезия к металлу;
4. достаточная соле-, водо- и маслостойкость лакокрасочных покрытий;
5. высокая атмосферостойкость лакокрасочных покрытий.

 

При учете всех вышеперечисленных особенностей применения ВДМ в условиях конвейерной линии обеспечивается получение высококачественного долговечного покрытия на изделиях из металлоконструкций.


По материалам журнала «Промышленная окраска», 01.2010 Ильдарханова Ф.И., Богословский К.Г. ОАО НИИ ЛКП с ОМЗ «Виктория»