CC BY
79
УДК 667.6
Н.И. Нефедов, Л.В. Семенова
НАНЕСЕНИЕ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ МЕТОДОМ «СЫРОЙ ПО СЫРОМУ»*
В современном мире требования к лакокрасочным материалам неуклонно возрастают как в отношении повышения их качества, расширения ассортимента, так и в части совершенствования технологии их применения.
Одним из технологических способов снижения затрат является нанесение покрытий методом «сырой по сырому». В основу метода положено формирование системы покрытий при нанесении последующих слоев лакокрасочных материалов на недосушенные предыдущие слои.
Исследованы свойства систем лакокрасочных покрытий (ЛКП) в сочетании с различными грунтовками.
Ключевые слова: лакокрасочные материалы, технология окраски, покрытия, адгезия, проницаемость, авиационные материалы.
In the present-day world of the requirement to paint and varnish materials steadily increase as concerning increase of their quality, expansion of the range, and regarding improvement of technology of their application.
One of technological ways of decrease in expenses is coatings deposition by method «crude on crude». In a basis of a method formation of system of coatings when deposition the subsequent layers ofpaint and varnish materials on underdried previous layers is necessary.
Properties of systems ofpaint and varnish coatings in a combination with various primers are investigated.
Key words: paint and varnish materials, painting procedure, coatings, adhesion, permeability, aviation materials.
* В работе принимали участие Н.Д. Родина, Т. А. Новикова.
Успех эффективной защиты изделий и конструкций зависит от правильного выбора системы ЛКП, подготовки поверхности с учетом конструктивной особенности, а также условий эксплуатации.
Надежность, долговечность и декоративный вид покрытия определяются целым рядом факторов: свойствами лакокрасочного материала, схемой построения системы защитного покрытия, подготовкой поверхности, а также условиями и режимом формирования каждого слоя [1-4].
В современном мире требования к лакокрасочным материалам неуклонно возрастают как в отношении повышения их качества, расширения ассортимента, так и в части совершенствования технологии их применения.
Проблемы совершенствования технологий нанесения ЛКП имеют очень важное значение, так как потребитель всегда стремится к уменьшению энергетических, материальных и трудовых затрат без снижения качества и срока службы покрытий.
Одним из способов достижения указанных преимуществ является нанесение покрытий методом «сырой по сырому». В основу метода положено формирование системы покрытий при нанесении последующих слоев лакокрасочных материалов на недосушенные предыдущие слои [5-8].
В ВИАМ проведены исследования по отработке режимов сушки слоев ЛКП на основе серийно применяемых эмалей ХВ-16, ЭП-140, АС-1115 в сочетании с различными грунтовками.
При решении задачи по сокращению времени нанесения и формирования покрытия нельзя до-
пустить снижения защитных функций лакокрасочного покрытия, которые во многом определяются механизмами разрушения, протекающими в ЛКП.
Механизм разрушения лакокрасочного покрытия характеризуется последовательными и параллельными превращениями физического, химического, электрохимического и механического характера. Процесс диффузионного проникновения включает в себя адсорбцию реагентов среды на поверхности покрытия, растворение их в пленке покрытия, перенос через пленку под влиянием градиента химического потенциала и адсорбцию на поверхности металла. Затем следует растворение водой пассивирующих пигментов (в случае их присутствия), торможение коррозионных процессов, осмотическое проникновение воды на участках неадгезированного покрытия. Вода, проникая в покрытие, частично растворяет противокоррозионные пигменты, образуя пассивирующий раствор на границе «металл-покрытие». Содержание водорастворимых пигментов в покрытии выбирается обычно с учетом оптимального сочетания их положительных свойств (защита от коррозии) и отрицательных (осмос, снижение барьерных качеств). При осмотическом заполнении пленки водой давление в ней возрастает, что приводит к образованию под пленкой осмотических пузырей. Со временем в отдельных местах начинают нарушаться слабые адгезионные связи, чему способствует расклинивающее действие раствора. Неизбежно следующее за этим снижение концентрации пассивирующего раствора под пленкой
Свойства лакокрасочных покрытий, отверженных по различным режимам
Условный номер и система ЛКП Порядковый номер слоя Режим сушки Толщина покрытия, мкм Твердость (ГОСТ Адгезия, балл (ГОСТ 15140-82) Паропроницае-мость, г/см2, через, сут
(ОСТ1 90055-85) покрытия температура, °С Продолжи-тель-ность, мин 5233-89) в исходном состоянии после выдержки в дистиллированной воде в течение 10 сут 1 30
210: грунтовка АК-070 (1 слой) + + грунтовка АК-070 (2 слой) + 1 2 3 4 18-35 18-35 18-35 90 5 5 15 180 100 0,6 1 1 2,14 1,61
+ эмаль ЭП-140 1 18-35 15
(3 слой) + эмаль ЭП-140 (4 слой) 2 3 4 18-35 18-35 90 15 15 180 90 0,76 1 1 1,44 1,11
1 18-35 15
2 3 18-35 18-35 15 15 120 0,48 1 1 - -
4 18-35 20
1 18-35 30
2 3 18-35 18-35 30 30 100 0,77 1 1 - -
4 90 180
1 18-35 30
2 3 4 18-35 18-35 18-35 30 30 20 суг 90 0,5 1 1 - -
1 18-35 90
2 3 18-35 90 90 60 110 0,8 1 1 1,85 1,57
4 90 180
1 18-35 90
2 3 4 18-35 18-35 18-35 90 120 20 суг 110 0,62 1 1 - -
224:грунтовка АК-070 (1 слой) + + грунтовка АК-070 (2 слой) + 1 2 3 4 18-35 18-35 18-35 80 15 15 15 120 75 0,3 3 3 1,47 1,25
+ эмаль ХВ-16 1 18-35 15
(3 слой) + эмаль ХВ-16 (4 слой) 2 3 4 18-35 18-35 18-35 15 15 20 суг 75 0,24 3 3 1,94 1,73
1 18-35 30
2 3 18-35 18-35 30 30 70 0,37 3 3 2,53 1,96
4 80 120
1 18-35 30
2 3 4 18-35 18-35 18-35 30 30 20 суг 70 0,26 3 3 - -
1 18-35 90
2 3 18-35 18-35 90 120 80 0,45 3 3 1,8 1,62
4 80 120
169: грунтовка ВЛ-02 (1 слой) + + грунтовка АК-070 (2 слой) + 1 2 3 4 18-35 18-35 18-35 80 15 15 15 120 100 0,4 3 3 2,81 1,76
+ эмаль ХВ-16 1 18-35 30
(3 слой) + эмаль ХВ-16 (4 слой) 2 3 4 18-35 18-35 80 30 30 120 100 0,4 3 3 2,20 1,42
1 18-35 90
2 3 18-35 18-35 90 120 100 0,4 3 3 2,87 1,81
4 80 120
Продолжение таблицы
Условный Порядко- Режим сушки Толщина Твер- Адгезия, балл Паропроницае-
номер и вый номер покры- дость (ГОСТ 15140-82) мость, г/см2,
система ЛКП слоя тия, мкм (ГОСТ через, сут
(ОСТ1 90055-85) покрытия темпе- про- 5233-89) в исход- после выдержки 1 30
рату- должи ном в дистиллиро-
ра, тельно состоя- ванной воде в
°С сть, нии течение 10 сут
мин
254:грунтовка 1 18-35 15 80 0,42 1 3 4,06 3,99
АК-070 (1 слой) + 2 18-35 15
+грунтовка 3 18-35 15
АК-070 (2 слой) + 4 90 120
+эмаль АС-1115 1 18-35 30
(3 слой) + эмаль 2 18-35 30
АС-1115 (4 слой) 3 18-35 30 70 0,47 1 3 4,75 4,71
4 90 120
1 90 240
2 18-35 120
3 18-35 120 90 0,49 1 3 - -
4 90 120
1 18-35 15
2 18-35 15
3 18-35 15 100 0,7 2 2 2,95 2,89
4 90 120
176: грунтовка 1 18-35 30
ВЛ-02 (1 слой) + 2 18-35 30
+грунтовка 3 18-35 30 90 0,7 2 2 - -
АК-070 (2 слой) +
+эмаль АС-1115 4 90 120
(3 слой) + эмаль 1 18-35 90
АС-1115 (4 слой) 2 18-35 90
3 18-35 120 100 0,65 2 2 2,93 3,58
4 90 120
покрытия ниже минимального защитного уровня приводит к началу коррозионного процесса [9-11].
Стремительно развивается тенденция по применению полимерных композиционных материалов (ПКМ) в изделиях различного назначения. Объемы их применения в изделиях авиатехники также увеличиваются. В связи с этим следует учитывать, что диффузионная проницаемость для паров воды является важнейшей характеристикой лакокрасочных покрытий при окраске плат печатного монтажа, элементов радиоэлектронной аппаратуры, конструкций из ПКМ [12, 13].
Именно поэтому в процессе данного исследования критериями качества покрытий являлись паропроницаемость, адгезия, твердость и защитные свойства. Защитные свойства определялись при испытании в камере тропического климата и электрохимическими методами путем измерения составляющих импеданса - емкости и тангенса угла диэлектрических потерь - исследуемых систем покрытий до и после увлажнения.
Продолжительность межслойной сушки грунтовок варьировалась от 5 до 60 мин, эмалей - от 15 до 120 мин. Отмечено (см. таблицу), что при межслойной сушке грунтовок в течение 5 мин наблюдается подрастворение грунтовки эмалью и взаимное проникновение слоев. При этом после испытаний покрытий в течение 7 мес в камере
тропического климата для системы ЛКП 210 (ОСТ 1 90055-85) с межслойной сушкой грунтовки АК-070 в течение 5 мин наблюдается пожелтение покрытия, при межслойной сушке грунтовок в течение >15 мин такого явления не наблюдается.
По результатам проведенных исследований установлено, что свойства покрытий, полученных методом «сырой по сырому», практически не отличаются от свойств покрытий, полученных традиционными методами, при условии горячей сушки последнего слоя. При холодной сушке последнего слоя покрытия твердость пленки даже после выдержки в течение 20 сут ниже, чем у покрытий, полученных по серийной технологии, что может быть объяснено различными условиями формирования покрытия при большой толщине и развитой шероховатостью покрытия [14].
Электрохимические исследования показали, что свойства покрытий, нанесенных методом «сырой по сырому», и покрытий, полученных по серийной технологии, аналогичны по защитным свойствам. Исключение составляли системы ЛКП на основе эмали ХВ-16 с межслойной сушкой по 5 мин.
Нанесение покрытий методом «сырой по сырому» позволяет значительно сократить технологический цикл окраски и обеспечить экономию электроэнергии.
ЛИТЕРАТУРА
1. Чеботаревский В.В., Кондратов Э.К. Технология лакокрасочных покрытий в машиностроении. М.: Машиностроение 1978. 295 с.
2. Кондратов Э.К., Кузнецова В.А., Семенова Л.В., Лебедева Т. А., Малова Н.Е. Развитие авиационных лакокрасочных материалов //Все материалы. Энциклопедический справочник. 2012. №5. С. 49-54.
3. История авиационного материаловедения: ВИАМ -
75 лет поиска, творчества, открытий /Под общ. ред. E.H. Каблова. М.: Наука. 2007. С. 152-158.
4. Каблов E.H. Стратегические направления развития
материалов и технологий их переработки на период до 2030 года //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 7-17.
5. Семенова Л.В., Малова Н.Е., Кузнецова В.А., По-
жога A.A. Лакокрасочные материалы и покрытия //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 315-327.
6. Кондратов Э.К., Кузнецова В.А., Семенова Л.В., Лебедева Т.А. Основные направления повышения эксплуатационных, технологических и экологических характеристик лакокрасочных покрытий для авиационной техники //Российский химический журнал. 2010. Т. LIV. №1. С. 96-102.
7. Бейдер Э.Я., Донской A.A., елезина Г.Ф., Кондра-
тов Э.К., Сытый Ю.В., Сурнин Е.Г. Опыт применения фторполимерных материалов в авиационной технике //Российский химический журнал. 2008. Т. LII. №3. С. 30-44.
8. Кондратов Э.К., Козлова A.A., Малова Н.Е. Иссле-
дование кинетики отверждения фторполиуретано-вых эмалей алифатическими полиизоцианатами различных типов //Авиационные материалы и технологии. 2013. №1. С. 48-49.
9. Бузник В.М. Сверхгидрофобные материалы на осно-
ве фторполимеров //Авиационные материалы и технологии. 2013. №1. С. 29-34.
10. Семенова Л.В., Кондратов Э.К. Модифицированный бромэпоксидный лак ВЛ-18 для защиты полимерных композиционных материалов //Авиационные материалы и технологии. 2010. №1. С. 29-32.
11. Кондратов Э.К. Сверхтонкие взаимодействия и диффузия в полимерах. М.: Спутник. 2004. 77 с.
12. Нефедов Н.И., Семенова Л.В. Тенденции развития в области конформных покрытий для влагозащиты и электроизоляции плат печатного монтажа и элементов радиоэлектронной аппаратуры //Авиационные материалы и технологии. 2013. №1. С. 50-52.
13. Гращенков Д.В., Чурсова Л.В. Стратегия развития композиционных и функциональных материалов //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 231-242.
14. Семенова Л.В., Родина Н.Д, Нефедов Н.И. Влияние шероховатости систем лакокрасочных покрытий на эксплуатационные свойства самолетов //Авиационные материалы и технологии. 2013. №2. С. 37-40.
