Воздушное распыление ЛКМ (Air Spray, AS) осуществляется в результате воздействия потока сжатого воздуха, поступающего из кольцевого зазора воздушной головки, на струю распыляемого материала, вытекающего из отверстия, соосно размещенного внутри головки материального сопла. При распылении сжатый воздух вытекает из кольцевого зазора головки с большой скоростью (до 450 м/с), в то время как скорость истечения струи ЛКМ ничтожно мала. При высокой относительной скорости возникает трение между струями воздуха и распыляемого материала, вследствие чего струя материала, как бы закрепленная с одной стороны, вытягивается в тонкие отдельные струи, распадающиеся в результате возникающих колебаний на множество полидисперсных капель (красочный аэрозоль ЛКМ).
В процессе распыления образуется движущаяся масса полидисперсных капель диаметром 6-100 мкм (т.н. факел). Достигая окрашиваемой поверхности, факел настилается на нее и распространяется по ней во все стороны. Основная масса полидисперсных капель, имея достаточную скорость, осаждается на поверхности. Часть их (наиболее мелкая фаза), потеряв скорость, не достигает поверхности и уносится уходящим потоком воздуха, образуя красочный туман (потери ЛКМ на туманообразование).
Для воздушного распыления ЛКМ используется давление сжатого воздуха 0,2–0,6 МПа (2-6 атм) при вязкости ЛКМ 14-60 с по вискозиметру В3-264-4. Дисперсность аэрозоля ЛКМ зависит от давления сжатого воздуха на распыление, отношения расхода воздуха к расходу ЛКМ, физических свойств ЛКМ. Оптимальная дисперсность аэрозоля ЛКМ 30-60 мкм. Метод воздушного распыления массово применяется в автомобилестроении и машиностроении. В промышленной окраске применяется для окраски небольших участков поверхностей низковязкими материалами.
Достоинства:
Недостатки:
При нанесении ЛКМ методом безвоздушного распыления (AirLess, AL) образование красочного аэрозоля ЛКМ происходит без участия сжатого воздуха.
Термин «безвоздушное распыление» – условный. Под ним подразумевается дробление ЛКМ за счет высокого гидравлического давления, оказываемого на ЛКМ и вытеснения последнего с большей скоростью через эллиптическое отверстие специального сопла. При этом потенциальная энергия ЛКМ при выходе его в атмосферу переходит в кинетическую, возникают завихрения, приводящие к пульсации струи, развитию колебаний и деформации поверхности струи. Деформация усиливается благодаря гидродинамическому воздействию окружающего воздуха и приводит к образованию облака аэрозолей, размер капель которого колеблется в широком диапазоне. Обладая кинетической энергией, капли ЛКМ движутся к окрашиваемой поверхности, преодолевая сопротивление воздуха, капли тормозятся и мягко настилаются на поверхность. Часть наиболее мелких капель, теряя скорость не долетают до окрашиваемой поверхности, выпадают из окрасочного факела и оседают на полу и окружающих предметах.
Размер капель распыленного материала зависит от давления на материал, геометрических размеров и формы отверстия, расхода материала и его физических свойств.
Достоинства:
по сравнению с пневматическим распылением метод безвоздушного распыления позволяет:
В отличие от факела, образующегося при работе пневматического краскораспылителя, при безвоздушном распылении факел распыленного ЛКМ резко очерчен и почти не образует красочного тумана.
Недостатки:
Области применения метода безвоздушного распыления – грунтование и окраска изделий среднего и крупного размера плоской или обтекаемой формы для получения покрытия III-IV –го класса
Метод комбинированного распыления, (Air Assisted, AA) является комбинацией двух методов распыления: безвоздушного и воздушного. Сущность метода заключается в том, что ЛКМ вытесняется с относительно большой скоростью за счет сравнительно высокого гидравлического давления 3,0–5,0 МПа (30-50 атм) из эллиптического отверстия сопла, подобного безвоздушному. При таком давлении на выходе из сопла образуется резко очерченный факел предварительного раздробленного материала. Для дальнейшего распыления и формирования факела в факел из специальных каналов распылительной головки, установленной соосно распыляющему соплу, подается регулируемое количество сжатого воздуха под давлением 0,1-0,2 МПа (1,0-2,0 атм).
Под воздействием струи воздуха крупные капли ЛКМ дополнительно дробятся и равномерно распределяются по ширине факела, ликвидируя при этом различного рода “кромочные” дефекты, которые могут возникать при безвоздушном распылении. Подаваемый в факел предварительно раздробленного ЛКМ сжатый воздух низкого давления и в небольших объемах не приводит к образованию красочного тумана, а наоборот, способствует более полному осаждению мелких частиц ЛКМ за счет торможения в воздушной сфере и потери скорости. В последние годы метод комбинированного распыления получает все более широкое распространение в авиастроении, деревообработке, мебельной промышленности и др.
Достоинства:
Недостатки:
Технология HVLP – это безоблачное распыление краски, достигаемое путем регулировки давления воздуха на различных стадиях прохождения краски. Изменением баланса между высоким и низким давлением можно добиться очень точного распыления (из-за уменьшения скорости распыляемых частиц краски). Кроме того, эта конструкция дает возможность изменять размер факела от 10 до 300 мм, что позволяет формировать равномерный слой с большой точностью.
Наиболее яркими представителями нового семейства распылительных пистолетов являются модели Delta HVLP и HVLP Turbo Gun. Благодаря новому воздушному колпачку была получена технология Trans-Tech, которая помогла добиться:
Основой метода распыления в электростатическом поле (Electrostatic Spray, ES) является способность частиц материала приобретать заряд в электрическом (электростатическом) поле. Электростатические силы используются, в основном, для перемещения и осаждения заряженных частиц материала на окрашиваемой поверхности. Электрическое поле высокого напряжения (60-140 кВ) создается между заземленным изделием и распыляющим устройством, которое является одновременно и коронирующим электродом с высоким отрицательным потенциалом. ЛКМ подается в распыляющее устройство (распылительную головку) и распыляется там под действием энергии сжатого воздуха, центробежных сил или высокого давления на ЛКМ. Распыленные частицы, полученные с помощью зарядного устройства, перемещаются в направлении силовых линий электрического поля от распылительной головки к заземленному изделию. Попав на поверхность изделия, частицы материала отдают ему свой заряд, и образуют равномерное покрытие на его поверхности.
Нанесение покрытий в электрическом поле высокого напряжения – один из наиболее экономичных методов окраски (коэффициент использования материала 0,90–0,95). Наиболее эффективно применение метода электроокраски при нанесении ЛКМ на поверхность однотипных изделий серийного и массового производства, а также изделий решетчатых, круглой или овальной формы, без острых кромок, выступов и впадин.
Достоинства:
Недостатки:
К контролю параметров нанесения относятся следующие пункты:
Адгезия – это возникновение различных типов связей между поверхностями двух соприкасающихся разнородных твердых и жидких тел.
Адгезия покрытия определяется в соответствии со стандартами ISO и ASTM. Методы определения адгезии являются разрушающими и требуют восстановления покрытия на поврежденных участках.
Метод решетчатых надрезов является качественным методом оценки адгезии лакокрасочного покрытия к металлической подложке и распространяется на покрытия толщиной до 250 мкм.
Сущность метода заключается в нанесении на готовое покрытие взаимно перпендикулярных надрезов и визуальной оценке состояния зоны решетчатых надрезов. Адгезия оценивается по шестибалльной системе.
На покрытии производят надрезы в двух взаимно перпендикулярных направлениях с соблюдением заданного расстояния между ними, при этом давление на режущий инструмент должно быть постоянным. Все надрезы должны доходить до поверхности подложки. Если невозможно из-за твердости или избыточной толщины прорезать покрытие до подложки, испытание является недействительным. Число надрезов в каждом направлении решетки должно быть равно шести. Диапазон расстояний между надрезами представлен в таблице.
| Толщина слоя, мкм | Расстояние между надрезами, мм |
|---|---|
|
0 – 60 |
1 |
|
61 –120 |
2 |
|
121 – 250 |
3 |
Испытание должно быть выполнено не менее чем на трех различных участках поверхности образца. Оценку результатов проводят по шкале оценки результатов, приведенных в ISO 2409:2007.
| Классификация (баллы) | Описание поверхности зоны решетчатых надрезов |
|---|---|
|
0 |
Края надрезов гладкие, ни один из квадратов решетки не отделяется. |
|
1 |
Отделение мелких чешуек покрытия на пересечении надрезов. Площадь отслоений лишь немного превышает 5 % площади зоны решетчатых надрезов. |
|
2 |
Покрытие отслоилось вдоль краев и/или на пересечении надрезов. Площадь отслоений значительно превышает 5 %, но немногим более 15 % площади зоны решетчатых надрезов. |
|
3 |
Покрытие отслоилось вдоль краев надрезов частично или полностью широкими полосками, и/или оно отделилось частично или полностью на различных частях квадратов. Площадь отслоений значительно превышает 15 %, но немногим более 35 % площади зоны решетчатых надрезов. |
|
4 |
Покрытие отслоилось вдоль краев надрезов широкими полосками, и/или некоторые квадраты отделились частично или полностью. Площадь отслоений значительно превышает 35%, но немногим более 65 % площади зоны решетчатых надрезов. |
|
5 |
Любая степень отслаивания, которую нельзя классифицировать по 4 баллу. |
Метод Х-образного надреза является качественным методом оценки адгезии ЛКП к металлической поверхности и распространяется на покрытия с толщиной слоя выше 250 мкм.
Сущность метода заключается в нанесении на готовое покрытие Х-образного надреза и визуальной оценке состояния надреза после отслаивания приклеенной к нему липкой ленты. Адгезия оценивается по шестибальной системе. Испытания проводятся на двух образцах для каждого покрытия.
На поверхности образца делаются 2 надреза на ЛКМ длиной примерно 40 мм с пересечением их в середине под углом 30-45°. Надрез до металла следует делать одним прямым равномерным движением. Удалить два полных круга липкой ленты, после чего отрезать полоску длиной примерно 75 мм. Поместить центр ленты на пересечение надрезов в направлении острого угла. Пригладить ее пальцем по всей длине надрезов, обеспечив хороший контакт с покрытием. Один конец полоски оставляют неприклееным.
В течение 90 секунд после нанесения ленты удалить ее за свободный конец, потянув, по возможности под углом 180°.
Повторить испытание в двух других местах на каждом образце.
Осмотреть поверхность покрытия с надрезами при хорошем освещении и провести оценку адгезии по шестибалльной шкале:
|
5А |
отсутствие отслоения |
|
4А |
следы отслоения покрытия вдоль надрезов и в месте их пересечения |
|
3А |
отслоение покрытия вдоль надрезов до 1,6 мм с каждой стороны |
|
2А |
отслоение покрытия вдоль надрезов до 3,2 мм с каждой стороны |
|
1А |
отслоение покрытия от большей части поверхности Х-образного надреза под липкой лентой |
|
0А |
отслоение за пределами Х-образного надреза |
За результат испытания принимают значение адгезии в баллах, соответствующее большинству совпадающих значений на всех испытуемых участках поверхности двух образцов. При этом расхождение между значениями не должно превышать 1 балл.
При расхождении значений адгезии, превышающем 1 балл, испытание повторяют на том же количестве образцов, и за окончательный результат принимают среднее округленное значение, полученное по четырем образцам.
Метод применяют для количественного определения адгезии. Он основан на измерении минимального разрывного напряжения, необходимого для отделения или разрыва покрытия в направлении, перпендикулярном окрашиваемой поверхности.
Испытания проводят на трех образцах для каждого покрытия.
Для повышения адгезии клеевого соединения поверхность покрытия в месте приклеивания «грибка» обрабатывают наждачной бумагой.
Подготавливают и наносят клей согласно инструкции изготовителя. Необходимо использовать минимальное количество клея для обеспечения связи между покрытием и «грибком». По возможности немедленно удалять избыток клея.
Клей наносят ровным слоем на свежеочищенную и обезжиренную поверхность «грибка», затем прижимают грибок к покрытию и выдерживают до отверждения клея, обеспечивая центровку склеиваемых поверхностей.
После высыхания клеевого соединения режущим инструментом прорезают покрытие до металла вокруг «грибка».
Образец с наклеенным «грибком» помещают в зажимы разрывной машины, не допуская перекоса. Испытание проводят при постоянной скорости нагружения не более 1 МПа/с, так, чтобы отрыв «грибка» происходил в течение 90 с момента приложения нагрузки. Записывают значение разрывного усилия в момент отрыва «грибка» и осматривают поверхность разрыва, отмечая характер разрушения.
Разрушающее напряжение Р, МПа, для каждого определения вычисляют по формуле:
P=F/S,
где
F - разрушающая нагрузка, Н
S - площадь рабочей поверхности «грибка», мм².
При использовании «грибков» диаметром 20 мм разрушающее напряжение, Р, (МПа), вычисляют по формуле:
Одновременно фиксируют характер разрушения:
Характер разрушения может быть выражен в процентах отношением площади отрыва покрытия к площади поверхности «грибка». Показатели адгезии должны соответствовать требованиям нормативно-технической документации на систему ЛКП.
Сплошность покрытия, т.е. равномерное, без пропусков распределение ЛКМ материала по поверхности, обычно оценивается визуально (по укрывистости) при хорошем рассеянном дневном свете или искусственном освещении.
Диэлектрическая сплошность покрытия – это метод для выявления возможной пористости покрытия, используя сканирующий электрод высокого напряжения.
Пористость обнаруживается искрой, возникающей между стальной подложкой и электродом в дефектных местах покрытия, а также посредством звукового или светового сигнала, выдаваемого дефектоскопом.
