Патетная проработка и обоснование технологической схемы

       Эмульсионное  обезжиривание - комбинированный способ, сочетающий многие достоинства очистки органическими растворителями и водными щелочными растворами.

       Эмульсионное  обезжиривание особенно эффективно при большом количестве механических загрязнений на поверхности. Из-за пониженной токсичности и пожаробезопасности эмульсионные составы оправдали себя и при ручной очистке изделий взамен органических растворителей. Применяют составы, представляющие собой эмульсии органических растворителей в воде, стабилизированные ионогенными или неионогенными ПАВ.

       Обезжиривание растворителями проводят в закрытых камерах или установках непрерывного действия. Загрязненные изделия на конвейере последовательно проходят через ванну с растворителем, зону облива и зону выдержки в пазах. Общее время обезжиривания 2–5 мин. Загрязненный растворитель регенерируют перегонкой.

       Ультразвуковое  обезжиривание – ускоряет процесс, улучшает качество очистки поверхности. Процесс ведут в акустическом (ультразвуковом) поле. Используют этот прием для очистки изделий небольших размеров и сложной формы, от которых требуется высокая степень чистоты поверхности (детали часов и приборов, инструмент и т.д.). Крупные изделия требуют больших по размерам ванн. Входная мощность преобразователя при этом резко возрастает (на 4,5 л жидкости входная мощность составляет приблизительно 100 Вт), что экономически не выгодно.

       Электрохимическое обезжиривание. Водные растворы для электрохимического обезжиривания содержат, в основном те же компоненты, что и растворы, применяемые при химической очистке. Учитывая активную роль, которую играют в электрохимическом процессе выделяющиеся на электроде пузыри газов, концентрация компонентов (как и в случае ультразвукового обезжиривания) может быть значительно понижена. Электрохимическим способом можно обезжиривать как черные, так и цветные металлы.

       Для очистки применяют оборудование, в котором контакт изделий с жидкой средой достигается посредством окунания (погружения) и облива (распыления). В последнем случае одновременно обеспечивается перемешивание жидкости и механическое воздействие ее струй на поверхность, что положительно сказывается на эффективности процесса. Наибольшее распространение из оборудования получили ванны разной конструкции и установки струйной об работки. Это оборудование позволяет не только очищать поверхность изделий, но и выполнять другие подготовительные операции - фосфатирование, оксидирование, пассивирование и т. Д /6/.

       При химической подготовке существует острая необходимость создания малоотходных и замкнутых технологий, особенно при отсутствии общезаводских и локальных очистительных сооружений. Так ОАО «НИИЛКПе ОМЗ» разработал малоотходные технологии, которые реализуются как путем создания технологических процессов с минимальным количеством сточных вод, так и путем регенерации рабочих растворов и промывных вод на различных стадиях подготовки поверхности. Регенерация растворов обезжиривания производиться установками, выпускаемыми российской промышленностью; фофатирующих растворов – на специальных фильтрах; пассивирующих и хроматирующих растворов – адсорбентами. Регенерация промывных вод достигается применением фильтров предварительной очистки (микрофильтрация, сорбция и др.), а также с последующим применением мембранных технологий (оинофильтрация, обратный осмос). Возможно также применение ионообменных технологий как в сочетании с вышеперечисленными методами, так и самостоятельно. С использованием указанных выше методов возможно создание практически бессточных технологий. При этом из отходов будет накапливаться только различный шлам, который периодически сдается на обезвреживание в государственном предприятии «Промотходы» /8/.

4. Травление.

       Окалину, ржавчину и другие оксиды преимущественно  удаляют с поверхности металлов травлением в растворах кислот, кислых солей или щелочей. Очистка поверхности этим способом заключается в растворении оксидов и поверхностного слоя металла, восстановлении оксидных соединений и их отрыве, выделяющимся в процессе травления водородом. Перед травлением поверхности изделие предварительно очищают от механических и жировых загрязнений /6/.

5. Нанесение конверсионных покрытий

       Конверсионные покрытия используют для повышения противокоррозионной стойкость металла, улучшения адгезии лакокрасочных покрытий, увеличения срока службы. Конверсионные покрытия наносят перед окрашиванием преимущественно на те изделия, которые подвергаются эксплуатации в жестких условиях. Наиболее широко применяются покрытия, получаемые методами фосфатирования, оксидирования, хроматирования.

       Фосфатирование. С химической точки зрения фосфатирование - процесс образования на поверхности слоя из нерастворимых в воде фосфатов металлов.

       Оксидирование – процесс создания на поверхности металла искусственной защитной пленки.

       Разновидностью  оксидирования является хроматирование. Оно широко применяется для получения  лакокрасочных покрытий.

       Для улучшения адгезионных свойств  металлической поверхности Циба Спешиалити Кемикалс Холдинг (Щвейцария) предложил способ обработки поверхности металла, кроме чистой поверхности алюминия или сплава алюминия, включающий обработку поверхности органосиланом и облучение поверхности лазером с последующим нанесением покрытия на обработанную поверхность /9/. 

3. Нанесения лакокрасочных материалов.

       С развитием техники количество методов  нанесения лакокрасочных материалов увеличилось. Существует разнообразное оборудование для нанесения покрытий пневматическим и гидравлическим методами, в электрическом поле высокого напряжения, окунанием, обливом и валковым методом, методом электроосаждения. Выбор метода нанесения может быть обусловлен свойствами лакокрасочных материалов, хотя многие из них можно наносить различными методами, не изменяя их состав или меняя лишь добавляемый растворитель/6/. 

1. Нанесение лакокрасочных материалов пневматическим распылением

      Пневматическое  распыление – один из наиболее распространенных способов окрашивания в промышленности и строительстве. Его главные достоинства – универсальность, относительно высокая производительность, простота технического осуществления, достаточно хорошее качество получаемых покрытий.

       Этим  способом можно наносить практически  любые жидкие лаки и краски и окрашивать изделия разных размеров и групп сложности, изготовленные из различных материалов. Особенно хорошо зарекомендовал себя этот способ при нанесении быстросохнущих лакокрасочных материалов – эфироцеллюлозных, перхлорвиниловых, полиакрилатных и др. Имеются ручной (с ручными распылителями) и автоматизированный (с автоматическими распылителями) варианты способа пневматического распыления, которые применяют самостоятельно или комбинируют в технологическом цикле окраски изделий с другими способами нанесения. Недостатки пневматического распыления – неэкономичность, повышенная пожароопасность, плохие санитарно-гигиенические условия труда обслуживающего персонала (при ручном нанесении). Так, потери лакокрасочных материалов в зависимости от сложности окрашиваемых изделий составляют 25-55%. Кроме того, этот способ связан с большим расходом растворителей для доведения лакокрасочного материала до требуемой (относительно небольшой) вязкости.

       Аппаратура  для распыления лакокрасочных материалов сжатым воздухом включает следующие  основные элементы: краскораспылитель, красконагнетательный бак, масловодоотделитель (рис. 1.2.) /7/.

       Немецкой  фирмой Spritzvorrichtung предложено устройство для окрашивания поверхностей жидкой краской, которое снабжено головкой с распылительным соплом. Для получения струи различной формы без переоборудования устройства предусмотрены 2 плоские струйные форсунки и расположенные рядом отверстия для подачи воздуха /10/.

       Схема соединения краскораспылительной аппаратуры

1 –  масловодоотделитель; 2- красконагнетательный  бак; 3 – редуктор; 4, 5,6 – шланги; 7 - краскораспылитель

       Рис. 1.2. 

       В Германии разработана новая система  для окраски распылением – 3М, которая может применяться в металлических – и деревообрабатывающих мастерских. 3М представляет собой замкнутую систему, в которой пулька лака или бейца приготовляется в специально фильтрующем мешке, принадлежащим непосредственно к емкости с повторно применяемой краской. Краскораспылитель присоединяется к емкости через проходное устройство с байонетным замком. По данным изготовителя система 3М позволяет экономить до 90% растворителя и повысить производительность примерно до 15%. При этом не только улучшается технологический процесс окраски, но прежде всего, обеспечивается ее большая чистота, т.к. полностью исключается попадание в краску пыли /11/.

       Нанесение лакокрасочных материалов пневматическим распылением связано со значительным загрязнением окружающего воздуха аэрозолем лакокрасочного материала и парами растворителей, что делает небезопасной работу в санитарном и пожарном отношениях. Для обеспечения нормальных санитарно – гигиенических условий труда, пожаро – и взрывобезопасности окраску проводят в специальных распылительных камерах.

       Различают камеры для окрашивании мелких изделий  – кабины, средних и крупных  изделий. В зависимости от вида производства и организации окрасочных работ камеры подразделяют на тупиковые и проходные. Проходные камеры применяют при серийном и массовом производстве, тупиковые – при мелкосерийном и единичном производстве.

       Важное  условие хорошей работы камер  – правильно выбранное направление потока воздуха в ее рабочей зоне. По направлению движения отсасываемого воздуха различают камеры с поперечным, нижним и продольным отсосом.

       Распылительные  камеры состоят из следующих основных элементов: корпуса, гидрофильтра, ванны, насосного агрегата, вытяжного (или приточно - вытяжного) вентиляционного агрегата /7/.

       В 2000 группа ученых предложила окрасочную камеру, содержащую укрытие, основание, основание, вертикальную шахту, сепаратор, колпак – переход к вентиляционной системе, циркуляционный насос и систему рециркуляции, слива, перелива и добавки воды, отличается тем, что промывной канал образован двумя последними ступенями гидрофильтра: горизонтальным струйным участком с четырьмя рядами широкофакельных форсунок и вертикальным каскадно – пленочным участком с системой экранных полуцилиндрических желобов и сепараторов из 2 – 3 водоотбойных козырьков. В камере используется погружной насос, рассчитанный для бассейнов и водоемов, создающий необходимую подачу и напор воды. Окрасочная вентилируемая камера может иметь двухпостовую симметричную компоновку с общей вертикальной шахтой гидрофильтра, единым циркуляционным насосом и вентилятором, установленным на колпаке – переходе /12/. 

2. Нанесение лакокрасочных материалов гидравлическим распылением

       Гидравлическое  распыление, известное в литературе также под названием механическое распыление, принципиально отличается от других способов распыления тем, что диспергирование жидкого лакокрасочного материала осуществляется с помощью гидравлического давления, создаваемого сжатым воздухом.

       Работа  аппаратов гидравлического распыления основано на превращении потенциальной энергии краски, находящейся под давлением, в кинетическую энергию при выходе ее из сопла распылителя /6/.

       Способ  гидравлического распыления был  известен давно, однако его применение ограничивалось нанесением низковязких лакокрасочных материалов, в первую очередь водных строительных красок, при этом используемое давление не превышало 1 МПа. В 50-х годах были разработаны установки с рабочим давлением до 4,0-4,5 МПа, позволившие распылять более вязкие лакокрасочные материалы, в том числе и краски неводного типа. Затем способ усовершенствовался, рабочее давление выросло до 20-25 МПа, стало возможным нанесение материала как в нагретом, так и в не нагретом состоянии.

       Этот  способ получил название безвоздушное распыление и получил широкое применение в промышленности благодаря эффективности и высокой производительности.