Метод пароструйной подготовки поверхности перед порошковой окраской.

Началу любых окрасочных работ предшествует процесс подготовки поверхности изделий. Перед окраской металлических изделий широкое распространение получили химические методы подготовки поверхности, обеспечивающие высокие качество, производительность и возможность обработки изделий любых габаритов и сложности.

При создании или реконструкции участка окраски жидкими или порошковыми ЛКМ у производственников часто возникают проблемы, вызванные ограниченным количеством производственных площадей, энергетическими и финансовыми возможностями. Решению этих проблем во многих случаях способствует применение метода пароструйной подготовки поверхности, который можно применять для обработки черных и цветных металлов ГОСТ 9.402-2004 (п. 5.11.2).

Применение пароструйного метода особенно целесообразно для обработки поверхностей крупногаба-ритных изделий и изделий сложной конфигурации, например сборных строительных конструкций, элементов грузовых автомобилей, кузовов, ж.-д. вагонов, контейнеров, деталей самолетов. При окраске таких крупных изделий постоянно возникает вопрос о качественной подготовке поверхности без значительных капиталовложений на многостадийные агрегаты струйного облива или агрегаты погружения. Эта проблема актуальна и при обработке более мелких деталей и изделий, если речь идет об относительно небольших партиях. Подготовка поверхности таких изделий во многих случаях проводится ручной протиркой растворителями. Помимо того, что этот способ неполностью удаляет загрязнения, он пожароопасен и оказывает токсичное действие на здоровье рабочих. Использование нетоксичных, непожароопасных, водных технических моющих средств для ручной протирки перед окрашиванием совершенно недопустимо, так как приводит к значительным дефектам последующего лакокрасочного покрытия (ПК) в процессе эксплуатации. Причиной осмотического вспучивания ПК, образования пузырей, нарушения адгезии является ручная подготовка поверхности с использованием водорастворимых обезжиривающих средств без достаточной промывки и горячей сушки. В результате такой некачественной подготовки поверхности разрушение ПК произойдет тем быстрее, чем жестче условия его эксплуатации. На рис. 1 представлены фотографии ПК на основе порошкового полиэфирного ЛКМ, нанесенного на поверхность, обезжиренную водным моющим средством с после-дующей промывкой и без промывки. На образце, обезжиренном моющим средством без последующей промывки, видны очаги вспучивания ПК.

Метод пароструйной обработки заключается втом, что специальными установками или аппаратами создается пароводяной факел, направляемый на поверхность обрабатываемого изделия при высоких температуре и давлении. В пароводяную смесь дозируются химикаты, позволяющие проводить химическую подготовку поверхности: обезжиривание, железофосфатирование, пассивацию и, при необходимости, промывку. Необходимо отметить, что при пароструйной обработке с поверхности изделий не удаляются ни окалина, ни ржавчина, для удаления которых применяются, как правило, механические методы.

На отечественном рынке составов для подготовки поверхности имеются специальные химические препараты КФА-5, КФА-9 для пароструйной обработки, которые позволяют совместить операции обезжиривания и железофосфатирования в одну. При использовании этих составов, на поверхности холоднокатаной стали образуется тонкое железофосфатное ПК массой 0,2-0,4 г/м2, которое повышает адгезию и защитные свойства лакокрасочного ПК. Если необходимости в нанесении фосфатного ПК нет, то для обезжиривания применяются технические моющие средства, слабощелочные или нейтральные. Обезжиривающие составы применяют для обработки цветных металлов, нержавеющей стали, неметаллических поверхностей. Для пароструйной обработки холоднокатаной стали применяют составы для одновременного обезжиривания и железофосфатирования во избежание появления вторичной коррозии при обработке.

Химические препараты для пароструйной обработки производятся либо в виде водных концентратов, либо в виде порошкообразных смесей . Для транспортировки удобнее порошкообразные смеси, а для дозирования удобнее пользоваться водными концентратами, а порошкообразные химикаты перед применением необходимо растворить в воде.

Рабочие растворы для одновременного обезжиривания и железофосфатирования относятся к 3-му классу опасности. Они имеют слабокислую реакцию рН 4,2-5,0. Концентрация основного компонента - однозамещенного фосфата натрия - составляет 3-4г/л, в состав также входят биоразлагаемые ПАВ в количестве 0,03-0,05г/л и небольшие добавки ускорителя (аммония молибденовокислого) и комплексообразователя (лимонной кислоты).

При пароструйной обработке часть воды конденсируется и стекает на пол, часть воды испаряется и уносится с вытяжной вентиляцией. Сточная вода после однократного приме нения для пароструйной обработки собирается в приямке-сборнике, oткуда направляется на общезаводские или локальные очистные сооружен™ где очищается реагентным методом либо вакуумным выпариванием.

Контроль рабочего раствора проводится по величине рН и обще кислотности, которая определяете титрованием по стандартным методикам согласно технологической инструкции.

Принципиальная схема пароструйной установки приведена на рис. 2.

Питьевая или техническая вода из накопительной емкости подается насосом 2 под давление30 бар на блок нагрева воды 3. Перегретая вода при температуре 140-145 °С по трубопроводу и далее по гибкому шлангу высокого давления  подается к пароструйному пистолету 6. В трубопровод подачи перегретой воды из емкости 4 насосом 5 дозируется обезжиривающий или фосфообезжиривающий концентрат. При выходе из сопла пистолета перегретая вода с химикатами преобразуется В пароводяную смесь, которой и производится обработка поверхности изделия 8. После обезжиривания-фосфатирования можно промыть изделие водой или пароводяной смесью, отключив дозировку химического препарата и уменьшив температуру.

Обработка изделий производится оператором, манипулирующим пароструйным пистолетом. Расход воды на один пистолет в зависимости от требуемой производительности составляет не менее 0,6 -1,2 м3/ч.

Чтобы избежать подтеков и пятен, вертикальные поверхности нужно обрабатывать снизу вверх.

Для проведения пароструйной подготовки поверхности существуют различные технологические процессы, приведенные в табл. 1.

Из таблицы видно, что возможно проводить промывку водой с последующим удалением влаги в сушильной камере или проводить промывку паром с последующим обдувом сжатым воздухом или тепловой пушкой. По первым трем вариантам необходимо проводить обработку для изделий, эксплуатирующихся в жестких условиях. По первым двум вариантам предусматривается дополнительная сушка изделий со сложными поверхностями, имеющими застойные участки (гофры, желоба, фланцы и т. п.), в которых собирается сконденсированная влага. По четвертому варианту допускается пароструйная обработка изделий, окрашиваемых жидкими красками и эксплуатирующихся в легких условиях, если это не приводит к ухудшению защитных свойств лакокрасочных ПК. Очевидно, что менее металлоемкие изделия и вертикальные поверхности легче высыхают. Поверхность изделий толщиной до 2 мм нагревается до 70 °С, что способствует их быстрому высыханию. Для более толстых изделий необходима дополнительная сушка.

В зависимости от требуемой производительности или количества необходимых постов обработки, установки для пароструйной подготовки поверхности могут быть оснащены пароструйными пистолетами в количестве от 1 до 10. Соответственно, характеристики комплектующего оборудования установки зависят от количества одновременно работающих постов и производительности каждого из них. Нагрев воды в стационарных установках производится в кожухо-трубных или пластинчатых теплообменниках, нагреваемых перегретым магистральным паром от котельной. При отсутствии магистрального пара возможно применение парогенераторов, работающих на природном газе, жидком топливе или электроэнергии.

После пароструйного обезжиривания с одновременным фосфатированием допускается интервал выдержки изделий до окраски: не более 16 ч перед нанесением порошковых ЛКМ и не более 72 ч перед нанесением жидких.

ОАО «НИИ ЛКП с ОМЗ "Виктория"» были разработаны и внедрены несколько пароструйных стационарных установок на Тверском вагоностроительном заводе для обработки поверхности пассажирских вагонов и подвагонных тележек. Самая первая установка была внедрена еще в 70-х гг. прошлого столетия и работает до настоящего времени. Еще две новые установки с современной комплектацией были внедрены в 2007 и 2009 гг.

Современная установка для обработки внутренней и внешней поверхности вагонов оснащена 9 пароструйными пистолетами с производительностью по воде каждого пистолета не менее 1,2 м3/ч. Эта установка позволяет 4-5 операторам обрабатывать внутреннюю и внешнюю поверхность одного вагона (870 м2) за 1 ч. После пароструйной обработки вертикальные поверхности высыхают самопроизвольно, крыша, полы и различные сложные поверхности внутри вагона и тамбурах обдуваются чистым сжатым воздухом. Затем вагон поступает на участок окраски.

При пароструйной ручной подготовке поверхности оператором могут обрабатываться изделия разных габаритов. Крупногабаритные изделия перемещаются на тележках, средне- и малогабаритные могут устанавливаться на тележках или на подвесных грузонесущих конвейерах. При использовании подвесных конвейеров технологический процесс пароструйной подготовки поверхности малогабаритных деталей можно автоматизировать путем установки подвижных пароструйных сопел, факелы которых охватывают подвески с деталями.

Основу этих агрегатов составляет насос высокого давления с рядным расположением цилиндров, который работает с низкой частотой вращения, отличается компактностью, тихой работой. Насос приводится в действие электродвигателем и подает воду под высоким давлением в котел, где она мгновенно нагревается до максимальной температуры 140 °С.

В нагревательном вертикальном котле змеевикового типа топливо сжигается полностью, без образования сажи и копоти, не загрязняя, таким образом, окружающую среду. Требуемая температура легко задается на панели управления. Встроенные в аппараты емкости для моющих средств дают возможность подавать раствор применяемого моющего средства с высоконапорной струей.

Некоторые модели аппаратов высокого давления отличаются повышенным удобством управления и сервисного обслуживания, предусматривают возможность регулирования давления, расхода и температуры воды непосредственно с пистолета. Тем самым обеспечивается оперативное согласование с различными условиями применения при смене видов очищаемых поверхностей и степени загрязнения.

Баки для топлива, чистящего средства и умягчителя наполняются снаружи, без открывания кожуха аппарата.

Применение нагрева жидким топливом в аппаратах высокого давления ограничивает их применение в лакокрасочных цехах, особенно в цехах порошковой окраски.