Лако-красочные материалы — производство

Могут быть автоматизированы следующие разновидности мето­да распыления: пневматическое; безвоздушное;

комбинированное (сочетание безвоздушного распыления с пневматическим).

Применение указанных видов распыления для окрашивания в автоматическом режиме обусловлено общими закономерностя­ми, позволяющими найти необходимые параметры для расчета технических программ ведения процесса окраски.

Качество защитного и декоративного покрытия в основном обусловливается физико-химическими свойствами ЛКМ, тол­щиной и равномерностью наносимого слоя, отсутствием пор и непрокрасов, чистотой полученного покрытия и отсутствием дру­гих дефектов (шагрени, «апельсиновой корки» и т. п.).

Одним из решающих факторов для получения высокого ка­чества наносимого покрытия с минимальными затратами явля­ется достижение равномерного покрытия заданной толщины при минимальных потерях ЛКМ.

Технический расчет получения необходимой толщины покры­тия осуществляется на основе следующих исходных данных; марка ЛКМ; толщина покрытия, мкм;

производительность автоматической окраски, м2/ч; размеры окрашиваемого изделия, м; содержание сухого остатка в ЛКМ, %; удельная масса сухой пленки, г/см3;

количество растворителя, необходимого для доведения л КМ. до рабочей вязкости (обычно до 25—ЗО с по ВЗ-246-4), %;

размеры и форма отпечатка распыленного факела краски на определенном расстоянии от распылителя, м;

расход сжатого воздуха краскораспылителем (для пневмати­ческих КР), мэ/ч (кг/ч);

непроизводительные потери на «туманообразование» по ГОСТ 20223—74.

Нанесение покрытий распылением в автоматическом режиме может осуществляться по нескольким схемам.

1. Изделие равномерно перемещается по горизонтали, распы­лители совершают возвратно-поступательные движения поперек, линии перемещения изделия (рис. 9.1, а).

2. Аналогично п. 1, но распылители дополнительно соверша­ют циклические возвратно-поступательные движения (рис. 9.2,а).

3. Изделие циклически перемещается (обычно на толкаю­щем конвейере), краскораспылители совершают возвратно-по­ступательные движения перпендикулярно линии перемещения конвейера и поступательные движения вдоль конвейера в пре­делах габаритов изделия с последующим возвращением в ис­ходное положение, при этом окрашивание осуществляется при движении распылителей вдоль конвейера в одном направлении (рис. 9.2,6) или в обоих направлениях — Как вперед, так и при возвращении назад (рис. 9.1,6).

4. Аналогично п. 3, но поступательные движения распылите­лей вдоль линии конвейера совершаются циклично, синхронно

с движением распылителя и перпендикулярно линии движения конвейера (рис. 9.2,а).

5. Аналогично п. 4, но во время циклического перемещения распылителя вдоль линии конвейера краскораспылители отклю­чаются (рис. 9.2, б).

6. Аналогично п. 1, но изделие вращается (рис. 9.3,а).

7. Аналогично п. 6, но распылитель циклически перемещает­ся вдоль конвейера с той же скоростью, при возврате в исход­ное положение (рис. 9.1—9.3) распылители отключаются (рис. 9.3,б).

При автоматической окраске используются и иные схемы на­несения ЛКМ с применением отдельных элементов приведенных выше схем.

Выбор схем нанесения покрытия определяется конфигураци­ей изделия, объемом окраски (односторонняя или со всех сто­рон изделия), видами предварительной и последующей обработ­ки изделий (подготовка поверхности, сушка, съем и навеска из­делий на конвейер и т. д.) и другими факторами.

Размеры изделий и объем окрашивания определяют способ крепления изделий на конвейере — по одному изделию или груп­пой, размещаемой на определенной площади, удобной для авто­матического окрашивания — так называемой комплектовкой.

Расчет автоматического процесса окраски проводится в сле­дующем порядке.

Выбрав схему окрашивания и определив комплектовку, уста­навливают площадь окрашивания за один цикл — так. называе­мую ометаемую факелом площадь.

Исходя из необходимой производительности, устанавливают скорость конвейера (или цикличность толкающего конвейера).

Определенные размеры комплектовки (длина и высота изде­лий или групп изделий, окрашиваемых за один цикл) и ско­рость конвейера дают возможность определить скорость пере­мещения распылителей, длину* их циклического хода и расстоя­ние между ними.

Скорость перемещения КР, как правило, принимается не превышающей 1 м/с, чаще всего — близкой к 0,5 м/с, соответст­вующей перемещению КР при ручной окраске. Скорость выше 1 м/с при возвратно-поступательных движениях распылителя вызывает нежелательные явления, связанные с проявлениями инерционности как распылителя, так и окрасочного факела.

Скорость перемещения распылителей рассчитывается в за­висимости от размера факела (рис. 9.1 и 9.4):

(3h — b) v/a,

где h — высота изделия (комплектовки), м; Ъ—ширина отпечатка факела распылителя, м; а — длина отпечатка факела распылителя, м; v — скорость конвейера, м/с.

Учитывая вышеприведенные ограничения скорости пере­мещения распылителей, на механизм перемещения устанавли­вается несколько распылителей, за счет чего указанная скорость приводится близкой к номинальной, равной 0,5 м/с, или мень­шей.

Для достижения равномерного покрытия при использовании нескольких КР расстояния между ними должны быть кратны размеру С, устанавливаемому по зависимости:

С —2а/3,

где а —длина отпечатка факела, м.

Рис. 9.4. Отпечатки окрасоч­ных факелов:

а — при пневматическом распыле­нии; 6 — при безвоздушном рас­пылении; в — при центробежном распылении в электростатическом поле

При окраске длинномерных изделий (более 1 м) с использо­ванием механизмов перемещения распылителей с малым ходом (до 1 м) целесообразно устанавливать несколько распылителей по линии перемещения с расстояниями между ними, кратными размеру I (рис. 9.1,6 и 9.3,6):

I = h/n — 6/3,

где п — число распылителей; h — высота изделия, м; b — ширина факела, м.

При применении механизмов перемещения КР с постоянной скоростью используются КР с регулируемым окрасочным факе­лом, при этом длина отпечатка факела (м) устанавливается по зависимости:

a = 3hv/V,

где h — высота изделия, м; v — скорость конвейера, м/с; V — скорость распы­лителя, м/с.

Толщина наносимого слоя покрытия при безвоздушном рас­пылении устанавливается изменением производительности КР за счет замены материального сопла на сопло с необходимым размером выходного канала и изменением давления на ЛКМ, используя зависимость:

Рк-p = SSjY/I (1 %) (1 *Ь) (1 Цз) ],

где Ркр — производительность краскораспылителя, г/с (г/мин); 6 — необходи­мая толщина покрытия ЛКМ, мм; Si—приведенная площадь, ометаемая
«факелом КР в единицу времени, м2/с; f —плотность покрытия (сухой оста­ток), г/см3; тц — содержание растворителя в Л КМ с рабочей вязкостью, до­ли от массы Л КМ; ц2 — потери ЛКМ при распылении на туманообразование, доля от массы ЛКМ; тр — потери ЛКМ на неравномерности покрытия (ме­стный избыточный слой краски, образовавшийся от несовершенства процесса нанесения), доля от нанесенной массы покрытия.

Приведенная ометаемая поверхность определяется по зави­симости:

S1 = (L + Каа) (А + Кф)/х,

где Ка — коэффициент пролета частиц краски в начале и конце окраски изделия (зависит от принятой схемы окраски и изменяется от 0,5 до 1; в схемах с вращением изделия может уменьшаться до нуля); Кь — коэффи­циент пролета частиц за контур изделия (номинально Кб = 0,5 и может изме­няться от 0,2 до 0,8); т — время нанесения ЛКМ, с; а — длина отпечатка факела, м; b — ширина отпечатка факела, м; L — длина изделия, м; А — высота изделия, м.

Содержание растворителя в ЛКМ. с рабочей вязкостью в массовых долях составляет:

Hi — Q — QKc. o + QKр = Q (I — Kc. o + Kp),

где т]і — содержание растворителя, массовая доля; Кс. о—содержание сухого остатка, массовая доля; Q — масса ЛКМ с исходной вязкостью в состоянии поставки (принимается равной 1); КР — доля разведения ЛКМ до рабочей вязкости.

Потери ЛКМ на туманообразование в массовых долях сос­тавляют:

Нг — КтС? воз/Qkp>

где Kt — коэффициент потерь на туманообразование; QB03—расход воздуха краскораспылителем в единицу времени, кг/с (кг/мин); QKP—расход ЛКМ в единицу времени (производительность КР), кг/с (кг/мин).

Коэффициент потерь на туманообразование зависит от физи­ческих свойств ЛКМ (вязкость, поверхностное натяжение, лету­честь растворителя и др.) и параметров распыления (давление сжатого воздуха, геометрия распыляющей форсунки и т. д.) и изменяется от 5 до 15%.

Для эталонной жидкости (смесь глицерина с водой вязко­стью 25—30 с по ВЗ-246-4) Кт = 4,3%.

Средняя величина потерь на туманообразование для ручных КР принимается равной 0,20—0,25 (20—25%).

Приведенные данные могут быть использованы для ориенти­ровочных расчетов. Для более точных расчетов. необходимо экспериментально установить долю потерь на туманообразова — ние по методике ГОСТ 20223—74 для данных конкретных КР и ЛКМ.

Потери йа туманообразование при безвоздушном распыле­нии незначительны.

Коэффициент потерь на неравномерность покрытий поддает­ся теоретическому расчету при условии, что минимальная тол-

щина покрытия будет соответствовать 0,88 толщины в центре отпечатка факела (рис. 9.5, а), т. е. 6mm = 0,88бгаах.

Расчет сводится к определению объема ЛКМ, расположенно­го над плоскостью, проходящей через точки с минимальной тол­щиной покрытия для принятой схемы нанесения.

Расчет потерь на неравномерность при безвоздушном рас­пылении затруднен из-за сложной конфигурации сечения отпе­чатка факела (рис. 9.5,6 и в). Расчет расхода ЛКМ для каждо­го конкретного изделия позволяет проводить анализ непроизво­дительных потерь ЛКМ и принимать необходимые меры для их сокращения.