Качественная подготовка поверхности

Качественная подготовка поверхности под окраску– одно из основных условий качества и долговечности лакокрасочного покрытия. Цель подготовки – удаление с поверхности любых загрязнений, мешающих непосредственному контакту лакокрасочного материала с подложкой.
 

Подготовка поверхности под окраску состоит из следующих основных операций:

• устранение дефектов поверхности;
• удаление масляных и жировых загрязнений;
• удаление продуктов коррозии;
• удаление прочих загрязнений (хлоридов, пыли, остатков абразива и т.п.).

Работы по устранению дефектов поверхности (заусеницы, острые кромки, сварочные брызги и др.), как правило, выполняются в процессе изготовления конструкций до начала очистных работ. 
 

Выбор того или иного метода обработки производится с учетом следующих основных факторов:

• требуемого уровня чистоты и определенного рельефа поверхности;
• совместимости с выбранной системой лакокрасочного покрытия;
• материала и исходного состояния поверхности;
• наличия ранее нанесенных покрытий и их состояния;
• требуемой долговечности покрытия с учетом условий эксплуатации объекта;
• наличия соответствующих оборудования, материалов, приборов контроля, персонала;
• доступности поверхностей, возможности необходимого освещения;
• соответствия условиям безопасности труда и окружающей среды;
• экономической целесообразности.

Стоимость работ по подготовке поверхности обычно составляет от 50 до 70% общей стоимости окрасочных работ. Поскольку эта стоимость обычно пропорциональна достигаемому уровню чистоты поверхности, то следует выбрать либо уровень подготовки, соответствующий системе покрытия, либо систему покрытия, соответствующую уровню подготовки, который может быть реально достигнут. Во избежание загрязнения поверхности веществами, стимулирующими коррозию, а также с целью снижения стоимости очистных работ, следует избегать хранения изделий и конструкций, подлежащих окрашиванию, в промышленной или морской атмосфере. Во время выпадения осадков не следует производить очистку с использованием сухих методов. Если работу все-таки нужно проводить в неблагоприятных условиях, важно принять соответствующие меры предосторожности (укрытия, нагрев поверхности и т.п.). Для исключения конденсации влаги температура поверхности должна быть выше точки росы не менее, чем на 3˚С.
Перед проведением абразивоструйной обработки поверхность необходимо очистить от масел, смазок, грязи и других загрязнителей. При наличии толстого слоя ржавчины ее рекомендуется предварительно снять с помощью ручного или механизированного инструмента. Масляные и жировые загрязнения должны быть удалены растворителем или водными моющими растворами. Меловые загрязнения, копоть от сварки и резки удаляются пресной водой, при необходимости используют пневмощетки. При наличии на поверхности растворимых солей их следует удалить струей воды до абразивоструйной обработки.
Находящиеся в окрашиваемых помещениях трубы, элементы слесарного насыщения, другие неокрашенные поверхности и изделия до абразивоструйной обработки должны быть защищены резиной или плотной тканью.

Абразивоструйная очистка.При абразивоструйной очистке на подготавливаемую поверхность воздействует поток абразива с высокой кинетической энергией. Абразив разгоняется до высокой скорости потоком воздуха или воды; при соударении с поверхностью металла поток абразива удаляет ржавчину, прокатную окалину, имеющиеся покрытия и другие загрязнения. Одновременно поверхность приобретает характерный рельеф, который способствует лучшей адгезии покрытия с металлом. Абразивоструйная очистка является наиболее распространенным и эффективным методом подготовки поверхности в силу следующих достоинств:

• высокая производительность;
• возможность обрабатывать разнообразные по форме и материалу конструкции;
• возможность регулирования чистоты и шероховатости поверхности.

Используются различные способы абразивоструйной очистки.
Сухая абразивоструйная очистка. Сухая абразивоструйная очистка осуществляется путем включения абразива в воздушный поток и направления потока смеси воздух-абразив с помощью сопла на очищаемую поверхность. Для поточного производства часто используются стационарные установки в виде камер или кабин, как правило, большой мощности и с несколькими соплами для одновременной обработки конструкции с разных сторон. Метод сухой абразивоструйной очистки является наиболее универсальным и подходит для очистки практически всех типов изделий и конструкций. Недостатком является большое количество пыли, выделяемой при очистке, и невозможность удаления некоторых недопустимых загрязнений (водорастворимые продукты коррозии, соли и т.п.). После абразивоструйной очистке перед нанесением лакокрасочных материалов поверхность следует очистить от образовавшейся пыли сжатым воздухом или вакуумной очисткой.

Абразивоструйная очистка с вакуумным отсосомм использования абразива. Данный метод является разновидностью сухой абразивоструйной очистки с добавлением устройства вакуумного отсоса использованного абразива и загрязнителей. Метод применяется, как правило, для локальной очистки, когда недопустимо образование пыли и возможна герметичная установка всасывающей головки на поверхности. Основным недостатком этого метода является большая потеря энергии при одновременном нагнетании и отсосе смеси абразив-воздух, а отсюда и существенное снижение производительности очистки (приблизительно в 4-5 раз по сравнению с очисткой открытой струей абразива). Также как при обычной сухой очистке этот метод не обеспечивает удаление отдельных видов загрязнения.

Влажная абразивоструйная очистка Метод аналогичен сухой абразивоструйной очистке, но дополнительно к смеси абразив-воздух в струю за абразивным соплом или перед соплом вводится под давлением небольшое количество жидкости. Обычно это чистая вода, но иногда в воду добавляют ингибиторы коррозии; при этом ингибиторы должны быть совместимы с последующим покрытием. Производительность такого оборудования может быть выше на 15-20% по сравнению с установками сухой очистки. Качество подготовки поверхности, достигаемое с помощью данного метода, отличается от получаемого при сухой очистке тем, что поверхность получается увлажненной. Это может привести к появлению слоя вторичной ржавчины, что необходимо учитывать при выборе подходящей системы покрытия или удалить налет ржавчины легкой обдувкой абразивом. При этом методе ограничивается перечень применяемых абразивов; не рекомендуется использовать металлические абразивы.

Гидроабразивная очистка Абразив вводится в поток жидкости (обычно чистой воды) и струя направляется через сопло на обрабатываемую поверхность. Жидкость подается под более высоким давлением и количество абразива обычно меньше, чем при очистке сжатым воздухом. В воду может добавляться ингибитор коррозии, совместимый с последующим покрытием. Такая очистка позволяет одновременно удалять полностью все водорастворимые загрязнения. Ограничения на применение метода такие же как при влажной очистке.  

Термообразивная очистка Данный метод предназначен для очистки крупногабаритных конструкций от окалины, ржавчины, обрастаний, старой краски, масел, смазок и других загрязнений. Позволяет за счет большой кинетической энергии абразива и нагрева поверхности удалять практически все виды загрязнений. Рабочими компонентами для установки служат сжатый воздух и дизельное топливо или керосин. Могут использоваться как металлические,  так и неметаллические абразивы. Недостатком данного метода является сильный шум.

Дробеметная очистка Дробеметная очистка отличается от абразивоструйной тем, что поток дроби создается не сжатым воздухом, а в результате центробежной силы от вращающегося с большой скоростью ротора с лопатками, выбрасывающими веерообразным потоком абразив на очищаемую поверхность. Такой способ подготовки поверхности в 5-10 раз производительнее дробеструйного и значительно дешевле. Он используется в условиях непрерывной обработки деталей с доступными поверхностями, например, листового и профильного проката в поточных линиях. В большинстве случаев установки дробеметной очистки – это стационарные сооружения с закрытыми камерами и циркуляцией абразива в замкнутой системе.

Гидравлическая очистка Гидроочистка заключается в обработке поверхности струей воды, подаваемой под высоким или сверхвысоким давлением насосом через сопло. Обычно метод гидроочистки используют для удаления водорастворимых загрязнений (солей, растворимых отложений), рыхлой ржавчины, разрушенных или с низкой адгезией лакокрасочных покрытий, морских обрастателей, водорослей и т.п. Для удаления масел и жировых загрязнений  в воду добавляют поверхностно-активные вещества, которые затем удаляют струей чистой воды. Гидроочистка имеет высокую производительность и относительно низкую стоимость, однако ее применение сдерживается невозможностью или слишком большой трудоемкостью удаления окалины и плотной ржавчины, а также необходимостью осушения поверхности после очистки. Наибольшее применение этот метод нашел при ремонтном восстановлении покрытий. Перед нанесением нового покрытия поверхность высушивают, а при необходимости подвергают повторной очистке сухими методами. После гидроочистки иногда используют лакокрасочные материалы, которые можно наносить по влажной поверхности. Однако по качеству такие покрытия уступают покрытиям, полученным на поверхности, подготовленной абразивноструйными методами.

Очистка ручным и механизированным инструментом Очистка ручным и механизированным инструментом обеспечивает худшую чистоту и рельеф поверхности по сравнению с абразивоструйной очисткой. К тому же зачастую она оказывается и более трудоемкой и дорогостоящей. Поэтому этот метод следует использовать в тех случаях, когда указанные выше методы высококачественной подготовки поверхности по каким-либо соображениям неприемлемы. Для ручной очистки применяются специальные заточенные молотки, различной формы скребки, шпатели,  стамески, ручные проволочные щетки, абразивные шкурки, зубила. Обычно ручной инструмент используют на начальном этапе очистки для удаления относительно легко снимаемых загрязнений. Механизированный инструмент с пневматическим или электрическим приводом более производителен. Используются вращающийся и ударный инструмент (шарошки), проволочные щетки (угловые и торцевые), молотки различной конфигурации, иглофрезы, зачистные машины с абразивной шкуркой, абразивные круги и другие инструменты. 

Термическая очистка  При термическом способе очистки окалину, ржавчину, старую краску, жировые загрязнения удаляют при помощи специальных газокислородных горелок различной формы. При нагревании окалина, имеющая меньший по сравнению с металлом коэффициент теплового расширения, растрескивается и отслаивается. Ржавчина при термической обработке теряет влагу и превращается в рыхлые оксиды железа, которые легко удаляются проволочными щетками. Органические загрязнения (старая краска, масла, смазки и т.п.) сгорают при нагреве до 400-500˚С. Термические способы очистки экономичны и производительны, однако неприменимы для конструкций из тонколистового металла, т.к. нагревание может вызвать их деформацию. Обычно термическая обработка требует последующей дополнительной механической или химической очистки от продуктов сгорания.

Химическая очистка. Химичискую очистку используют при обезжиривании поверхности, удалении оскидов металлов и снятии старых покрытий. Обезжиривание.Химическое обезжиривание основано на растворении, эмульгировании и разрушении (омылении) жиров и масел. В качестве обезжиривающих веществ нашли применение: органические растворители; водные моющие растворы; эмульсии растворителей в воде.

Органические растворители. Основное распространение для этих целей получили алифатические и хлорированные углеводороды (уайтспирит, дихлорэтан, тетрахлорметан, метиленхлорид и др.), обладающие высокой активностью по отношению к загрязнениям, стабильностью, низким поверхностным натяжением, умеренной летучестью. Обработку растворителями проводят в жидкой и паровой фазах. Недостатком органических растворителей является их токсичность и пожаро-взрывоопасность.

Водные моющие растворы. Их действие основано на химическом разрушении омыляемых жиров и масел и эмульгировании неомыляемых. Особенно большой эффект достигается при использовании водных растворов щелочных электролитов с добавками поверхностно–активных веществ. Обезжиривание ускоряется при повышении температуры и механическом воздействии. На этом принципе основан пароструйный метод очистки. Недостатком водных моющих растворов является их замерзание даже при небольших отрицательных температурах.

Эмульсии растворителей в воде. Они сочетают достоинства очистки органическими растворителями и водными щелочными растворами, в частности, высокую активность с пониженной токсичностью и пожаро-взрывоопасностью. Доля растворителей составляет от 5 до 50%; для стабилизации состава вводят поверхностно-активные вещества.Технологический процесс обезжиривания независимо от вида обезжиривающего вещества включает в себя следующие операции:обработка раствором; промывка; сушка. Обработку проводят либо погружением, либо распылением (по возможности в закрытых камерах).

Травление Очистка поверхности травлением сводится к растворению оксидов (окалины, ржавчины) и поверхностного слоя металла, восстановлению оксидных соединений и их отрыву выделяющимся водородом. Травлению подвергают изделия, предварительно очищенные от механических и жировых загрязнений. В качестве травильных растворов для черных металлов наиболее широко используют серную, соляную и ортофосфорную кислоты с различными добавками. Серная кислота более активно взаимодействует с железом, чем с оксидами, поэтому при травлении растворяется не более 20% окалины. В соляной кислоте удаление окалины происходит преимущественно в результате ее растворения, снижение массы окалины достигает 50% и более. Часто применяют смесь серной и соляной кислот, при этом снижается коррозия стали. Еще более эффективным является введение в состав травильных растворов ингибиторов коррозии.  Травление в фосфорной кислоте используют реже из-за ее меньшей активности. Ее используют обычно для удаления ржавчины. Достоинством фосфорной кислоты является возможность одновременно с травлением пассировать сталь образующимися нерастворимыми фосфатами железа. Кислотное травление проводят в ваннах или в струйных камерах; продолжительность процесса обычно составляет в первом случае около 30 мин, во втором – около 5 мин. После травления изделия промывают последовательно горячей и холодной водой, а затем нейтрализуют остаточную кислоту слабокислыми или слабощелочными растворами.

Удаление старых покрытий. Химический способ удаления старых лакокрасочных покрытий среди других способов (выжигание, механическая очистка) считается наиболее эффективным. Удаление основано на растворении, набухании или химическом разрушении материала пленки, т.е. превращения твердой пленки в состояние, при котором она легко снимается с поверхности механическим путем. Для этого используют смывки – жидкие или пастообразные составы на основе щелочей, кислот и смесей органических растворителей. Алкидные, масляные, виниловые покрытия удаляются относительно легко. Труднее разрушаются пленки с трехмерной структурой (эпоксидные, полиуретановые). Для них применяют смывки с растворителями, обладающими высокой диффузией, например, метиленхлоридом. Удаление покрытий с небольших по размерам изделий производят погружением в ванну; на поверхность крупногабаритных конструкций составы наносят кистью или шпателем. Продолжительность очистки зависит от типа покрытия и смывки. Например, для набухания покрытия, состоящего из трех слоев алкидной эмали, требуется в зависимости от активности состава смывки от 10 до 30 мин. Набухшее покрытие удаляют ручным скребком или струей воды.