Специальное предложение

Подготовка поверхности деталей перед покраской, как объект оптимизации производственных затрат


19 Июля 2011 Постоянный рост цен на энергоносители, их растущий дефицит и установленные в последнее время экологические нормативы заставляют предприятия искать новые пути экономии энергоресурсов. Необходимость снижения производственных затрат диктуется также и конкурентной борьбой, повышением требований к качеству и надежности изделий. В этом свете прогресс в области покраски во многом определяется использованием таких материалов и технологий, которые обеспечивают высокое качество подготовки поверхности металлов при одновременном сокращении затрат энергии и химикатов, а также позволяют успешно решать экологические и социальные проблемы.

Предварительная подготовка поверхности металла, существенно влияющая на защитные и декоративные свойства покрытий, является необходимым этапом технологического цикла покраски. При этом затраты на подготовку поверхности, по оценкам отдельных авторов, составляют 30- 60% от суммарных затрат покрасочного производства.
Классическая схема данного процесса предусматривает четыре стадии его выполнения:
1. Обезжиривание поверхности.
2. Химический процесс конверсии поверхности.
3. Промывка поверхности.
4. Сушка поверхности.
В связи с тем, что при последних двух операциях (хотя они важны и обязательны) не происходит ни химических, ни физических преобразований, в данной статье они рассматриваться не будут.
В настоящее время общепринято применять для обезжиривания горячие щелочные растворы или моющие композиции на их основе.
На процесс обезжиривания очень влияет температура раствора. Снижение температуры, как правило, приводит к существенному снижению эффективности обычных технических моющих средств. При температуре 40°С и ниже большинство видов масел и консервирующих покрытий становятся вязкими, что затрудняет их удаление. В то же время снижение температуры растворов при обезжиривании является одним из важнейших факторов экономии энергетических ресурсов в покрасочном производстве. Установлено, что снижение температуры растворов при обезжиривании металлов на 20°С (с 60°С до 40°С) приводит к уменьшению энергетических затрат на 30-50%.
Температурный фактор в процессе обезжиривания не является независимой величиной, он связан с другими переменными - составом раствора для обезжиривания, концентрацией его компонентов, временем обработки, гидродинамическим режимом процесса и т. д. Оптимальное сочетание перечисленных факторов помогает достичь максимальной эффективности процесса.
Данный процесс, в основном, одинаков для всех металлов (черных, цветных и их сплавов), т. к. ни структура, ни тип металла не влияют на его ход.
Известно, что обезжиривание металлов водными растворами способствует гидрофилизации поверхности, а отсюда - и повышенной адсорбции на ней молекул воды. Это неблагоприятно сказывается на адгезии гидрофобных пленкообразующих порошковых красок. С этим связана низкая адгезия порошковых покрытий к металлу, который прошел только обезжиривание, при эксплуатации их в водных средах или в атмосфере с повышенной влажностью.
Необходимость сохранения защитных свойств покрытий на более высоком уровне требует применения мер по стабилизации адгезии путем направленного изменения природы поверхности деталей в результате нанесения на них конверсионных покрытий, которые характеризуются эффектом создания механического препятствия проникновению влаги к поверхности металла. Конверсионный пласт, будучи промежуточным между металлической поверхностью и лакокрасочным покрытием, за счет своей микроструктуры, химических и физических связей обеспечивает хорошую адгезию покрытия, а также оказывает содействие ингибированию подпленочной коррозии благодаря прекрасным изоляционным свойствам. Конверсионные пласты могут представлять собой аморфную или кристаллическую пленку нерастворимых в воде фосфорнокислых солей железа, цинка и т. д.
Для стали химпроцесс фосфатирования состоит в обработке поверхности металлических изделий растворами кислых фосфорнокислых солей с образованием на поверхности защитной пленки их нерастворимых фосфатов, причем ионы фосфатируемого металла являются составной частью образующихся кристаллов фосфатов. Этим, в значительной мере, объясняется довольно высокая адгезия фосфатных пленок к поверхности фосфатированного металла.
Формирование фосфатного покрытия на поверхности металла зависит как от кислотности раствора, так и от концентрации ионов в растворе. Вследствие этого, важными параметрами фосфатирующих растворов являются их общая и свободная кислотности, а также соотношение между ними. Мерой общей концентрации компонентов раствора служит общая кислотность.
Многолетняя практика эксплуатации железофосфатных препаратов и результаты практических исследований цинкофосфатних препаратов подтверждают, что простейший тип фосфатирования - это железофосфатирование; он прост с точки зрения проведения и контроля процесса, а также наиболее дешев. Но он может быть рекомендован для защиты от коррозии только тех деталей, которые не поддаются в процессе эксплуатации прямому влиянию атмосферных осадков: мебель, радиаторы, холодильники, интеръерные изделия и др. Соответственно, повышение степени коррозионной защиты требует применения более сложных и дорогих процессов: цинкофосфатирования, трехкатионного фосфатирования, магнийфосфатирования и т. п.
Нами, начиная с 2000 года, велся активный поиск новых материалов для подготовки поверхности, использование которых позволило бы обеспечить свободный выход на Европейский рынок широкой гаммы бытовой техники.
При выборе обезжиривающих смесей преимущество отдавалось тем, которые отличались повышенной моющей способностью, пониженным пенообразованием, в состав композиций которых входили биоразлагающиеся поверхностно-активные вещества, способные, по возможности, работать при более низких температурах, обладающие бактерицидными свойствами и не вызывающие аллергических реакций, отличающиеся минимальным временем обработки.
При выборе фосфатирующих смесей рассматривалась возможность оптимизации затрат на производство за счет уменьшения абсолютных величин удельных затрат, энергосбережения, сокращения транспортных затрат, в том числе, сокращения объемов внутризаводских и внутрицеховых грузовых перевозок и перемещении, упрощения процессов приготовления и контроля рабочих растворов, причем при использовании персонала невысокой квалификации. Логическим завершением выполнения многоцелевой программы работ явился выбор материалов фирмы Henkel Surface Technologies.
В отличие от всех других аналогичных продуктов, которые поставляются в виде водных растворов, он является порошковидным - неоценимое достоинство при его использовании.
Комплексный подход при решении проблем текущего производства позволил осуществить прорыв на пути создания технологических процессов, отвечающих современным требованиям по экономичности, ресурсосбережению, экологической безопасности.
К реальным результатам можно отнести:

  • возможность проведения процесса подготовки поверхности при более низкой температуре, что обеспечивает снижение потребления электрической энергии на 30-50%;
  • увеличение стабильности работы рабочих растворов и снижение трудозатрат на составление свежих и корректировку рабочих растворов;
  • снижение концентрации заправочных материалов и их затрат в процессе эксплуатации практически в 2 раза.

Сравнительный анализ основных параметров процесса обезжиривания

Наименование материала

Фирма-производитель

Температура обезжиривания, ºС

Продолжительность обработки, мин.

Удельная норма расхода, г/м2

Концентрация, г/л

1

Prospray 306 / NProspray 501 / N

Chemetall S.p.A. (Италия)

50-60

3-5

10,50,0176

201

2

Ridoline 1372

Henkel Surfase Technologies (Венгрия)

40-50

1-3

5,4

10

Сравнительный анализ основных параметров процесса конверсии (фосфатирования)

Наименование материала

Фирма-производитель

Температура обезжиривания, ºС

Продолжительность обработки, мин.

Удельная норма расхода, г/м2

Концентрация, г/л

1

Morphos LH/N

Chemetall S.p.A. (Италия)

40-50

3,5

24,5

40

2

Protektan 25n

Henkel Surfase Technologies (Венгрия)

25-50

1,5

6,9

20-25

В. И. Ландик, д. э. н., А. А. Шубин, к. х. н.,
А
. Б. Ступин, д. т. н., Г. В. Гейер, к. т. н.
Журнал «Мир техники и технологий», 1/2004


Возврат к списку

Задать вопрос