У лакокрасочных материалов два устойчивых состояния:
Все ЛКМ проходят обязательную стадию под названием процесс плёнкообразование. Для описания процесса пленкообразования достаточно знать, что ЛКМ содержат смолы и растворители, состоящие обычно из нескольких жидкостей с различной летучестью.
В рабочую смесь добавляется, как правило, разбавитель, содержащий смесь жидкостей, летучесть которых может быть иной, чем у растворителя базового ЛКМ. Могут также добавляться отвердители, катализаторы со своими растворителями.
После нанесения летучие жидкости испаряются, а смолы образуют плёнку в результате физических и химических превращений. Химические процессы продолжаются и в отвердевшей плёнке, заканчиваются они только через неделю после нанесения.
Существуют ЛКМ и другого типа, отверждаемые УФ излучением за время порядка секунд.
Стадии сушки и пленкообразования
В процессе сушки и плёнкообразования можно различить три характерные стадии, см график внизу.
Рис. 1. Зависимости количества испарившегося растворителя (прав, шкала) и толщины покрытия (лев. шкала) от времени сушки толстого слоя лакового покрытия
Длительность сушки от пыли
На этой стадии происходит наиболее интенсивная потеря растворителей и быстрое уменьшение толщины покрытия, сопровождаемое быстрым увеличением вязкости лака.
Раньше всего испаряются наиболее летучие компоненты, что приводит к очень быстрому увеличению вязкости.
В момент Т1 на жидком ЛКМ образуется тонкая поверхностная корка. Появление поверхностной корки резко снижает скорость испарения растворителей. Далее корка растёт вглубь и постепенно в гелеобразное состояние переходит весь слой лака.
Если после испарения быстрых фракций растворителя слой ЛКМ остаётся достаточно текучим, то возникшая ячеистая структура поверхности разглаживается.
Длительность сушки на отлип
Дальнейшее испарение растворителей из всё более твердеющей плёнки происходит очень медленно. Покрытие переходит в стеклообразное состояние, хотя в нём ещё долго удерживаются остатки растворителей.
Время сушки
Процесс увеличения твёрдости покрытия может длиться около недели и более. Время сушки до складирования определяется условно по достижению некоторой заданной твёрдости.
Продолжительность сушки зависит от толщины нанесённого слоя лака, но для различных ЛКМ по-разному.
Кроме того, продолжительность сушки зависит от влажности воздуха: при относительной влажности воздуха 80% сушка может потребовать в полтора раза больше времени, чем при влажности 30%.
Причина этого заключается в том, что влага из воздуха занимает те микроканалы, по которым происходит удаление разбавителей из плёнки на последних стадиях сушки.
В толстых слоях появление поверхностной корки мешает испарению разбавителей из нижних слоев, и продолжительность полного испарения разбавителей быстро возрастает с ростом толщины слоя.
У полиуретановых красок и лаков срок сушки до шлифовки или складирования примерно пропорционален толщине нанесённого жидкого слоя.
Для полиэфирных красок и лаков с растворителем, участвующем в сополимеризации, срок технологической сушки слабо зависит от толщины слоя.
Как ускорить сушку лака и краски
Производители ЛКМ предлагают способы ускоренной сушки, при повышенной температуре.
Известно простое правило: повышение температуры в камере сушки на 10°С сокращает время сушки органоразбавимых ЛКМ примерно в 2 раза.
Рис. 3. Вертикальная сушка
Повышение температуры приводит к более плотной сшивке молекул поперечными связями и в результате повышение твердости, влагостойкости и других показателей покрытия.
Есть для каждого ЛКМ минимальная пленкообразующая температура, её ещё называют «белая точка», ниже этой температуры нанесенный ЛКМ после сушки становится белёсым, сплошной пленки не образуется.
Нередко по тем или иным причинам, многие стараются сократить техпроцесс окраски изделий и сделать его более эффективным в частности за счёт сокращения времени сушки ЛКМ. Чем это чревато и почему очень важно соблюдать рекомендации производителя ЛКМ на всех этапах технологической цепочки объясняем в данной статье.
Уверен, многие помнят изречение иранского философа: «Кто понял жизнь, тот не спешит». Действительно, в погоне за результатом мы все время куда-то опаздываем и пытаемся делать все в последний момент и в итоге ничего хорошего из этого не получается. Не видя четкой цели, мы расходуем время настолько неэффективно, что все наши начинания гибнут на стадии зарождения.
Так к чему все это?! Нередко по тем или иным причинам, многие стараются сократить техпроцесс окраски изделий и сделать его более эффективным, при этом забывая про тонкую грань, перейдя через которую, кроме проблем ничего больше не получаешь. Одним из вариантов сокращения техпроцесса зачастую является сокращение времени сушки ЛКМ, которыми мы окрашиваем изделия. И предлагаю разобрать этот вопрос более детально.
Все мы при покупке ЛКМ получаем к материалу техническую спецификацию, в которой указано множество параметров и один из этих параметров, сушка материала. При этом указывается сушка от пыли, сушка на отлип, сушка до шлифовки и полная сушка. Зачем нам нужны все эти параметры?
Сушка – это процесс полимеризации т.е. пленкообразования, в результате которого наш с вами материал приобретает конечные декоративные, физико-химические и эксплуатационные свойства. И процесс этот не такой быстрый, как многие считают и зависит от толщины нанесенного слоя, температуры окружающей среды, типа связующей смолы, реактивности отвердителя и многих других параметров. В реальности указанный процесс может проходить от нескольких часов до нескольких дней, хотя визуально и тактильно нам может казаться, что процесс сушки завершен. При этом параметры сушки указываются при базовой температуре окружающей среды +20°C и относительной влажности воздуха не более 65-70%.
Сушка от пыли – параметр, позволяющий нам определить, когда мы можем вынести окрашенное изделие из чистого помещения. Ведь частицы пыли, попадая на лакокрасочное покрытие (ЛКП), останутся на изделии и следовательно его впоследствии придется перекрасить, если конечно Вы пренебрегли данным параметром.
Сушка на отлип – параметр, который позволяет определить, можем ли мы прикасаться к изделию не повредив ЛКП. Согласитесь, досадно будет оставить отпечаток пальца на окрашенном фасаде. А это еще один перекрас.
Сушка до шлифовки – параметр, позволяющий приступить к шлифовке изделия. В случае нарушения технических рекомендаций это приведёт к забиванию абразива и нарушению всего техпроцесса окраски. При показателе времени до шлифовки 12 часов, не стоит шлифовать его через 3. Основная часть реакции пленкообразования еще не завершена и ранней шлифовкой мы можем повредить ЛКП, увеличим расход абразивного материала и потратим больше времени на шлифовку.
Полная сушка – параметр, обозначающий время, в течение которого все химические и физические процессы, отвечающие за пленкообразование, будут завершены. Соответственно покрытие соответствует всем заявленным параметрам, и мы можем с уверенностью сказать, что изделие прослужит достаточно долгое время при соблюдении условий его эксплуатации.
Не добавляйте лишнего отвердителя в рабочую смесь ЛКМ, т.к. это не только не ускорит процесс сушки, но и приведет к дальнейшим проблемам ЛКП.
Если хотите получить качественный глянец, давайте больше времени для сушки грунтов. Хорошо просушенный грунт дает меньшую усадку.
Так можно ли сократить время сушки ЛКМ без потерь в качестве покрытия и дополнительного времени на переделки? Да, возможно. Для этого необходимо использовать температурную сушку, но обязательно обращайте внимание, что временные рамки, установленные параметрами «сушка от пыли» и «сушка на отлип» должны быть соблюдены при температуре окружающей среды +20°C. Если сделать это раньше, активные разбавители при повышенной температуре начнут испаряться намного быстрее, что может привести к повреждениям ЛКП, таким как появление «эффекта кипения», кратеров, а также в виду ускорения процесса сушки из-за высокой температуры может образоваться эффект «апельсиновой корки» т.к. материал не успеет растянуться. Также всегда нужно помнить еще одно правило, что при уменьшении или увеличении температуры окружающей среды даже на 1°C, сушка материала уменьшается или увеличивается непропорционально.
Я уверен, каждый из вас уже примерно посчитал, что в описанной ситуации максимальная экономия времени не более 2-3 часов, а проблем, которые могут возникнуть из несоблюдения рекомендованных параметров сушки будет много. Начиная от потери времени на переделку изделия, дополнительных финансовых издержек и заканчивая ударом по собственной репутации. Возникает вопрос, а стоит ли?
Сколько сохнет лак для дерева? Как ускорить процесс высыхания лака?
Согласно технологии лакокрасочное покрытие необходимо наносить в несколько слоев. Между нанесением слоев лака необходимо выждать определенное время, чтобы дать лаку высохнуть. Именно поэтому работы по полному нанесению лака могут занять достаточно большой период времени. Рассмотрим, как его можно сократить.
Сколько сохнет лак для дерева?
Время высыхания лака делится на следующие периоды:
Тип лака и время их высыхания
Разнообразные типы лаков имеют и разное время высыхания. К быстросохнущим относятся нитроцеллюлозные лаки. К лакам, которые долго сохнут – лаки, изготовленные на водной основе.
Нитролаки – высыхание их на отлип составляет 30-60 минут, а до полного высыхания пройдет 3-5 часов. Этот вид лаков по праву относят к наиболее технологичным и быстросохнущим, однако, назвать его стойким покрытием нельзя.
Лаки полиуретановые. Здесь высыхание на отлип составит около 1 часа, при высыхании до полной готовности 4-12 часов. Полиуретановые относят к наиболее приемлемым вариантам, где соблюдается соотношение качества покрытия и времени высыхания. Причем наиболее быстросохнущими считаются многокомпонентные полиуретановые лаки.
Лаки на водной основе. На отлип время высыхания составит 2-3 часа, а полное высыхание – 18-36 часов. Этот вид лаков сохнет медленно, так как вода по сравнению с растворителями испаряется гораздо медленней. Положительным моментом является отсутствие резкого запаха и экологичность лака.
Какими способами можно ускорить высыхание лака для дерева?
Неплохим вариантом может стать использование промышленного фена либо иного прибора, способного нагреть помещение, а значит и обрабатываемую поверхность.
Использование растворителей, которые способны быстро испаряться. Нужно просто добавить в лак такой растворитель, и время высыхание несколько сократится.
Быстросохнущие лаки, как правило, сохнут гораздо быстрее, нежели другие лаки таких же типов. С их помощью можно значительно ускорить процесс нанесения лакокрасочного покрытия.
Сила сцепления покрытия(краски) с поверхностью изделия. При отсутствии адгезии после легкого повреждения покрытия краска будет остлаиваться пластами от изделия.
Поверхностное натяжение определяет степень смачиваемости поверхности изделия краской. При плохой смачиваемости либо при окраске будут образовываться кратера(не прокрашенные участки), либо между слоем краски и поверхностью изделия будет прослойка воздуха. Такое покрытие будет легко повреждаться.
Степень высыхания показывает какую нагрузку может выдержать покрытие к определенному моменту.
АДГЕЗИЯ
Термин образован от лат. adhaesio — прилипание, возникновение связи между поверхностными слоями двух разнородных (твёрдых или жидких) тел (фаз), приведённых в соприкосновение. Является результатом межмолекулярного взаимодействия, ионной или металлич. связей. Частный случай А.— когезия — взаимодействие соприкасающихся одинаковых тел. Предельный случай А.— хим. вз-ствие на поверхности раздела (хемосорбция) с образованием слоя хим. соединения. А. измеряется силой или работой отрыва на ед. площади контакта поверхностей (адгезионного шва) и становится предельно большой при полном контакте по всей площади соприкосновения тел (напр., при нанесении жидкости (лака, клея) на поверхность тв. тела в условиях полного смачивания; образовании одного тела как новой фазы другого; образовании гальванопокрытий и т. д.).
В процессе А. уменьшается свободная поверхностная энергия тела. Уменьшение этой энергии, приходящееся на 1 см2 адгезионного шва, наз. свободной энергией А. fA, к-рая равна работе адгезионного отрыва WA (с обратным знаком) в условиях обратимого изотермич. процесса и выражается через поверхностные натяжения на границах раздела первое тело — внеш. среда (в к-рой находятся тела) s10, второе тело — среда s20, первое тело — второе тело s12:
В случае А. жидкости к тв. телу (при смачивании) работа адгезионного отрыва выражается через поверхностное натяжение жидкости и краевой угол q:
При полном смачивании q=0 и W=2s10.
Совокупность методов измерения силы отрыва или скалывания при А. наз. а д г е з и о м е т р и е й. А. может сопровождаться взаимной диффузией в-в, что ведёт к размытию адгезионного шва.
(Источник: «Физический энциклопедический словарь». М.: «Советская энциклопедия», 1984.)
На практике чаще всего адгезию проверяют методом решетчатых надрезов.Сущность метода заключается в нанесении на готовое лакокрасочное покрытие решетчатых надрезов и визуальной оценке состояния покрытия по четырехбальной системе.
Описание поверхности лакокрасочного покрытия после нанесения надрезов в виде решетки
Внешний вид покрытия
Края надрезов полностью гладкие, нет признаков отслаивания ни в одном квадрате решетки
Незначительное отслаивание покрытия в виде мелких чешуек в местах пересечения линий решетки. Нарушение наблюдается не более, чем на 5 % поверхности решетки
Частичное или полное отслаивание покрытия вдоль линий надрезов решетки или в местах их пересечения. Нарушение наблюдается не менее, чем на 5 % и не более, чем на 35 % поверхности решетки
Полное отслаивание покрытия или частичное, превышающее 35 % поверхности решетки
ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ
Для большинства синтетических материалов, т.е. пластиков поверхностное натяжение очень мало. В нашем случае это определяется тем, как жидкость смачивает поверхность изделия. Смачивание считается оптимальным, когда капля жидкости остается там же, где она была нанесена. В других случаях жидкость может скатываться в каплю, либо, наоборот, растекаться. Оба случая в равной степени приводят к отрицательным результатам во время переноса краски. Поверхностное натяжение в данном случае определяется углом между верхней поверхностью жидкости и горизонтальной плоскостью, который может быть измерен:
1. Специальным прибором, оснащенным лупой, измеряется угол между плоскостью и касательной к поверхности жидкости. При этом используется определенное количество жидкости с уже известным поверхностным натяжением. Единицей измерения является мН/м.
Обработка поверхности перед окраской обязательно проводится, если поверхностное натяжение Вашего материала составляет менее 38 мН/м.
Как правило, пластики имеют химически инертную и не пористую поверхность с низким поверхностным натяжением, что затрудняет образование связей с подложками, печатными красками, покрытиями и клеями. В семействе пластиков самую низкую поверхностную энергию имеют полиэтилен и полипропилен. Именно они чаще всего подвергаются обработке для улучшения их адгезионных свойств.
Любое загрязнение поверхности пластика снижает поверхностное натяжение и тем самым ухудшает адгезионные свойства пластика. Именно по этому перед окраской необходимо тщательно удалить все загрязнения.
Степень высыхания покрытия
Термин степень сушки важен для понимания допустимых воздействий на окрашенное изделия на данный момент.
Процесс полимеризации разных эмалей и лаков может отличаться по времени. Для дальнейшей работы с покрашенными изделиями нужно знать когда наступает необходимая степень высыхания. Проверка степени высыхания выполняется в соответствие с ГОСТ 19007-73.
Степень высыхания
Условия испытания
Результаты испытания
1
Насыпание стеклянных шариков
Стеклянные шарики полностью удаляются мягкой волосяной нитью, не повреждая поверхности пленки
2
Нагрузка 20 г
Бумага не прилипает к покрытию
3
Нагрузка 200 г
То же
4
Нагрузка 2 кг
Бумага не прилипает к покрытию, на поверхности покрытия образуется след от нагрузки
5
Нагрузка 2 кг
Бумага не прилипает к покрытию и не оставляет след от нагрузки
6
Нагрузка 20 кг
Бумага не прилипает к покрытию. На поверхности покрытия остается след от нагрузки
7
Нагрузка 20 кг
Бумага не прилипает к покрытию и не оставляет след от нагрузки
Степень 1: Испытание начинают после исчезновения липкости лакокрасочной пленки, которую устанавливают легким прикосновением пальцев к поверхности пленки. Затем с высоты от 30 до 50 мм на горизонтально расположенную поверхность лакокрасочной пленки насыпают около 0,5 г стеклянных шариков. Шарики насыпают на площадь диаметром 18 – 22 мм так, чтобы они лежали в один слой. Допускается насыпать шарики, на площадь в виде полосы. Поверхность лакокрасочной пленки вокруг места испытания рекомендуется защитить от перескакивающих шариков, чтобы использовать ее для дальнейших испытаний или для сравнения с испытуемым участком. Через 60±2 секунд шарики легко сметают мягкой кистью. Степень высыхания 1 достигнута, если все шарики удаляются, не вызывая повреждения поверхностного слоя. Фиксируют время, соответствующее достижению степени высыхания 1.
Степень 2: При испытании на окрашенную поверхность помещают чистыми руками или пинцетом листок бумаги, взяв его за один из свободных уголков. На листок бумаги накладывают резиновую пластинку, на середину которой устанавливают гирю массой 20 г; через 60±2 секунд снимают гирю и резиновую пластинку. Если при этом листок бумаги не прилипает к пленке, то степень высыхания 2 достигнута. Допускается удаление бумаги любым способом, не приводящим к видимым повреждениям пленки, при удержании бумаги на поверхности (например, за счет статического электричества).
Степени 3-7: Испытания проводят, как и при определении высыхания ЛКМ до степени 2, применяя нагрузки и фиксируя состояние поверхности по таблице. Оценку степени высыхания от 3 до 7 проводят через 30 с после снятия нагрузки.
1. Время высыхания на отлип – это время, через которое к лаку перестает прилипать пыль и мелкий мусор. Оно может варьировать от 10-15 минут до нескольких часов.
2. Время высыхания до следующего слоя – это минимальное время, через которое можно наносить следующий слоя лака. Оно варьируется от 1-2 часов до 24 часов.
3. Полное время высыхания лака – это время через которое поверхность пригодна к эксплуатации. Оно варьируется от 3-4 часов до 24-36 часов.
Время высыхания лака в зависимости от его типа Различные виды лаков имеют разное время сушки. Наиболее быстро сохнут нитроцеллюлозные лаки, самыми долгосохнущими являются лаки на водной основе.
2. Полиуретановые лаки – время высыхания пу лаков на отлип примерно 1 час, полное время высыхания 4-12 часов. Полиуретановые лаки являются той золотой серединой между качеством покрытия и временем высыхания. Между тем у разных ПУ лаков время может отличаться очень значительно. Как правило быстрее сохнут многокомпонетные лаки.
3. Водные лаки – время высыхания водного лака на отлип 2-3 часа, полное – 18-36 часов. Водные лаки сохнут очень медленно. Это обусловлено медленным испарением воды по сравнению с органическими растворителями. Плюсом является экологичность и отсуствие запаха при нанесении.
Способы ускорения сушки лака 1. Нагревание поверхности промышленным феном. Для уменьшения времени высыхания вы можете применить промышленный фен или другие способы нагрева помещения.
2. Применение быстрых растворителей. Вы можете добавить в лак специальные растворители, которые испаряются быстрее чем обычные.
3. Применение быстросохнущих лаков. Существуют специально разработанные лаки, которые сохнут быстрее чем средние лаки этого типа. Их использование поможет вам существенно ускорить нанесение лакокрасочного покрытия.