— Все документы — Документы Системы нормативных документов в строительстве — 1 Организационно-методические нормативные документы — к. 12 Производство — ИТС 35-2017 ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТЕЙ, ПРЕДМЕТОВ ИЛИ ПРОДУКЦИИ ОРГАНИЧЕСКИМИ РАСТВОРИТЕЛЯМИ

ИТС 35-2017 ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТЕЙ, ПРЕДМЕТОВ ИЛИ ПРОДУКЦИИ ОРГАНИЧЕСКИМИ РАСТВОРИТЕЛЯМИ

ИТС 35-2017 ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТЕЙ, ПРЕДМЕТОВ ИЛИ ПРОДУКЦИИ ОРГАНИЧЕСКИМИ РАСТВОРИТЕЛЯМИ

Утв. Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 13 декабря 2017 г. N 2817
Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС-35-2017
"ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТЕЙ, ПРЕДМЕТОВ ИЛИ ПРОДУКЦИИ ОРГАНИЧЕСКИМИ РАСТВОРИТЕЛЯМИ"

SURFACE TREATMENT, TREATMENT OF OBJECTS OR PRODUCTS USING ORGANIC SOLVENTS

Дата введения - 1 июля 2018 г.

Введение

Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям "Обработка поверхностей, предметов или продукции органическими растворителями" (далее - справочник НДТ) представляет собой документ по стандартизации, разработанный в результате анализа технологических, технических и управленческих решений, применяемых для обеспечения высокой ресурсоэффективности и экологической результативности обработки поверхностей промышленной продукции (товаров) органическими растворителями и/или материалами, содержащими в своем составе органические растворители.

Структура настоящего справочника НДТ соответствует ГОСТ Р 56828.14-2016 [1], формат описания технологий - ГОСТ Р 56828.13-2016 [2], термины приведены в соответствии с ГОСТ Р 56828-15-2016 [3].

Краткое содержание справочника

Введение. Во введении представлено краткое содержание справочника НДТ.

Предисловие. В предисловии указана цель разработки справочника НДТ, его статус, законодательный контекст, краткое описание процедуры создания в соответствии с установленным порядком, а также взаимодействие с аналогичными международными документами.

Область применения. В разделе описаны основные виды деятельности, на которые распространяется действие справочника НДТ.

Раздел 1. В разделе 1 описана общая информация о применении растворителей при обработке поверхности промышленной продукции (товаров):

- цели и задачи проведения окрасочных работ при обработке поверхности промышленных изделий;

- сырьевые материалы и энергопотребление;

- структура производства и потребления лакокрасочных материалов;

- основные производства окрасочных работ (транспортное машиностроение, железнодорожная отрасль, сельхозмашиностроение, приборостроение, электротехника, металлургия, станкостроение, авиационная промышленность, судостроение, нефтегазовая промышленность, деревообрабатывающая промышленность).

Также в разделе 1 дан краткий обзор экологических аспектов проведения окрасочных работ и воздействие на окружающую среду.

Раздел 2. В разделе 2 представлены основные технологические процессы подготовки поверхности и окрашивания, применяемые в настоящее время при производстве продукции (товаров) в Российской Федерации, а также информация об особенностях технологических процессов, получивших распространение в производстве:

- легковых, грузовых автомобилей и другой транспортной техники;

- сельхозмашиностроения;

- окрашивания станков, кузнечно-прессовых и литейных машин;

- механического оборудования и специальных стальных конструкций гидротехнических сооружений;

- окрашивания судов;

- окрашивания оборудования химического производства и нефтегазовой промышленности;

- электротехнических изделий и др.

Раздел 3. В разделе 3 дано описание оборудования окрасочных производств, являющихся источниками загрязнения окружающей среды.

Раздел 4. В разделе 4 даны методы определения текущих уровней эмиссии загрязняющих веществ в окружающую среду:

- выбросы в атмосферный воздух;

- производственные сточные воды;

- отходы производства.

Составители справочника НДТ также приняли во внимание сведения об уровнях потребления ресурсов и эмиссии в окружающую среду, систематизированные в справочнике Европейского союза по наилучшим доступным технологиям "Обработка поверхности с использованием органических растворителей" (Reference Document on Best Available Techniques on Surface Treatment using Organic Solvents, August 2007) [4].

Раздел 5. В разделе 5 описаны наилучшие доступные технологии проведения окрасочных работ при производстве продукции (товаров) с учетом подходов, примененных при разработке справочника НДТ и в целом соответствующих Правилам определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии (НДТ), а также разработки, актуализации и опубликования справочников НДТ (утверждены постановлением Правительства Российской Федерации от 23 декабря 2014 г. N 1458) [5], Методическим рекомендациям по определению технологии в качестве наилучшей доступной технологии (утверждены приказом Министерства промышленности и торговли Российской Федерации от 31 марта 2015 г. N 665) [6] и постановлению Правительства РФ от 28 сентября 2015 г. N 1029 "Об утверждении критериев отнесения объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, к объектам I, II, III, IV категорий" [7].

Раздел 6. В разделе 6 кратко описаны НДТ по защите окружающей среды, включая:

- систему экологического менеджмента;

- очистку вентиляционных выбросов при механической очистке поверхностей;

- уменьшение валовых выбросов загрязняющих веществ за счет технологических средств;

- очистку вентиляционных выбросов окрасочно-сушильного оборудования;

- очистку сточных вод окрасочного оборудования;

- рекуперацию тепла отходящей воздушно-газовой смеси сушильных установок.

В разделе использованы НДТ ИТС 22-2016 [8] и ИТС 8-2015 [9] применительно к защите окружающей среды при производстве окрасочных работ.

Раздел 7. В разделе 7 приведены краткие сведения о перспективных технологических и технических решениях, общих для производства всех видов продукции (товаров).

Заключительные положения и рекомендации. В разделе приведены сведения о членах технической рабочей группы, принимавших участие в разработке справочника НДТ.

Библиография. В библиографии приведен перечень источников информации, использованных при разработке справочника НДТ.

Предисловие

Федеральный закон от 21 июля 2014 г. N 219-ФЗ "О внесении изменений в Федеральный закон "Об охране окружающей среды" [10] направлен на совершенствование системы нормирования в области охраны окружающей среды. Данный закон вводят в российское правое поле меры экономического стимулирования хозяйствующих субъектов для внедрения наилучших доступных технологий, однако в нем не определена юридическая форма справочника НДТ.

Федеральный закон от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации" [11] содержит положения, определяющие статус информационно-технических справочников как документов национальной системы стандартизации.

Цели, основные принципы и порядок разработки справочника установлены постановлением Правительства Российской Федерации от 23 декабря 2014 г. N 1458 "О порядке определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям" [5].

1 Статус документа

Настоящий справочник НДТ является документом по стандартизации и носит межотраслевой (горизонтальный) характер.

2 Информация о разработчиках

Справочник НДТ разработан технической рабочей группой "Обработка поверхностей, предметов или продукции органическими растворителями" (ТРГ 35), состав которой был утвержден протоколом совещания Минпромторга России от 27 марта 2017 г. N 15-ОВ/12.

Справочник НДТ представлен на утверждение Бюро наилучших доступных технологий (далее - Бюро НДТ) (www.burondt.ru).

3 Краткая характеристика

Справочник НДТ содержит описание применяемых при обработке поверхностей, предметов или продукции технологических процессов с применением органических растворителей, оборудования, технических способов, методов, в том числе позволяющих снизить негативное воздействие на окружающую среду, повысить энергоэффективность, обеспечить ресурсосбережение. Из описанных технологических процессов, оборудования, технических способов, методов (в том числе управления) определены решения, являющиеся НДТ. Для них в справочнике НДТ установлены соответствующие технологические показатели НДТ.

4 Взаимосвязь с международными, региональными аналогами

Справочник НДТ разработан в результате проведения экспертных оценок и консультаций со специалистами ведущих отечественных предприятий, научно-исследовательских, проектных и образовательных организаций. Составители справочника НДТ приняли также во внимание материалы справочника Европейского союза по наилучшим доступным технологиям "Обработка поверхности с использованием органических растворителей" (Reference Document on Best Available Techniques on Surface Treatment using Organic Solvents, August 2007) [4].

5 Сбор данных

Информация о технологических процессах, оборудовании, технических способах, методах, применяемых при производстве работ по обработке поверхности, предметов или продукции с использованием органических растворителей (подготовке поверхности и проведении окрасочных работ) в Российской Федерации, была собрана в процессе разработки справочника в соответствии с Порядком сбора данных, необходимых для разработки справочника НДТ и анализа приоритетных проблем, связанных с загрязнением окружающей среды, утвержденным приказом Росстандарта от 23 июля 2015 г. N 863.

6 Взаимосвязь с другими справочниками НДТ

Настоящий справочник НДТ взаимосвязан с другими справочниками НДТ, разрабатываемыми в соответствии с распоряжением Правительства Российской Федерации от 31 октября 2014 г. N 2178-р [12]; подробная информация приведена в разделе "Область применения".

7 Информация об утверждении, опубликовании и введении в действие

Справочник НДТ утвержден приказом Росстандарта от 13 декабря 2017 г. N 2817.

Справочник НДТ введен в действие с 1 июля 2018 г., официально опубликован в информационной системе общего пользования - официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru).

Область применения

Обработка поверхностей, предметов или продукции с использованием органических растворителей в целом отнесена в Российской Федерации к областям применения наилучших доступных технологий [13]. При этом, согласно постановлению Правительства Российской Федерации от 28 сентября 2015 г. N 1029 "Об утверждении критериев отнесения объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, к объектам I, II, III, IV категорий" [7], к объектам I категории отнесены предприятия по обработке поверхностей, продуктов или предметов с использованием органических растворителей, проектное потребление которых составляет 200 т/г и более, к объектам II категории - с использованием органических растворителей, проектное потребление которых составляет менее 200 т/г.

Настоящий справочник НДТ распространяется на производства по обработке поверхностей при изготовлении предметов или продукции в следующих отраслях промышленности:

- транспортное машиностроение;

- железнодорожная отрасль;

- сельхозмашиностроение;

- электротехника;

- металлургия;

- станкостроение;

- авиационная промышленность;

- судостроение;

- нефтегазовая и химическая промышленность.

В приложении А приведены соответствующие области применения коды ОКВЭД и ОКПД.

Справочник НДТ распространяется на процессы, связанные с обработкой поверхности промышленных изделий (получением лакокрасочного покрытия), определяющие характер и масштаб воздействия на окружающую среду:

- производственные процессы подготовки поверхности к окрашиванию с применением органических растворителей;

- производственные процессы окрашивания;

- методы предотвращения и сокращения эмиссии и образования отходов.

Справочник НДТ не распространяется на:

- процессы обработки поверхностей металлов (подготовки поверхности к окрашиванию) с использованием электролитических или химических процессов;

- процессы обработки поверхности древесины и пластмасс;

- вопросы, касающиеся исключительно обеспечения промышленной безопасности или охраны труда.

Дополнительные виды деятельности при обработке поверхностей органическими растворителями (получение лакокрасочного покрытия) и соответствующие им справочники НДТ (по распоряжению Правительства Российской Федерации от 31 октября 2014 г. N 2178-р [12]) приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Дополнительные виды деятельности при обработке поверхности и соответствующие им справочники НДТ

Вид деятельности

Соответствующий справочник НДТ

Очистка отходящих газов

Очистка выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух при производстве продукции (товаров), а также при проведении работ и оказании услуг на крупных предприятиях (ИТС 22-2016) [8]

Очистка сточных вод

Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях (ИТС 8-2015) [9]

Отходы производства, загрязненные растворителями

Утилизация и обезвреживание отходов (кроме обезвреживания термическим способом (сжигание отходов)) (ИТС 15-2016) [14].

Размещение отходов производства и потребления (ИТС 17-2016) [15].

Обезвреживание отходов термическим способом (сжигание отходов) (ИТС 9-2015) [60]

Сокращение энергопотребления

Повышение энергетической эффективности при осуществлении хозяйственной и (или) иной деятельности [16]

Экологический менеджмент

Общие принципы производственного и экологического контроля и метрологического обеспечения (ИТС 22.1-2016) [17]

Раздел 1. Общая информация об окрасочных работах при производстве продукции (товаров)

1.1 Цели и задачи проведения окрасочных работ

Изделия и продукция транспортного машиностроения, сельхозмашиностроения, железнодорожной, электротехнической, металлургической отрасли, судостроения, авиационной, нефтегазовой промышленности и других отраслей работают и содержатся преимущественно в атмосферных условиях, неблагоприятных в коррозионном отношении.

Окружающая среда, взаимодействуя с металлом изделий, вызывает его разрушение (коррозию), в результате чего уменьшается прочность, пластичность и другие свойства металла.

Общие годовые затраты на борьбу с коррозией в развитых странах оцениваются в 2% - 4% от валового национального продукта [18]. Суммарные ежегодные потери в России в результате коррозии оцениваются в диапазоне от 300 млрд руб. до 1 трлн руб. [19]. По данным ВНИИ организации, управления и экономики нефтегазовой промышленности (ВНИОЭНГ), структура затрат на противокоррозионную защиту в Российской Федерации составляет:

- лакокрасочные покрытия - 39, 5%;

- коррозионно-стойкие материалы - 20, 5%;

- металлические покрытия - 15, 6%;

- электрохимическая защита - 11, 3%;

- ингибиторы коррозии - 8, 6%;

- рациональное конструирование - 4, 5%.

Наиболее универсальным, доступным и эффективным способом защиты металлов от коррозии в различных отраслях промышленности является нанесение лакокрасочных материалов (ЛКМ). В транспортном машиностроении, сельхозмашиностроении, железнодорожной, электротехнической отрасли и некоторых других отраслях на долю лакокрасочных покрытий (ЛКП) приходится до 80% продукции. Распространению ЛКП способствует их невысокая стоимость (по сравнению с легированными сталями, гальваническими покрытиями, электрозащитой), сравнительная простота получения, возможность повышения качества защиты применением ЛКМ с различными свойствами и в различных сочетаниях, возможность придания поверхности требуемого вида (гладкость, цвет, блеск, матовость), длительный срок службы. Экономичность применения ЛКМ зависит от коррозивности атмосферы, конструктивной приспособленности изделий к нанесению защитных покрытий, структуры и подготовки поверхности защищаемой поверхности, систем и долговечности наносимых ЛКП, безопасности для здоровья и экологической безопасности.

1.2 Сырьевые материалы и энергопотребление

1.2.1 Лакокрасочные материалы

ЛКМ - сложные многокомпонентные системы, содержащие пленкообразователи, пигменты, наполнители и др. Значительной составляющей большинства ЛКМ являются органические растворители (60% - 80% от состава лакокрасочного материала, готового к применению).

По итогам работы лакокрасочной отрасли в 2015 г. [20] производство ЛКМ в Российской Федерации представлено в таблице 2.

Таблица 2 - Производство ЛКМ в РФ, январь-декабрь 2012-2015 гг., т

Группа ЛКМ

2012 г.

2013 г.

2014 г.

2015 г.

Материалы лакокрасочные на основе синтетических полимеров или химически модифицированных полимеров в водной среде (ОКПД 24.30.11)

392 847, 2

423 814, 4

433 304, 2

410 163, 4

Материалы лакокрасочные на основе синтетических полимеров или химически модифицированных природных полимеров в неводной среде (ОКПД 24.10.12)

440 092, 5

453 703, 2

419 384, 1

401 149, 9

Олифы (ОКПД 24.30.22.280)

18 127, 3

19 552, 6

18 678, 1

15 271

Прочие (лакокрасочные и аналогичные материалы для нанесения покрытий и связанные с ними продукты без учета объемов художественных и полиграфических красок) (ОКПД 24.30.2)

285 051

351 525

376 137, 5

399 029

Всего, т

1 136 118

1 248 595

1 247 504

1 225 613, 3

Крупнейшие производители ЛКМ на основе синтетических полимеров или химически модифицированных природных полимеров в неводной среде представлены в таблице 3.

Таблица 3 - ЛКМ на основе синтетических полимеров или химически модифицированных природных полимеров в неводной среде

Предприятие/объем производства

Январь-декабрь 2014 г.

Январь-декабрь 2015 г.

Всего по Российской Федерации

419 384, 1

401 149, 9

ООО "Лакра Синтез"

28 976

21 176

ООО "Тиккурила"

24 403

21 159

ЗАО "Химик"

19 022

17 954

ОАО "Русские краски"

17 779

17 833, 2

ЗАО "АВС Фарбен"

16 638

14 712

ЗАО "Лакокрасочные материалы"

14 180

11 272, 7

ООО "ЛКМ групп"

12 174, 2

13 189

ЗАО "НПК ЯрЛИ"

11 856, 2

12 537, 2

ОАО "Ярославская лакокрасочная компания"

10 656, 2

12 918, 9

ООО "Петроком-Липецк"

9562

12 404

Всего 10 предприятий

165 247

156 156

ЛКМ, применяемые для обработки поверхности, подразделяются на следующие сегменты [21]:

- на декоративные ЛКМ, включающие материалы ремонтно-строительного назначения для розничной продажи ("сделай сам" - DIY), для продажи корпоративным клиентам и материалы общего назначения;

- индустриальные ЛКМ, включающие специальные материалы для различных отраслей промышленности;

- прочие (полуфабрикатные лаки, смолы, олифы, растворители и т.п.) На долю промышленных покрытий в 2012 г. приходилось 30% - 35% (см. рисунок 1).

image001.jpg

Рисунок 1 - Структура российского рынка ЛКМ в 2012 г. по отдельным секторам (в натуральном выражении), %

В настоящее время насчитывается более 4000 наименований ЛКМ, различающихся по химическому составу, назначению и эксплуатационным свойствам. Применимость индустриальных ЛКМ для обработки поверхностей в зависимости от химического состава [22] и областей применения показана в таблице 4.

Таблица 4 - Области применения ЛКМ при обработке поверхности предметов или продукции

Классификация ЛКМ по ГОСТ 9825-73

Область применения Транспортное машиностроение

Железнодорожная отрасль

Сельхозмашиностроение

Приборостроение

Электротехника

Механическое оборудование и специальные стальные конструкции

Станкостроение

Авиационная промышленность

Судостроение

Нефтегазовая и химическая промышленность

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Алкидно-акриловые

АС

Сополимеры акрилатов с алкидами

+

+

+

+

+

Алкидно-уретановые

АУ

Смолы алкидные, модифицированные полиизоцианатами (уралкиды)

+

+

Битумные

БТ

Природные асфальты, асфальтиты, искусственные битумы, пеки

+

+

+

Глифталевые

ГФ

Глифталевые алкидные смолы

+

+

+

+

Кремнийорганические, органосиликатные

КО ОС

Кремнийорганические смолы на основе полиорганосилоксанов

+

+

+

+

+

+

Каучуковые

КЧ

Дивинилстирольные латексы, на основе хлоркаучука, циклокаучука

+

+

Масляно- и алкидно-стирольные

МС

Смолы масляно-стирольные, смолы алкидно-стирольные (сополимеры)

+

+

Меламинные

МЛ

Меламиноформальдегидные и алкидно-меламиноформальдегидные

+

+

+

Карбамидные

МЧ

Карбамидоформальдегидные, алкидно-карбамидоформальдегидные смолы (на основе мочевины)

+

+

Нитроцеллюлозные

НЦ

Лаковые коллоксилины, нитроалкидные, нитроцеллюлозоуретановые

+

+

+

Пентафталевые

ПФ

Смолы алкидные пентаэритритофталевые (пентафтали)

+

+

+

+

+

Перхлорвиниловые и поливинилхлоридные

ХВ

Перхлорвиниловые и винилхлоридные смолы

+

+

+

+

+

+

Полиакриловые

АК

Сополимеры акриловых и метакриловых кислот

+

+

+

+

+

+

Поливинилацетальные

ВЛ

Поливинилбутирали, винифлексы

+

+

+

+

+

+

+

+

Полиуретановые

УР

Полиуретаны на основе полиатомных спиртов и полиизоцианатов

+

+

+

+

+

+

+

Полиэфирные ненасыщенные

ПЭ

Полиэфирные ненасыщенные смолы

+

Сополимеровинилхлоридные

ХС

Сополимеры винилхлорида с винилацетатом и другими винильными мономерами

+

+

+

+

Фенольные

ФЛ

Фенолформальдегидные смолы на основе фенолов, крезолов

+

+

+

+

+

+

Фторопластовые

ФП

Фторопроизводные этилена, политетрафторэтилена, политрихлорфторэтилена

+

+

Хлорированные полиэтиленовые

ХП

Хлорсульфированный полиэтилен, хлорполиэтилен, хлорполипропилен

+

Эпоксидные

ЭП

Смолы эпоксидные, алкидноэпоксидные и другие эпоксидно-модифицированные смолы

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Эпоксиэфирные

ЭФ

Эпоксиды, модифицированные жирными кислотами растительных масел

+

+

1.2.2 Растворители

Органические растворители представляют собой химические соединения, содержащие углерод. Органические растворители являются летучими соединениями (ЛОС), которые, как правило, используются:

- для растворения сырья, продуктов или отходов, не вступая с ними в химические реакции;

- в качестве чистящего средства поверхности изделий или оборудования;

- в качестве дисперсионной среды для полимерных смол;

- пластификатора или консерванта.

Органические растворители классифицируются по химической структуре:

- окислительные (спирты, альдегиды, сложные эфиры, простые эфиры гликолей и их сложные эфиры, кетоны);

- углеводородные растворители (алифатические и ароматические углеводороды);

- галогенированные растворители.

Мировой рынок растворителей для ЛКМ составляет 15 млн т/г, из них 5, 4 млн т/г приходится на долю углеводородных растворителей [23]. Доля рынка различных растворителей на примере рынка США составляет, %:

- углеводороды - 36;

- кетоны - 13;

- спирты - 16;

- хлорированные углеводороды - 14;

- прочие - 21.

1.2.2.1 Обработка поверхностей при подготовке к окрашиванию

При обработке поверхностей металлов (подготовке поверхности к окрашиванию) широкое распространение получили методы обезжиривания. В рецептурах составов для обезжиривания широко используются различные органические растворители.

Процесс обезжиривания с помощью растворителей заключается в растворении и удалении с поверхности различных загрязнений органического происхождения: масляных, жировых и воскообразных веществ, являющихся остатками шлифовальных, полировальных, доводочных паст, консервационных смазок и т.д. [24]. Для обезжиривания применяют индивидуальные растворители и их смеси, эмульсии растворителей в воде, стабилизированные поверхностно-активными веществами, водные моющие растворы щелочного и кислотного типа. Выбор составов для обезжиривания зависит не только от характера удаляемых загрязнений, но и от вида последующей обработки изделий. Так, если после обезжиривания проводится обработка изделий в водных растворах, например фосфатирование или нанесение водоразбавляемых ЛКМ, то для обезжиривания рекомендуется применять водные щелочные растворы. В остальных случаях часто используют органические растворители.

По растворяющей способности их можно разделить на следующие группы:

- растворители с низкой растворяющей способностью - нефтяные растворители (бензин, уайт-спирит);

- растворители со средней растворяющей способностью - ароматические углеводороды, спирты и сложные эфиры;

- растворители с высокой растворяющей способностью - хлорированные углеводороды.

Достоинством нефтяных растворителей является их доступность, дешевизна и малая токсичность, поэтому они широко используются для холодного обезжиривания крупногабаритных изделий. Обычно обезжиривание таких поверхностей проводят путем протирки ветошью, смоченной в уайт-спирите или бензине. Эти растворители хорошо удаляют свежие и отработанные минеральные масла, консистентные минеральные масла и смазки, консервационные составы.

Из хлорированных углеводородов для обезжиривания применяют три- и тетрахлорэтилен, метиленхлорид, фторхлоруглеводород. Достоинство таких растворителей заключается в возможности их регенерации методом перегонки.

Трихлорэтилен широко применяется для обезжиривания поверхностей черных металлов. Для обезжиривания поверхности алюминия и его сплавов применяют тетрахлорэтилен. В промышленности составы на основе хлорированных углеводородов, как и других органических растворителей, применяются в виде растворяюще-эмульгирующих средств. Фторхлоруглеводородные растворители (хладон 112 и 113) являются низкотоксичными и применяются для удаления загрязнений с изделий из черных и цветных металлов, а также печатных плат, выполненных на полимерной основе.

Широкое применение для обезжиривания нашли эмульсионные составы, которые представляют собой эмульсии растворителей в воде, стабилизированные ПАВ. Достоинством таких составов являются негорючесть, более низкая токсичность, чем у индивидуальных растворителей, а также более высокая эффективность процесса обезжиривания за счет одновременного растворения и эмульгирования загрязнений. Эмульсионные составы на основе нефтяных растворителей применяются для очистки изделий из черных металлов, бронзы, латуни, дюраля. Различают способы холодного и горячего обезжиривания. Холодное обезжиривание проводят при комнатной температуре путем протирки ветошью, окунания или струйным методом. Этот метод малоэффективен, однако используется довольно широко. Современным способом является горячее обезжиривание в парах растворителей. Для этого используются хлорированные углеводороды, которые нагревают до температуры кипения в специальных ваннах.

Прогрессивным является использование для обезжиривания ультразвуковых установок. Процесс обезжиривания в этом случае сокращается, появляется возможность уменьшения содержания активных растворителей в составах.

1.2.2.2 Растворители в составе ЛКМ

Применяемые в лакокрасочной промышленности растворители по химической природе подразделяются на:

- углеводороды (алифатические, алициклические, ароматические, нефтяные и терпеновые);

- кетоны;

- простые и сложные эфиры;

- спирты;

- галогенсодержащие растворители;

- прочие растворители.

Основным природным источником большинства углеводородных растворителей является нефть, в которой содержатся в основном парафиновые, нафтеновые и ароматические углеводороды. Углеводородные растворители нашли широкое применение в лакокрасочной промышленности благодаря низкой стоимости и доступности. В составе ЛКМ растворители служат для растворения полимерных смол, являющихся пленкообразующим компонентом в ЛКП.

Ароматические углеводороды - наиболее обширная группа углеводородных растворителей, выпускаемая промышленностью. Отечественной промышленностью выпускаются практически все ароматические растворители, в том числе и смесь ароматических углеводородов под названием "сольвент", широко применяемая в лакокрасочной промышленности.

Сольвент применяется для растворения масел, битумов, каучуков, мочевино- и меламиноформальдегидных олигомеров, меламиноалкидных лакокрасочных материалов.

Толуол растворяет кремнийорганические, акриловые смолы. В качестве основной добавки применяется в смесевых растворителях для растворения эпоксидных, виниловых и акриловых полимеров, хлоркаучука.

Ксилол применяется для растворения алкидно-стирольных полимеров, бутанолизированных меламиноформальдегидных смол. Часто используется взамен сольвента в рецептурах ЛКМ.

К нефтяным растворителям относятся фракции нефти, получаемые в результате перегонки и состоящие из смесей индивидуальных углеводородов. Эти растворители объединяются термином "Нефрас". Нефрас-С - растворители смешанного состава, в которых присутствуют углеводороды всех классов. Нефрас-А - растворители с преобладанием ароматических углеводородов.

Из нефтяных растворителей наиболее широко в лакокрасочной промышленности применяется уайт-спирит в качестве растворителя жирных алкидов, некоторых каучуков, полибутилметакрилата, эпоксиэфиров.

Кетоны являются растворителями большинства пленкообразующих веществ. В лакокрасочной промышленности применяются алифатические и циклические кетоны.

Ацетон применяется для растворения природных смол, масел, диацетатцеллюлозы, эпоксидных смол, сополимеров винилхлорида, полиакрилатов, хлоркаучука. Диацетоновый спирт является растворителем нитрата и ацетата целлюлозы, эпоксидных смол. Циклогексанон применяется в качестве растворителя при получении полиуретановых эмалей.

Из алифатических эфиров двухатомных спиртов наибольшее распространение получили этилцеллозольв и бутилцеллозольв. Этилцеллозольв применяется в качестве растворителя мочевиноформальдегидных олигомеров, полиэфирных и эпоксидных ЛКМ, входит в состав большинства смесевых растворителей. Бутилцеллозольв растворяет нитрат целлюлозы, хорошо совмещается с алкидами.

Сложные эфиры - наиболее широко распространенный класс органических растворителей, имеющих большое практическое применение. Этилацетат, подобно ацетону, растворяет большинство полимеров. По сравнению с ацетоном его преимущество - в более высокой температуре кипения (меньшей летучести). Бутилацетат растворяет эфиры целлюлозы, масла, жиры, хлоркаучук, виниловые полимеры, карбинольные смолы. Изобутилацетат заменяет циклогексанон в нитроцеллюлозном лаке.

Спирты относятся к сильнополярным жидкостям. Самостоятельно применяются довольно редко, но в смеси с другими растворителями используются широко. Например, высокомолекулярные эпоксидные смолы не растворяются в спиртах и ароматических углеводородах, но хорошо растворяются в их смесях. Бутиловый и изобутиловый спирты в смесях с этиловым спиртом применяются для растворения мочевиноформальдегидных олигомеров, поливинилбутираля, в смеси с ксилолом - для растворения полиакрилатов. Является добавкой к большинству смесевых растворителей, повышая их растворяющую способность. Бензиловый спирт относится к простейшим ароматическим спиртам и хорошо растворяет глифталевые олигомеры. Циклогексанол повышает блеск нитроцеллюлозных лаков. Из двухатомных спиртов применяют этиленгликоль, диэтиленгликоль и пропиленгликоль.

Прочие растворители не нашли широкого применения в лакокрасочной промышленности.

1.2.2.3 Растворители, обеспечивающие технологичность обработки поверхности

ЛКМ, предназначенные для нанесения на промышленные изделия, предварительно подготавливают путем разведения их разбавителями и растворителями до рабочей вязкости для обеспечения качественного нанесения и розлива ЛКП. Наиболее часто для этих целей используют смесевые растворители.

В таблице 5 приведены основные марки и состав смесевых растворителей, выпускаемых отечественной промышленностью.

Таблица 5 - Состав и характеристика смесевых растворителей

Растворитель, ГОСТ

Состав растворителя

Назначение

Компоненты

Содержание, % (масс.)

Растворимые пленкообразователи

Отраслевое применение ЛКМ

Растворитель 645, ГОСТ 18188-72

Толуол

50

Нитроцеллюлозные

Станкостроение

Бутилацетат

18

Бутиловый спирт

10

Этиловый спирт

10

Этилацетат

9

Ацетон

3

Растворитель 646

Бутилацетат

10

Нитроцеллюлозные, нитроцеллюлозноглифталевые, эпоксидные, нитроцеллюлозноэпоксидные, мочевино-, меламиноформальдегидные, кремнийорганические

Транспортное машиностроение, приборостроение, станкостроение, металлургия, нефтегазовая промышленность

Этилцеллозольв

8

Ацетон

7

Бутиловый спирт

15

Бутиловый спирт

10

Толуол

50

Растворитель 647

Бутилацетат

29, 8

Нитроцеллюлозные

Транспортное машиностроение, станкостроение, приборостроение

Этилацетат

21, 2

Бутиловый спирт

7, 7

Толуол

41, 3

Растворитель 648

Бутилацетат

50

Нитроцеллюлозные, нитроцеллюлозноэпоксидные, бутилметакрилатные, полиакрилатные

Приборостроение, авиационная промышленность, судостроение

Бутиловый спирт

10

Этиловый спирт

20

Толуол

20

Растворитель 649

Этилцеллозольв

30

Нитроцеллюлозноглифталевые

Сельхозмашиностроение, станкостроение

Изобутиловый спирт

20

Ксилол

50

Растворитель 650

Этилцеллозольв

20

Нитроцеллюлозные

Станкостроение

Бутиловый спирт

30

Ксилол

50

Растворитель 651

Уайт-спирит

10

Меламиноалкидные

Транспортное машиностроение

Бутиловый спирт

90

Растворитель P-4

Бутилацетат

12

Поливинилхлоридные, полиакриловые, сополимеры винилхлорида с винилиденхлоридом или винилацетатом

Металлургия, транспортное машиностроение, железнодорожная отрасль, сельхозмашиностроение, судостроение

Ацетон

26

Толуол

62

Растворитель Р-4А

Ацетон

38

Поливинилхлоридные хлорированные, эпоксидные

Металлургия, транспортное машиностроение, железнодорожная отрасль, сельхозмашиностроение, судостроение

Толуол

62

Растворитель P-5

Бутилацетат

10

Поливинилхлоридные хлорированные, эпоксидные, полиакриловые, кремнийорганические

Металлургия, транспортное машиностроение, железнодорожная отрасль, сельхозмашиностроение, судостроение, электротехника

Ацетон

50

Ксилол

40

Растворитель Р-5А

Бутилацетат

30

Поливинилхлоридные хлорированные, каучуковые, эпоксидные, полиакриловые, кремнийорганические

Металлургия, транспортное машиностроение, железнодорожная отрасль, сельхозмашиностроение, судостроение, электротехника, авиационная промышленность

Ацетон

30

Толуол

40

Растворитель P-6

Бутилацетат

15

Поливинилбутиральные

Приборостроение, металлургия

Бутиловый спирт

30

Этиловый спирт

15

Бензол

40

Растворитель P-7

Циклогексанон

50

Поливинилбутиральные

Металлургия

Этиловый спирт

50

Растворитель Р-12

Бутилацетат

30

Перхлорвиниловые, полиакрилатные

Металлургия

Толуол

60

Ксилол

10

Растворитель Р-24

Сольвент

50

Перхлорвиниловые

Металлургия, сельхозмашиностроение, железнодорожная отрасль

Ксилол

35

Ацетон

15

Растворитель Р-189

Этиленгликольацетат

37

Полиуретановые

Различные отрасли

Метилэтилкетон

37

Ксилол

13

Бутилацетат

13

Растворитель Р-197

Бутилбензольная фракция (АР)

70

Меламиноалкидные

Транспортное машиностроение

Скипидар

3

Ксилол

27

Растворитель Р-198

Этилцеллозольв

50

Меламиноалкидные

Транспортное машиностроение

Циклогексанон

50

Для нанесения ЛКМ методом электроокраски используются смесевые растворители марок РЭ по ГОСТ 18187-72 [25], содержащие разное соотношение сольвента, бутилового спирта, бутилацетата, этилцеллозольва, ксилола, циклогексанона и диацетонового спирта. Эти смесевые растворители применяются в основном в транспортном машиностроении и сельхозмашиностроении.

1.2.3 Энергопотребление

Все отрасли, проводящие обработку поверхности, являются значительными потребителями энергии. Значительное количество энергии используется для извлечения растворителя при сушке лакокрасочного покрытия и извлечения его из загрязненного воздуха при термической деструкции ЛОС при низких концентрациях.

Данные по энергопотреблению по различным отраслям промышленности отсутствуют. Энергопотребление находится в прямой зависимости от применяемого лакокрасочного материала и площади обработки поверхности.

1.3 Структура производства и потребления лакокрасочных материалов

Емкость рынка индустриальных ЛКМ в 2012 г. оценивалась в 360-400 тыс. т [26]. Существует два подхода к сегментированию рынка индустриальных ЛКМ:

- по отраслям промышленности;

- по видам материалов и направлению использования.

Доли крупнейших отраслей, потребляющих ЛКМ промышленного применения, в общей структуре представлены на рисунке 2.

image002.jpg

Рисунок 2 - Структура потребления индустриальных ЛКМ по отраслям (в натуральном выражении), % [26]

Другой подход предполагает, что рынок индустриальных ЛКМ можно сегментировать в зависимости от вида материала и направления использования. Структура рынка индустриальных ЛКМ по направлениям использования представлена на рисунке 3.

Оба подхода к сегментации имеют точки пересечения, поскольку некоторые отрасли промышленности связаны исключительно с производством соответствующих видов продукции. К числу таких отраслей относятся судостроение, производство железнодорожного транспорта, транспортное машиностроение и др.

Емкость сегмента "железнодорожное машиностроение" составляет 17 тыс. т. Основными потребителями являются филиалы РЖД, ЗАО "ТрансмашХолдинг", вагоностроительные и вагоноремонтные заводы, производители тепловозов и электровозов, операторы собственного подвижного состава. 80% рынка составляют алкидные материалы отечественного производства. Использование материалов регламентируется рекомендациями ВНИИЖТ.

Емкость сегмента "транспортное машиностроение" составляет 3, 4 тыс. т. Основные потребители: комбайновый завод ООО "Ростсельмаш", концерн "Тракторные заводы", группа "ГАЗ". Около 80% объема потребления - алкидные материалы отечественного производства. Лакокрасочные материалы применяются в соответствии с отраслевой НДТ.

Емкость рынка "судостроение, судоремонт" составляет 9-10 тыс. т. Основные потребители: судостроительные и судоремонтные заводы, компании-судовладельцы. 90% рынка составляют специальные эпоксидные и хлорвиниловые материалы. Использование материалов регламентируется рекомендациями Российского морского регистра судоходства, ЦНИИ МФ, ЦНИИ "Прометей".

Емкость сегмента "антикоррозионная защита металлоконструкций" составляет 25-30 тыс. т. Основные потребители: заводы металлоконструкций, строительные организации, нефтегазодобывающие и перерабатывающие предприятия, предприятия-подрядчики, занимающиеся обслуживанием объектов инфраструктуры - мостовые сооружения, вышки ЛЭП, вышки сотовой связи и др. Эпоксидные материалы составляют 25% рынка, алкидные - 65%. Использование материалов регламентируется рекомендациями ЦНИИС, ВНИИСТ.

На основании доклада директора бизнес-направления "Индустриальные покрытия" компании "Русские краски" объем производства строительных металлоконструкций в 2005 г. на российских предприятиях составил 3, 02 млн т, в том числе 1, 53 млн т конструкций с полимерным покрытием. Потребление ЛКМ для защиты строительных металлоконструкций составило в 2005 г. 13-15 тыс. т. Количество производителей металлоконструкций в России - около 500 организаций. Порядка 70% производителей стальных металлоконструкций проводят так называемую "первичную защиту металлов", используя алкидные, фенольные, эпоксидные грунтовки российского производства.

image003.jpg

Рисунок 3 - Структура потребления индустриальных ЛКМ в Российской Федерации по отдельным секторам (в натуральном выражении), % [26]

Самые распространенные грунтовки среди потребителей - алкидные. Их предпочитают две третьих производителей металлоконструкций. Около 35% потребителей применяют грунтовки на эпоксидной основе. Среди других используемых грунтовок - фенольные, хлорвиниловые и сополимеровинилхлоридные, алкидно-уретановые, органосиликатные, акрил-уретановые, полиуретановые. В качестве финишного покрытия преобладают алкидные эмали. До 35% используются эпоксидные эмали. Менее распространены финишные хлорированные, полиуретановые, акриловые, акрил-уретановые, эпоксиуретановые материалы.

Для окраски внешней поверхности самолета с обшивками из алюминиевых сплавов используют лакокрасочные материалы на основе бутилметакрилата, сополимеров бутилметакрилата, амида метакриловой кислоты, нитрила акриловой кислоты и стирола. На их основе созданы прозрачные лаки, грунтовки и эмали холодной сушки с повышенной термостойкостью. В последние годы для окраски авиационной техники используются также эпоксидные грунтовки и фторполиуретановые эмали. Для окраски внутренних обшивок, декоративной отделки деталей интерьера из стеклопластика применяют водоразбавляемые эмали. Материалы используются на основании рекомендаций ВИАМ.

1.4 Основные производства окрасочных работ

1.4.1 Транспортное машиностроение

1.4.1.1 Окрасочные производства легковых автомобилей

Легковые автомобили рассчитаны на эксплуатацию в течение большого срока и относятся к товарам длительного пользования. К ним предъявляются высокие требования по качеству обработки поверхности:

- долговременная защита от коррозии в результате воздействия климатических факторов внешней среды, в том числе стойкость к механическому, химическому воздействию;

- высокие требования к внешнему виду покрытия;

- отсутствие дефектов покрытия.

В соответствии с рекомендациями отраслевого стандарта [27], а также ГОСТ 9.032-74 [28] и ГОСТ 23852-79 [29] наружная поверхность кузова легкового автомобиля должна соответствовать I-II классам покрытий. Лакокрасочное покрытие должно быть высокоглянцевым. Потеки, волнистость, разнооттеночность не допускаются. Для II класса покрытия допускается незначительная шагрень, отдельные штрихи, риски. Для внутренней поверхности кузова допускается III класс покрытия (допускается волнистость не более 1, 5 мм, незначительная шагрень, отдельные риски, штрихи, не более 10 включений/м2 размером не более 0, 5 мм), для рамы и других деталей шасси, двигателя автомобиля и его сборочных единиц и деталей - VI класс (допускается разнооттеночность, отдельные потеки), а для рессор - VII класс покрытия (дефекты не нормируются).

Высокое качество ЛКП на наружной поверхности кузова легкового автомобиля достигается путем нанесения 4-5 слоев ЛКМ, на внутренней поверхности кузова - 2-3 слоя ЛКМ, на рамах и других деталей шасси и сборочных единицах - 1-2 слоя ЛКМ.

Для защиты днища и скрытых сечений используются мастики.

1.4.1.2 Окрасочные производства грузовых автомобилей, автобусов

ЛКП грузовых автомобилей должно иметь гладкую, глянцевую или полуглянцевую поверхность, автобусов и троллейбусов - гладкую, глянцевую, мотоциклов и других изделий - гладкую, высокоглянцевую и глянцевую.

Устанавливают следующие классы покрытия:

- для сборочных единиц и деталей грузовых автомобилей:

- III - для кабины;

- V - для рамы и других деталей шасси, для двигателя автомобиля и его сборочных единиц и деталей;

- VII - для рессор;

- для большегрузных карьерных автосамосвалов:

- V класс - для кабины, узлов, оперенья, аккумуляторных ящиков;

- VI класс - для наружной поверхности платформ, топливных баков и масляных баков;

- VII класс - для рам, узлов, шасси;

- для автобусов:

- III класс - для кузова.

Процессы окрашивания этих изделий имеют значительные отклонения от серийной окраски легковых автомобилей из-за более широкого ассортимента применяемых материалов, методов нанесения и конструктивных особенностей самого изделия.

1.4.2 Железнодорожная отрасль

К изделиям железнодорожной отрасли, требующим нанесение ЛКП, относятся:

- пассажирские, почтовые и багажные вагоны;

- электропоезда;

- дизель-поезда;

- грузовые вагоны;

- металлические конструкции железнодорожных мостов.

В таблице 6 показаны требования к отделке внешнего вида покрытий в железнодорожной отрасли.

Таблица 6 - Классы покрытий изделий по [29]

Окрашиваемые поверхности

Класс покрытия, не ниже

Боковые стены кузовов пассажирских вагонов локомотивной тяги

IV

Боковые стены вагонов электропоездов и дизель-поездов, а также почтовых и багажных вагонов, свесы крыш, лобовые части кузовов головных вагонов электропоездов

V

Средняя часть крыш, рамы вагонов, тележки и котельные отделения

VII

Концевые стены кузовов вагонов

VI

Наружная поверхность грузовых вагонов

VII

Металлические конструкции железнодорожных мостов

V

Срок службы ЛКП на наружной поверхности кузова пассажирских вагонов при использовании материалов на полиуретановой основе - 6-7 лет, алкидных и водно-дисперсионных материалов - 4 года; на внутренней металлической поверхности кузовов - 16 лет. Срок службы покрытий: на наружной металлической поверхности кузовов грузовых вагонов - 10 лет при использовании двухкомпонентных материалов, 5 лет при использовании однокомпонентных, водно-дисперсионных и сополимерных материалов; на внутренней металлической поверхности кузовов крытых грузовых вагонов, имеющих обшивку, - 15 лет; на внутренней поверхности минераловозов и зерновозов - 5 лет при использовании однокомпонентных материалов, 7 лет при использовании двухкомпонентных материалов. Срок службы лакокрасочного покрытия на ходовой части всех видов вагонов - не менее 2 лет [30, 31].

ЛКП железнодорожного транспорта, помимо высокой атмосферостойкости, должны быть устойчивы к воздействию агрессивных чистящих средств, применяемых для удаления граффити. Они должны быть устойчивы к истирающему воздействию снега, песка.

В РФ через каждые 2 года проводят перекраску вагонов при применении алкидных ЛКМ и через каждые 5 лет - при применении акриловых, акрил-уретановых и полиуретановых ЛКМ, в Европейских странах - каждые 8 лет.

1.4.3 Сельхозмашиностроение

По назначению [32] сельскохозяйственную технику можно разделить на три класса: тракторы, сельскохозяйственные машины, оборудование и машины для животноводства и кормопроизводства.

В каждом классе имеются разные группы машин и оборудования, которые защищаются ЛКП, что обуславливает различные технические требования к этим покрытиям. Более того, отдельные детали и сборочные единицы машины часто защищаются разными ЛКМ, что связано с условиями работы этих деталей.

К первому классу сельхозтехники относятся тракторы, двигатели и самоходные шасси. В процессе эксплуатации они подвергаются воздействию атмосферных условий. Некоторые детали их подвержены воздействию бензина, минеральных масел, высоких температур (до 450°C).

Второй класс по назначению включает 11 групп сельхозтехники:

- почвоперерабатывающие машины: камнеуборочные машины, канаво- и ямокопатели, заравниватели, корчеватели, бороздо- и грядоделатели, плуги, культиваторы, бороны, окучники и др.;

- машины для посева и посадки: сеялки, сажалки, рассадопосадочные машины и т.д.;

- машины для подготовки и внесения удобрений: смесители, разбрызгиватели, рассеиватели, прицепы для удобрений;

- машины для защиты растений: опрыскиватели, аэрозольные аппараты, гербицидно-аммиачные машины, опылители, протравливатели семян и др.;

- машины для полива: дождевательные установки и машины различных типов, насосные агрегаты и др.;

- комбайны - зерновые, рисовые, кукурузоуборочные, жатки для уборки зерновых культур и прицепы для перевозки сельскохозяйственных грузов;

- машины и приспособления для уборки бобовых и масличных культур, льна, конопли, чая, хлопка, хмеля и др.;

- машины для очистки и сортировки зерна и семян: веялки, семяочистительные машины и др.;

- сушильные устройства: сельскохозяйственные сушилки, воздухонагреватели и др.;

- машины для уборки и первичной обработки овощей;

- машины, используемые в садоводстве: комбайны для уборки плодов, ягод и винограда: копатели для саженцев и рассады; обрезчики; средства для транспортирования ягод и фруктов.

Третий класс сельхозтехники - машины и оборудование для животноводства и кормопроизводства:

- машины и оборудование, на которые воздействует микроклимат животноводческих помещений;

- машины и оборудование, работающие в контакте с влажными и полувлажными кормами;

- машины и оборудование, находящиеся в контакте с навозом и пометом.

ЛКП первых двух классов оборудования подвергаются воздействию климатических факторов внешней среды. Машины третьей группы должны быть химстойкими. Кроме того, ЛКП третьей группы не должны быть токсичными и влиять на репродуктивные функции животных, их рост и развитие, а также не должны снижать санитарные характеристики получаемых продуктов питания.

Особенностью эксплуатации сельхозтехники является также сезонность ее работы. Межсезонное хранение техники возможно в закрытых помещениях, под навесом или на открытых площадках.

По внешнему виду ЛКП должны соответствовать следующим требованиям:

- наружные поверхности облицовочных деталей тракторов и самоходных комбайнов отделываются по IV классу (допускаются: 1 включение на 1 дм2 размером не более 1 мм на расстоянии 10 мм, шагрень, отдельные штрихи, волнистость до 2 мм);

- наружные поверхности облицовочных деталей сельхозмашин, промышленных, лесохозяйственных и трелевочных тракторов отделываются по V классу (допускаются отдельные потеки);

- остальные изделия, за исключением рамных конструкций, деталей ходовой части и рабочих органов, отделываются по VI классу (допускаются включения, шагрень, отдельные потеки, разнооттеночность).

На деталях ходовой части и рабочих органов класс покрытия не нормируется.

Для грунтования поверхности используются в основном алкидные, алкидно-уретановые и фенольные грунтовки (содержание растворителя - 50% - 60%), электрофорезные грунтовки (содержание растворителя - 10%), водно-дисперсионные грунтовки (содержание растворителя - 8%).

Для окрашивания изделий 1 и 2 групп используют алкидные, алкидно-уретановые, алкидно-акриловые, меламиноалкидные эмали (содержание растворителя - 50% - 60%), водно-дисперсионные краски (содержание растворителя - 8%). Количество слоев лакокрасочного покрытия - 3, включая грунтование. Внутренняя поверхность кабины, закрытая обивкой, внутренняя поверхность дверей, подлежащая завальцовке, внутренние детали двигателя, топливные насосы и другие подобные детали, ободья и диски колес под резиной допускается только грунтовать.

Изделия 3 группы и сельхозтехнику, контактирующую с минеральными удобрениями, грунтуют фенольными (содержание растворителя - 45%), хлорвиниловыми (содержание растворителя - 60%) и акриловыми (содержание растворителя - 85%) материалами, окрашивают хлорвиниловыми (содержание растворителя - 75%) и порошковыми материалами. При окрашивании хлорвиниловыми материалами наносят 5 слоев ЛКМ, порошковыми - 1 слой.

1.4.4 Электротехника

Многочисленную группу электротехнических изделий, подлежащих окрашиванию, составляют электродвигатели. Электродвигатели окрашиваются для защиты от воздействия внешних факторов окружающей среды, а также для придания им эстетического вида [33]. Как правило, окрашиванию подлежит наружная поверхность электродвигателей. По внешнему виду ЛКП электродвигателей должны соответствовать VI классу, а для электродвигателей, предназначенных на экспорт, - IV классу по ГОСТ 9.032-74 [28]. В соответствии с [34] гарантийный срок эксплуатации стандартных асинхронных электродвигателей общепромышленного назначения составляет 2 года, средний ресурс до капитального ремонта - 30 000 ч. Для погружных электродвигателей [35] средний срок службы устанавливается 5, 5 лет, средний ресурс до капитального ремонта - 21 000 ч. Таким образом, ЛКП должно обеспечивать противокоррозионную защиту металлических поверхностей не менее 5-8 лет.

В конструкции электродвигателя имеются детали из стали, чугуна и алюминия: станина изготавливается из чугуна, кожух и относящиеся к нему детали - из стали, детали вентилятора - из алюминия. Для получения защитных покрытий используют меламиноалкидные и алкидные ЛКМ, а для электродвигателей химстойкого исполнения - эпоксидные ЛКМ. Это материалы высокотемпературной сушки (100°C - 130°C).

1.4.5 Металлургия

1.4.5.1 Механическое оборудование и специальные стальные конструкции гидротехнических сооружений

Механическое оборудование гидротехнических сооружений включает совокупность устройств, необходимых для пропуска воды при эксплуатации:

- затворы всех типов, штанги затворов, сороудерживающие решетки, шлюзовые ворота и другие подвижные конструкции;

- закладные части, другие металлические конструкции и детали, заделываемые в бетон;

- подъемно-транспортные механизмы, предназначенные для маневрирования подвижными конструкциями;

- захватные балки;

- решеткоочистительные машины;

- компенсаторы трубопроводов.

К основным специальным стальным конструкциям относятся:

- трубопроводы, облицовки и уравнительные резервуары;

- эстакады;

- подкрановые балки;

- шоссейные, железнодорожные и служебные мосты;

- металлические каркасы ГЭС, других зданий и сооружений.

При воздействии на металлоконструкции при эксплуатации в открытой атмосфере используются в качестве грунтовочных материалов уретановые, кремнийорганические, эпоксидные, эпоксидно-уретановые, керамоэпоксидные, винилово-эпоксидные, эпоксидно-винилхлоридные, полиамидоэпоксидные, этилсиликатные, фенолформальдегидные, винилбутиральные, каучуко-смоляные ЛКМ. В качестве покрывного материала используются уретановые, акрилполиуретановые, кремнийорганические, эпоксидные, эпоксиэфирные, эпоксисополимерные, керамоэпоксидные винилово-эпоксидные, фтор-уретановые, каучуко-смольные, поливинилхлоридные, алкидные, винилбутиральные ЛКМ.

При длительном или периодическом воздействии на металлоконструкции пресной (речной) воды в качестве грунтовочных материалов используют эпоксидные, винилово-эпоксидные, керамоэпоксидные, кремнийорганические, уретановые, винилхлоридные, фенолформальдегидные, акриловые, поливинилбутиральные, каучукосмоляные ЛКМ. В качестве покрывного материала используют винилово-эпоксидные, эпоксидные, эпоксикаменноугольные, керамоэпоксидные, кремнийорганические, уретановые, поливинилхлоридные, каучуко-смольные, винилбутиральные эмали и грунт-эмали.

При длительном или периодическом воздействии морской воды в качестве грунтовочных материалов используют полиуретановые, винилхлоридные, виниловоэпоксидные, эпоксидные, эпоксикаменноугольные, фенолформальдегидные, акриловые, поливинилбутиральные, кремнийорганические, каучуко-смоляные ЛКМ. В качестве покрывного материала используют полиуретановые, винилово-эпоксидные, эпоксидные, эпоксикаменноугольные, керамоэпоксидные, поливинилхлоридные, кремнийорганические, каучуко-смоляные, винилбутиральные эмали и грунт-эмали.

1.4.5.2 Окрашивание рулонного металла (койл-коутинг)

Окрашивание рулонного металла (койл-коутинг) - способ окрашивания непрерывным нанесением лакокрасочного материала на металлическую ленту, которая после сушки/отверждения лакокрасочного покрытия может быть смотана в рулон [36]. Металл с покрытием, нанесенным по методу койл-коутинга, можно перерабатывать в готовые изделия, не разрушая пленку эмали, поскольку слой ЛКМ, устойчив к воздействию разных механических деформаций. Покрытие не разрушается именно за счет его свойств, обеспеченных химически и технологически.

Прокат с полимерным покрытием широко используется в следующих сегментах рынка:

- строительство (производство конструкционных плит, кровельных материалов, панелей, дверей для гаражей, подвесных потолков, жалюзи, корпусов светильников);

- бытовые приборы (корпусы стиральных машин, холодильников, морозильников, микроволновых печей, газовых плит, бойлеров, бытовой электроники, вентиляторов, кондиционеров);

- автомобилестроение (двери автомобилей, багажники, масляные фильтры, панели приборов, дворники);

- другие изделия (душевые кабины, домашняя мебель, офисная мебель, мебельная фурнитура, архивные шкафы, бочки, емкости для аэрозолей и т.п.).

Имеются данные, что предварительная окраска листового металла позволяет снизить общую себестоимость продукции на 20% - 30%.

В настоящее время на территории РФ действует около 30 линий для нанесения ЛКМ методом койл-коутинга, имеющих мощность производства окрашенного металла около 500 тыс. т в год. В Европе действует 158 окрасочных линий с производительностью 8252 тыс. т/г [4].

При окрашивании рулонного металла используются алкидные, акриловые, эпоксидные, полиэфирные, полиуретановые покрытия, покрытия, модифицированные силиконом, покрытия на основе ПХВ (поливинилхлорида) и фторполимеров, например PVDF (поливинилиденфторида). Наиболее широкое распространение получили полиэфирные покрытия, что связано их дешевизной в сочетании с хорошими эксплуатационными характеристиками.

1.4.6 Станкостроение

ЛКП металлорежущего, кузнечно-прессового, литейного и деревообрабатывающего оборудования должны быть устойчивы к климатическим факторам и другим видам воздействия (попаданию на окрашенные поверхности стружки, смазочно-охлаждающих жидкостей, рабочих жидкостей для электроэрозионных и электрохимических станков и др.), определяющим условия эксплуатации [37]. ЛКП должны быть гладкими, однотонными. Для маскировки неровностей поверхности допускается применение гладких рисунчатых (молотковых) или рельефных однотонных ЛКМ. По степени блеска ЛКП основных поверхностей станков и машин должны быть глянцевыми, полуглянцевыми или полуматовыми.

Требования к классу покрытия окрашенных поверхностей оборудования приведены в таблице 7.

Таблица 7 - Требования к классу покрытия

Окрашенные поверхности

Класс покрытия по ГОСТ 9.032

1 Основные поверхности, определяющие внешний вид:

а) станков, машин и промышленных роботов обычного исполнения

IV

б) станков классов точности B, A и C по ГОСТ 8-82, изделий высшей категории качества, изделий для экспортных поставок

III

2 Поверхности, доступные для обозрения, но не определяющие внешний вид:

а) станков, машин и промышленных роботов обычного исполнения

V

б) станков классов точности B, A и C по ГОСТ 8-82, изделий высшей категории качества, изделий для экспортных поставок

IV

3 Поверхности электрошкафов:

а) наружные

IV

б) внутренние

VI

4 Поверхности внутри станков, машин, промышленных роботов (не доступные для обозрения поверхности станков, машин, гидро- и смазочного оборудования и др.)

VII

Применяют нитроцеллюлозные, алкидные, хлорвиниловые, меламиноалкидные, эпоксидные, поливинилбутиральные и кремнийорганические ЛКМ.

1.4.7 Судостроение

Основным методом защиты корпусов судов и корпусных конструкций от коррозии и обрастания является применение ЛКП. В судостроении и судоремонте используется значительное количество ЛКМ различных свойств и назначений. Необходимость применения обширного ассортимента грунтовок, красок и эмалей вызывается наличием разнообразных типов судов и сложными условиями их эксплуатации в районах с различными климатическими условиями, а также характером и степенью агрессивности перевозимых грузов.

В таблице 8 приведены расчетные объемы обработки наружных поверхностей окрашивания корпуса судна 394-А [38].

Таблица 8 - Объемы обработки наружных поверхностей судов

Наименование элемента (изделия), выполняемые работы

Объем обработки на одно судно (изделие), м2

Подводная часть:

шпатлевание язв (30%)

390

грунтование

1300

окрашивание

1320

Пояс переменных ватерлиний:

шпатлевание язв (30%)

190

грунтование

416

окрашивание

422

Выступающие части, насадка, ахтерштевень, решетки, форштевень:

грунтование

117, 6

окрашивание

110, 9

Надводный борт:

грунтование

760

окрашивание

800

Используются эпоксидные шпатлевки, поливинилацетатные и эпоксидные грунтовки, эпоксидно-виниловые, сополимерополивинилхлоридные, перхлорвиниловые и пентафталевые эмали.

Биообрастание подводной части судов создает целый ряд проблем при эксплуатации судов - от снижения эффективности использования топлива до потери работоспособности конструкции. Обычная практика предотвращения обрастания морскими организмами - окрашивание поверхности специальными ЛКМ, которые подразделяются на две категории: биоцидные контактного действия и предотвращающие обрастание (самоочищающиеся).

До 2008 г. проблема решалась применением самоочищающихся покрытий с контролируемым высвобождением токсина трибутилолова. Данный биоцид был чрезвычайно эффективен. Однако этот токсичный и стойкий материал использовался настолько широко, что его накопление в морской экосистеме стало угрожающим. Международная морская организация по контролю за вредными противообрастающими системами на судах (IMO) приняла Международную конвенцию об ограничении, начиная с 2003 г., применения необрастающих систем, содержащих трибутилолово и другие оловосодержащие биоциды.

Самополирующиеся противообрастающие покрытия, не содержащие в своем составе оловоорганических биоцидов с жесткоконтролируемой скоростью полирования, - это покрытия на основе канифоли. В качестве биоцида используется закись меди. Срок службы таких покрытий - 2-3 года.

За рубежом разработка и применение противообрастающих покрытий осуществляется на основе современных экологических требований:

- полное запрещение, в соответствии с решением ООН (IMO Convention), использования оловосодержащих противообрастающих покрытий с начала 2008 г. как наиболее опасных для окружающей среды;

- запрещение бездоковой (на плаву) очистки подводной части судов с целью избегания попадания в воду остатков токсичных покрытий;

- разработка и использование в противообрастающих покрытиях новых малотоксичных биоцидов, не содержащих тяжелых металлов;

- разработка и использование противообрастающих покрытий, токсичные компоненты которых в морской воде быстро (например, в течение 12 ч) теряют свою биологическую активность;

- разработка покрытий с замедленным выделением из них в окружающую среду вредных компонентов, что обеспечивает снижение их концентрации в морской воде;

- ускорение разработки экологически обоснованных нормативных актов по строгому контролю за загрязнением окружающей среды и его проведение.

В целом существует два основных подхода: создание очень скользкой поверхности, к которой не могут прикрепиться обрастающие организмы, или же обеспечение использования поддающихся биологическому разложению материалов, которые будут медленно выщелачиваться из покрытий.

За рубежом проблема создания очень скользкой поверхности решена за счет создания покрытий на основе полиметилсилоксана с функциональными группами силанола (SiOН), двуокиси кремния и силанов с алкокси-группами и применения фторированных, фторэпоксидных смол, отверждаемых аминосиликоновыми соединениями.

Второй подход реализуется использованием самополирующегося покрытия, содержащего соединения одновалентной меди.

Отечественные сополимерополивинилхлоридные и винил-эпоксидные ЛКМ также содержат в качестве биоцида закись меди.

1.4.8 Авиационная промышленность

В процессе эксплуатации покрытия, предназначенные для защиты внешней поверхности изделий авиационной техники, подвергаются воздействию различных разрушающих факторов: солнечной радиации, влаги, перепадов температуры, ударных нагрузок, вызываемых песком, снегом, дождем, сдвиговых нагрузок от высокоскоростного аэродинамического потока, а также синтетических масел и гидравлических жидкостей. На высотах полета порядка 10 км фиксируется излучение с длиной волны 0, 2-0, 3 мкм, которое отсутствует у поверхности Земли, в связи с этим фотоокислительная деструкция покрытия на данных высотах протекает интенсивнее, чем у поверхности Земли. К атмосферостойкости ЛКП для авиационной промышленности предъявляются повышенные требования.

Кроме того, ЛКП должны наноситься и отверждаться в цеховых условиях без сушки при повышенных температурах.

Различают два процесса обработки поверхности:

- процессы, связанные с постройкой самолетов;

- техническое обслуживание [4].

При техническом обслуживании проводят полную замену внешнего покрытия самолетов, вызванную снижением оптических свойств, а также для исследования износа и коррозии металла. За рубежом перекраску проводят каждые 6-8 лет.

1.4.9 Нефтегазовая промышленность

К объектам нефтегазовой промышленности относятся:

- технологическое оборудование, трубопроводы и конструкции надземных объектов, предназначенных для добычи, сбора, подготовки, транспортировки, переработки и хранения углеводородов;

- резервуары товарной нефти и динамического и технологического отстоя нефти.

Для защиты наружной стальной поверхности объектов используются ЛКП, устойчивые к длительному воздействию атмосферы умеренного и холодного климата и обеспечивающие устойчивость к отслаиванию, растрескиванию, нарушению сплошности, изменению декоративных и защитных свойств в течение всего срока службы.

Внутренняя поверхность технологического оборудования и промысловых газопроводов должна:

- обеспечивать надежное экранирование защищаемого объекта от воздействия коррозионно-агрессивных сред, содержащих: сероводород, углекислый газ, органические соединения, включая органические кислоты, минерализированную воду и др.;

- выдерживать воздействие температур без отслаивания, расслаивания, растрескивания при эксплуатации от минус 60°C до 150°C и при транспортировании и проведении монтажно-строительных работ от минус 40°C до 50°C.

Класс покрытия наружных поверхностей изделий - IV по ГОСТ 9.032-74.

Нормируется три уровня срока службы покрытий:

- низкий уровень - от 5 до 7 лет;

- средний уровень - от 7 до 15 лет;

- высокий уровень - более 15 лет.

ЛКП наружных поверхностей резервуаров для хранения нефти должны быть стойкими к кратковременному воздействию хранящегося продукта и нейтральным моющим средствам. Срок службы наружной поверхности резервуара - от 10 до 20 лет, внутренней поверхности резервуаров - не менее 20 лет. Наружное покрытие обследуется не реже 1 раза в 5 лет, внутреннее - не реже 1 раза в 10 лет. В случае нарушения целостности покрытия проводится ремонт по восстановлению ЛКП.

Используются высоковязкие эпоксидные и однокомпонентные полиуретановые ЛКМ отечественного и зарубежного производства толщиной покрытия от 300 до 600 мкм.

1.5 Экологические аспекты производства окрасочных работ и воздействие на окружающую среду

ЛКМ - сложные многокомпонентные системы, содержащие пленкообразователи, пигменты, наполнители и др. Значительной составляющей большинства ЛКМ являются органические растворители. В качестве пигментов, как правило, используют неорганические соединения: оксиды, соли тяжелых металлов. При нанесении ЛКМ в окрасочных камерах образуются твердые, пастообразные и жидкие отходы, пары растворителей и вода, насыщенная растворителями и красочным аэрозолем. Наибольшую опасность для организма человека представляют летучие органические соединения (растворители), выделяющиеся в атмосферу при нанесении и сушке ЛКП; тяжелые металлы, содержащиеся в аэрозоле, образующемся при нанесении ЛКМ; изоцианаты, фталевый и малеиновый ангидриды, формальдегид, жирные кислоты и другие соединения, выделяющиеся при сушке ЛКМ (особенно при высокой температуре) [39]. При этом следует отметить, что растворители предназначены для обеспечения технологических параметров получения лакокрасочного покрытия и полностью отсутствуют в сформированном покрытии. С учетом мирового потребления ЛКМ суммарный выброс органических растворителей в атмосферу достигает 12-18 млн т/г.

Летучие органические соединения (кетоны, спирты, эфиры) вызывают различные аллергические реакции и отравления, а стирол, хлорбензол и этилбензол являются канцерогенами.

Для очистки отходящих газовых выбросов применяют различные способы: окисление кислородом на катализаторах, непосредственное сжигание вредных примесей, улов с использованием гидрофильтров, а также сорбционные способы, с помощью которых удается выделить вещества для повторного использования в производстве.

Сокращение выбросов вредных веществ в атмосферу можно достичь с помощью инженерно-технических решений:

- оптимизация процесса окраски;

- автоматизация оборудования;

- модернизация систем рециркуляции;

- очистка отходов;

- внедрение ЛКМ с высоким сухим остатком, водоразбавляемых, порошковых и радиационно-отверждаемых.

Применение ЛКМ с содержанием нелетучих веществ 65% - 75% позволяет сократить потребление органических растворителей на 30%, снизить расход ЛКМ и увеличить срок службы покрытий в 1, 5-2 раза. Водоразбавляемые материалы могут успешно заменить алкидные органоразбавляемые материалы. При применении порошковой окраски полностью отсутствуют органические растворители и другие ЛОС. Технология порошковой окраски малоотходная (практически полная утилизация красок при нанесении и возвращение в производственный цикл), простая, экономичная (однослойное покрытие взамен двух-трехслойной) и обеспечивает высокое качество и долговечность покрытий.

Одним из путей сокращения расхода растворителя является их рекуперация [40]. В промышленности улавливание растворителей осуществляется конденсационным, адсорбционным и абсорбционным методом. Наиболее актуальным является адсорбционный метод, при котором растворитель поглощается из паровоздушных смесей твердыми адсорбентами с последующей десорбцией растворителя путем нагревания или пропускания паров через насыщенные сорбенты. В качестве адсорбентов в рекуперационных установках, работающих по этому методу, применяются в основном активные угли.

Помимо газообразных отходов при получении лакокрасочных покрытий образуются жидкие и пастообразные отходы. Проблема отходов, содержащих тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, хром) и биоциды (противообрастающие краски) решается ужесточением требований к безопасности ЛКМ на законодательном уровне.

Готовится к введению в действие технический регламент Таможенного союза "О безопасности лакокрасочных материалов", который учитывает требования Директивы N 2004/42/ЕС [41] по ограничению содержания ЛОМ в ЛКМ и Регламента N 19007/2006 REACH [42] по токсичным соединениям.

Экологическая маркировка ЛКМ [43] - это:

- возможность потребителю выбрать на рынке действительно экологически безопасный продукт;

- возможность сократить негативное воздействие на окружающую среду и обеспечение регулярных проверок третьей стороной, помогающих решить проблемные вопросы предприятия;

- надежный государственный инструмент, направленный на повышение качества и экологической безопасности продукции.

Стандарт содержит требования к:

- компонентам ЛКМ (ограничиваются наиболее опасные вещества: ароматические углеводороды, вещества, обладающие канцерогенными, мутагенными свойствами, вызывающие аллергические реакции, токсичные и наносящие вред репродуктивной системе);

- эксплуатационным свойствам ЛКМ;

- системе обращения с отходами, использованию воды и электроэнергии;

- упаковочным материалам, определяющие их безопасность и пригодность к переработке.

Обработку и ликвидацию опасных отходов можно проводить разными путями:

- физическая обработка (сорбция на угле, диализ, электродиализ, испарение, фильтрование, флокуляция, отстаивание, обратный осмос, обезвоживание);

- химическая обработка (кальцинирование, ионный обмен, нейтрализация, оксидоредукция, осаждение, термическая обработка, пиролиз, сжигание);

- биологическая обработка (активирование пульпы, оросительные пульпы, оросительные фильтры);

- ликвидация и хранение в специальных сооружениях, хранилищах, подземное захоронение, выгрузка навалом либо в таре в океан.

Для ЛКМ актуально уничтожение отходов методом сжигания при 300°C - 800°C.

При оценке типичных для России уровней выбросов, сбросов загрязняющих веществ и образования отходов при проведении окрасочных работ члены ТК 35 использовали как результаты анкетирования отечественных предприятий, так и сведения, приведенные в [4].

С целью выбора НДТ на основании текущих выбросов загрязняющих веществ в разделе 4 даны методики их определения.

Раздел 2. Основные технологические процессы подготовки поверхности и окрашивания, применяемые в настоящее время при производстве продукции (товаров) в Российской Федерации

2.1 Технологический процесс подготовки поверхности и окрашивания легковых автомобилей

Технологический процесс окрашивания кузова автомобиля включает стадии, перечисленные в таблице 9.

Таблица 9 - Технологический процесс окрашивания кузова легкового автомобиля

Наименование операции

Оборудование, приспособления

1 Предварительное обезжиривание

Ванна распыления

2 Сток

Туннель стока

3 Промывка водой

Ванна распыления

4 Сток

Туннель стока

5 Обезжиривание

Ванна окунания до оконных проемов, распыление на крышу

6 Сток

Туннель стока

7 Обезжиривание распылением

Ванна распыления

8 Сток

Туннель стока

9 Промывка водой

Ванна окунания до оконных проемов, распыление на крышу

10 Промывка водой

Ванна распыления

11 Сток

Туннель стока

12 Фосфатирование

Ванна распыления

13 Сток

Туннель стока

14 Промывка распылением

Ванна распыления

15 Сток

Туннель стока

16 Пассивация

Ванна распыления

17 Сток

Туннель стока

18 Промывка дем. водой

Ванна распылением

19 Сток

Туннель стока

20 Орошение дем. водой

Контур орошения

21 Сток

Туннель стока

22 Сушка от влаги

Камера сушильная

23 Пост ОТК

Площадка

24 Подсоединение к электрической шине

Площадка

25 Окраска катодным электроосаждением

Ванна объемом 100 м3 с системой электродиализа, циркуляцией, фильтром очистки, теплообменником

26 Предварительная промывка ультрафильтратом

Контур струйного облива

27 Первая промывка рециркуляционным ультрафильтратом

Контур струйного облива, ванна стока объемом 7-10 м3

28 Вторая промывка чистым ультрафильтратом

Контуры струйного облива, ванна объемом 7-10 м3

29 Сток ЛКМ из скрытых сечений

Конусообразная ванна

30 Промывка рециркуляционной дем. водой

Контуры струйного облива

31 Промывка чистой дем. водой

Контуры струйного облива, ванна стока дем. воды объемом 6 м3

32 Отключение электр. шины

Площадка

33 Термоотверждение покрытия

Сушильная установка

34 Осмотр, подшлифовка грунтовочного покрытия, нанесение мастики на сварные швы внутри кузова

Площадка

35 Нанесение противошумной мастики на днище кузова

Камера окрасочная, установка для нанесения высоковязких материалов

36 Протирка вручную напыла мастики

Площадка

37 Нанесение грунтовки в два слоя "мокрый по мокрому" с межслойной выдержкой 2-3 мин

Окрасочная камера 2-позиционная, пневматический распылитель

38 Выдержка 3-5 мин

Тамбур с вытяжной вентиляционной установкой

39 Одновременная сушка мастики и грунтовки при 130°C 20 мин

Сушильная установка

40 Охлаждение до 30°C - 40°C

Тамбур с обдувом холодным сжатым воздухом

41 Перевеска кузова с подвесного конвейера на тележку напольного конвейера

Площадка

42 Мокрое шлифование грунтовки вручную вертикальных поверхностей, шлифование шлифовальными машинками, промывка вручную гидрощетками

Бескамерная установка с гидрофильтром, ротационные шлифовальные машинки, гидрощетки

43 Промывка от шлифовочной пыли дем. водой

Камера мойки

44 Сушка от влаги при 150°C

Сушильная камера

45 Охлаждение до 30°C - 40°C

Тамбур с обдувом холодным сжатым воздухом

46 Пост ОТК

Площадка

47 Нанесение грунтовки на места, прошлифованные до металла

Площадка, кисть

48 Нанесение покрывной эмали в два слоя "мокрый по мокрому"

Окрасочная камера двухпозиционная, пневматический распылитель

49 Выдержка 3-5 мин

Тамбур с вытяжной вентиляционной установкой

50 Сушка при 130°C

Камера сушильная

51 Охлаждение до 30°С - 40°С

Тамбур с обдувом холодным сжатым воздухом

52 Пост ОТК

Площадка

53 Местное шлифование вручную дефектов покрытий, нанесение эмали вручную кистью или распылителем

Площадка

54 Сушка

Бескамерная сушильная установка под лампами (типа УСПО)

Предварительную обработку поверхности обезжириванием используют для удаления грязи и масла перед обработкой фосфатированием, которое способствует улучшению адгезии ЛКМ к окрашиваемой поверхности и повышению антикоррозионных свойств ЛКП. Окрашивание электроосаждением обеспечивает защиту от коррозии внутренних и наружных поверхностей, включая внутренние полости. Окрашивание промежуточной грунтовкой необходимо для выравнивания поверхности и обеспечения сцепления с верхним покрывным слоем покрытия. Внешний верхний слой обеспечивает внешний вид покрытия, а также обеспечивает защиту от химического и физического воздействия окружающей среды (солнечное излучение, дождь, снег, химикаты, топливо, механическое повреждение). Нанесение грунтовочного покрытия методом электроосаждения проводят в ваннах окунания. Нанесение промежуточной грунтовки проводят методом электростатического распыления с ручной подкраской труднодоступных мест методом пневматического распыления. Окрашивание проводят в окрасочных камерах, снабженных системой фильтров для очистки от пыли и вентиляцией для удаления загрязненного воздуха из зоны окраски. Сушка покрытия проводится горячим воздухом в сушильных камерах.

В таблице 10 показан расход ЛКМ при окрашивании легкового автомобиля.

Расход находится в прямой зависимости от марки применяемого ЛКМ.

Таблица 10 - Расход материалов

Лакокрасочный материал в рабочей вязкости

Норма расхода, г/м2

Электрофорезная грунтовка на водной основе, органических растворителей 5% масс., содержание сухого остатка 14% - 18%

70-80*

Грунтовка на основе растворителей, органических растворителей 45%, электростатическое распыление

160-180

Эмаль на основе растворителей, органических растворителей 50% - 60%

80-120

Защита днища и герметизация

6-12 кг/автомобиль*

* Данные [4].

Вода при обработке поверхности автомобиля используется при:

- подготовке поверхности к окрашиванию;

- электроосаждении;

- очистке вытяжного воздуха окрасочной камеры.

Расход воды для электроосаждения, по данным [4], составляет 3-20 л/м2.

Для улавливания загрязняющих веществ (ЗВ) при окрашивании окрасочные камеры оборудованы гидрофильтрами. Вода, как правило, циркулирует в системе очистки. Расход циркулируемой воды - 2-3 л/м3 воздуха, удаляемого из окрасочной камеры. Требуется восполнение воды за счет испарения. Незначительное количество воды теряется при очистке камеры (унос с коагулянтом).

Данные по потреблению электроэнергии в РФ при производстве легковых автомобилей отсутствуют. По данным [4], расход электроэнергии на производство окрасочных работ составляет 38% - 52% от общего расхода электроэнергии на производство автомобиля, из них 7% - 11% расходуется на подготовку поверхности к окрашиванию, 10% - 15% - на электроосаждение, 12% - 18% - на герметизацию и защиту днища, 12% - 18% - на нанесение промежуточной грунтовки, остальное - на нанесение верхнего слоя покрытия.

2.1.1 Подготовка к окрашиванию

Предварительная обработка поверхности проводится водными составами и обсуждается в справочнике НДТ "Процессы обработки поверхностей металлов и пластмасс с использованием электролитических или химических процессов".

2.1.2 Грунтование поверхности методом электроосаждения

В настоящее время метод электроосаждения применяется повсеместно как в Европе, так и в России для нанесения первичного грунтовочного слоя при окрашивании легковых автомобилей. Лакокрасочный материал наносится путем погружения в ванну и обычно содержит около 14% - 22% твердых компонентов, 2% - 6% растворителя, не содержит свинец. Разбавляется материал деминерализованной водой. В качестве пленкообразующего вещества служат латексные полимеры, диспергируемые в уксусной кислоте (ультрафильтрат).

Нанесение покрытий электроосаждением представляет собой процесс, заключающийся в осаждении пленкообразующего материала из водного раствора на окрашиваемую поверхность с помощью постоянного электрического тока. Металлический корпус ванны, в которую помещают окрашиваемое изделие, является одним из электродов, связанных с источником постоянного тока. Противоположным электродом служит окрашиваемое изделие. В зависимости от того, где происходит нанесение ЛКМ - на аноде или катоде, процесс электроосаждения может быть анодным или катодным. При окраске легковых автомобилей преимущественно используется катодное электроосаждение. При нанесении методом электроосаждения достигается высокая равномерность по толщине покрытий, возможность хорошего прокрашивания изделий в труднодоступных местах, на острых кромках и углах.

ЛКМ, который электростатически не осадился на поверхности, удаляется промывкой ультрафильтратом. Используется многократная промывка. Для обеспечения экологической безопасности процесса окрашивания и сокращения объема промывочной воды используются установки ультрафильтрационной очистки рабочего раствора ЛКМ.

Отвержение грунтовочного слоя покрытия проводится при высокой температуре 165°C - 180°C в течение 15-30 мин. Перед сушкой для удаления остатков воды проводят обдув горячим воздухом (100°C).

2.1.3 Защита днища кузова и сварных швов

Нанесение мастики на сварные швы внутри кузова проводят на специальных площадках с применением распылительного оборудования для нанесения высоковязких ЛКМ.

Нанесение противошумной мастики на днище кузова проводят в окрасочных камерах с помощью установок безвоздушного распыления для высоковязких материалов.

ЛКМ представляют собой пластизоли на основе ПХВ и битумные мастики.

2.1.4 Нанесение промежуточной грунтовки

Нанесение промежуточной грунтовки проводят для:

- выравнивания поверхности и подготовки к нанесению внешнего слоя покрытия;

- обеспечения хорошей адгезии и достижения необходимой толщины покрытия;

- защиты от ударов камнями;

- защиты первичного слоя покрытия от действия внешних факторов окружающей среды.

В отечественной практике в качестве промежуточного слоя используется эпоксиэфирная грунтовка, содержащая органические растворители. В зарубежной практике используются также грунтовки на водной основе.

Нанесение грунтовки на внешнюю поверхность проводят обычно электростатическим распылением высокооборотными распылителями. Внутри салона грунтовку наносят ручным пневматическим распылением. Наносятся, как правило, два слоя грунтовки "мокрый по мокрому" с межслойной выдержкой в течение 2-3 мин. Сушку мастики и промежуточной грунтовки проводят в сушильной установке при температуре 130°C - 150°C в течение 20 мин. После охлаждения проводят мокрое шлифование в бескамерных установках с гидрофильтрами, промывку шлифовочной пыли в камерах мойки и сушку от влаги.

2.1.5 Нанесение верхнего (финишного) покрытия

После охлаждения и обеспыливания поверхности проводят нанесение верхнего слоя покрытия в два слоя "мокрый по мокрому". В отечественной практике используются меламиноалкидные ЛКМ, в зарубежной - акриловые и полиэфирные ЛКМ и водоразбавляемые ЛКМ. В отечественной практике для нанесения верхнего слоя покрытия используется метод пневматического распыления, в зарубежной - метод электростатического распыления высокооборотными распылителями с подкраской пневматическим распылением в труднодоступных местах. Сушку покрытия проводят при 130°C - 140°C в течение 35-50 мин.

При окрашивании ЛКМ типа "металлик" сначала наносится базовое покрытие, затем двухслойное лаковое покрытие "мокрый по мокрому". Используются полиакриловые ЛКМ.

На европейских автомобильных заводах для сокращения выбросов ЛОС используют ЛКМ с пониженным содержанием ЛОС, эффективную сухую и мокрую очистку выбрасываемого из окрасочной камеры загрязненного воздуха, термическую очистку воздуха сушильных камер. Для сокращения сточных вод используют противоточные системы промывки и тщательную обработку их на установках по очистке сточных вод. Для снижения выбросов сточных вод из окрасочных камер используют методы окрашивания, дающие минимальные потери ЛКМ и эффективные коагулянты для ванн окрасочных камер. На отечественных автомобильных заводах используется сжигание отходящих из сушильных камер воздуха, загрязненного растворителем.

2.2 Технологический процесс подготовки поверхности и окрашивания грузовых автомобилей и автобусов

Подготовка поверхности к окрашиванию включает в себя очистку, обезжиривание с последующим фосфатированием и пассивацией поверхности. Применяют процессы, используемые для подготовки поверхности к окрашиванию легковых автомобилей. Предварительная обработка поверхности водными составами обсуждается в справочнике НДТ "Процессы обработки поверхностей металлов и пластмасс с использованием электролитических или химических процессов".

Допускается взамен химической обработки применение фосфатирующих грунтовок по очищенной от жировых загрязнений поверхности.

Металлическая поверхность кабин, оперенья и топливных баков должны быть загрунтованы. Внутренняя поверхность кабин, закрываемые обивкой, должны быть загрунтованы. Наружная поверхность кабин, оперенья и топливных баков после должны быть окрашены защитно-декоративными эмалями в два слоя. Допускается окрашивать топливные баки в два слоя без грунтовки или в один слой по грунтовке. Для защиты днища кабин и крыльев от коррозии, истирания и шума используются мастики и пластизоли. Допускается окрашивать поверхности крыльев в два слоя эмалями по грунтовке без применения мастик.

Деревянные детали и узлы платформы окрашиваются эмалями в два слоя без грунтовки или в один слой по грунтовке.

Металлические платформы, сборочные единицы и детали платформ окрашиваются в слои по грунтовке. Допускается окрашивать их в два слоя грунт-эмалевыми составами. Внутренняя поверхность металлических платформ автомобилей-самосвалов окрашиваются в один слой без грунтовки.

Ободья и диски колес в сборе, кольца колес, радиаторы и рессоры, рамы автомобиля, воздушные баллоны, мосты, карданные валы, амортизаторы, детали рулевого управления и другие детали шасси окрашиваются водоразбавляемыми грунтовками или эмалями в один слой. Допускается применение порошковой окраски.

Перечисленные выше детали, кроме деталей радиаторов из цветных металлов, для грузовых автомобилей для Министерства обороны окрашиваются в один слой по грунтовке или в два слоя без грунтовки лакокрасочными материалами с защитными свойствами.

Стальные и чугунные отливки должны быть загрунтованы.

Окрашивание наружной поверхности двигателя проводится в один слой по загрунтованной поверхности. Окрашивание проводят после сборки двигателя. Штампованные детали и детали двигателя также окрашиваются в один слой.

Для грунтования поверхностей используются алкидные грунтовки, водоразбавляемые грунтовки и эмали. Водоразбаляемые грунтовки и эмали разделяются на два типа:

- наносимые электроосаждением;

- наносимые распылением, окунанием или струйным обливом.

Для окрашивания кабин и кузова автобуса используется две системы лакокрасочного покрытия.

Первая система предусматривает нанесение ЛКМ:

- электроосаждением (содержание растворителя - 8% масс.);

- двухслойное финишное покрытие эмалями (содержание растворителя - не менее 45% масс. - 55% масс.).

Вторая система предусматривает нанесение ЛКМ:

- распылением, окунанием, струйным обливом (содержание растворителя - 15% масс.);

- двухслойное финишное покрытие эмалями (содержание растворителя - не менее 45% масс. - 55% масс.).

Допускается система нанесения ЛКМ:

- распылением (содержание растворителя - не менее 55%);

- двухслойное финишное покрытие эмалями (содержание растворителя - не менее 45% масс. - 55% масс.).

Детали шасси, как правило, загрунтовываются водоразбавляемыми материалами: с содержанием растворителей 5% - 10% - методом электроосаждения, с содержанием растворителей 10% - 15% - методом распыления, окунания; порошковыми материалами или грунтовками на растворителях (содержание растворителя - 45% - 55%) - методом ручного распыления из-за различий в размерах и конфигурации изделия. Лакокрасочные материалы наносятся пневматическим или безвоздушным распылением.

Технологические схемы окрашивания кабины приведены в таблице 11.

Таблица 11 - Технологическая схема окрашивания кабины грузового автомобиля

Наименование операции

Оборудование, приспособления для нанесения

водоразбавляемых материалов

органоразбавляемых материалов

1 Предварительное обезжиривание распылением

Ванна распыления

2 Сток

Туннель стока

3 Промывка водой

Ванна распыления

4 Сток

Туннель стока

5 Обезжиривание распылением

Ванна распыления

6 Сток

Туннель стока

7 Промывка водой

Ванна распыления

8 Сток

Туннель стока

9 Фосфатирование

Ванна распыления

10 Сток

Туннель стока

11 Промывка водой

Ванна распыления

12 Пассивация

Ванна распыления

13 Сток

Туннель стока

14 Промывка дем. водой

Ванна распыления

15 Сток

Туннель стока

16 Орошение дем. водой

Ванна распыления

17 Сток

Туннель стока

18 Сушка от влаги

Камера сушильная

24 Пост ОТК

Площадка

25 Окраска электроосаждением

Ванна с системой электродиализа, циркуляцией, фильтром очистки, теплообменником

-

-

-

26 Окраска окунанием

-

Ванна окунания с циркуляцией, теплообменником

-

-

27 Окраска струйным обливом

-

-

Ванна с циркуляцией, теплообменником и контурами облива

-

28 Окраска распылением

-

-

-

Окрасочная камера, пневматический распылитель

29 Предварительная промывка ультрафильтратом

Контуры струйного облива

-

-

-

30 Первая промывка ультрафильтратом

Контуры струйного облива, ванна

-

-

-

31 Вторая промывка ультрафильтратом

Контуры струйного облива, ванна

-

-

-

32 Промывка рециркуляционной дем. водой

Контуры струйного облива

-

-

-

33 Промывка чистой дем. водой

Контуры струйного облива, ванна

-

-

-

34 Отключение электр. шины

Площадка

-

-

-

35 Зона каплепадения

-

Ванна стока

Ванна стока

-

36 Зона растекания

-

Туннель

Туннель

-

37 Термоотверждение покрытия

Сушильная установка

38 Охлаждение до 30°C-40°C

Тамбур с обдувом холодным сжатым воздухом

39 Нанесение покрывной эмали в два слоя "мокрый по мокрому"

Окрасочная камера 2-позиционная, пневматический распылитель

40 Выдержка 5-10 мин

Тамбур с вытяжной вентиляционной установкой

41 Сушка

Камера сушильная

42 Охлаждение до 30°C-40°C

Тамбур с обдувом холодным сжатым воздухом

43 Пост ОТК

Площадка

При окрашивании деталей шасси водоразбавляемыми материалами используется технологическая схема, аналогичная применяемой при окрашивании кабины (поз. 1-38). При окрашивании материалами на растворителях подготовку поверхности производят обезжириванием вручную, затем производят окрашивание грунт-эмалями на эпоксидно-хлорвиниловой основе в два слоя методом безвоздушного или пневматического распыления в окрасочных камерах. Сушку каждого слоя проводят при 60°C-80°C.

При окрашивании автобусов после нанесения первичного слоя лакокрасочного покрытия проводят операции по герметизации швов и защите днища специальными составами. В остальном технология окрашивания существенно не отличается от технологии окрашивания кабин грузового автомобиля. В качестве грунтовки используют эпоксидную или полиуретановую грунтовку, для покрывных слоев - полиуретановые эмали. Порошковое окрашивание применяется исключительно для обработки поверхности поручней салона автобуса.

В таблице 12 показан расход материалов при окрашивании грузовых автомобилей и автобусов [4].

Расход зависит от марки применяемого ЛКМ.

Таблица 12 - Расход материалов

Лакокрасочный материал

Норма расхода, г/м2

Грузовой автомобиль

Автофургон

Автобусы

Электрофорезная грунтовка на водной основе, органических растворителей 5% масс., содержание сухого остатка 14%-18%

128

128

120-135

Грунтовка на основе растворителей, органических растворителей 50%

200

200

180-200

Грунтовка водоразбавляемая, 15% масс. растворителя

200

200

220-260

Эмаль на основе растворителей, органических растворителей 50%-65%-75%

116-122

139-146

90-100

Вода при обработке поверхности используется при:

- подготовке поверхности к окрашиванию;

- электроосаждении;

- очистке вытяжного воздуха окрасочной камеры.

Расход воды при окрашивании грузовых автомобилей по данным [4] составляет 35-80 л/м2.

Данные по потреблению электроэнергии в РФ при производстве грузовых автомобилей и автобусов отсутствуют. По данным [4], расход электроэнергии при использовании природного газа на производство окрасочных работ составляет 0, 7-1 нм3/м2 окрашенной поверхности.

Для снижения уровня загрязнений окружающей среды в Европе используют лакокрасочные материалы:

- водоразбавляемые для электроосаждения (5% растворителя);

- водоразбавляемые грунтовки (8% растворителя), наносимые методом электростатического распыления;

- покрывные материалы с высоким сухим остатком (45% растворителя) и водоразбавляемые материалы (13% растворителя), наносимые пневматическим распылением.

2.3 Технологический процесс подготовки поверхности и окрашивания железнодорожных средств

Технологические процессы получения покрытий железнодорожных транспортных средств можно разделить на два вида: окрашивание новых вагонов и операции технического обслуживания, включающие ремонтное перекрашивание вагонов. Системы лакокрасочных покрытий в обоих случаях одинаковые.

Технологический процесс окрашивания пассажирских и грузовых вагонов включает стадии, перечисленные в таблице 13, ремонтного окрашивания пассажирских вагонов - в таблице 14.

Таблица 13 - Технологический процесс окрашивания грузовых и пассажирских вагонов

Наименование операции

Оборудование, приспособления

1 Присоединение вагона к конвейеру

-

2 Очистка поверхности от снега и льда, нагрев до 15°C

Газовая установка прямого нагрева воздуха

3 Струйная промывка (обезжиривание)

Камера очистки с высоконапорным очистительным оборудованием с подогревом воды, ванна стока

4 Обдув сжатым воздухом

Площадка

5 Сушка от влаги

Камера сушки

6 Маскировка ходовой части и тормозной системы

Площадка

7 Автоматическая дробеструйная обработка

Камера очистки с дробеструйным оборудованием

8 Ручная дробеструйная обработка

Камера очистки с ручным дробеструйным оборудованием

9 Очистка от абразивных материалов

Камера очистки с вентиляционным оборудованием

10 Нанесение первого слоя материала

Камера окрасочная, оборудование ручного безвоздушного распыления

11 Выдержка и растекание лакокрасочного покрытия

Площадка с вентиляционным оборудованием

12 Сушка

Камера сушки

13 Охлаждение

Площадка с вентиляционным оборудованием

14 Нанесение второго слоя материала

Камера окрасочная, оборудование ручного безвоздушного распыления

15 Выдержка и растекание лакокрасочного покрытия

Площадка с вентиляционным оборудованием

16 Сушка

Камера сушки

17 Охлаждение

Площадка с вентиляционным оборудованием

18 Нанесение третьего слоя материала

Камера окрасочная, оборудование ручного безвоздушного распыления

19 Выдержка и растекание лакокрасочного покрытия

Площадка с вентиляционным оборудованием

20 Сушка

Камера сушки

21 Охлаждение

Площадка с вентиляционным оборудованием

22 Нанесение надписей и логотипов

Камера окрасочная, оборудование ручного пневматического распыления

23 Выдержка и растекание лакокрасочного покрытия

Площадка с вентиляционным оборудованием

24 Сушка

Камера сушки

25 Охлаждение, отсоединение от транспортного пути и откатка

Площадка с вентиляционным оборудованием

26 Испытание тормозов, взвешивание, сдача

-

Таблица 14 - Технологический процесс ремонтного окрашивания пассажирских вагонов

Наименование операции

Оборудование, приспособления

Наружная окраска

1 Обмывка кузова вагона снаружи от загрязнений и масложировых отложений

Камера очистки с высоконапорным очистительным оборудованием с подогревом воды, ванна стока

2 Очистка от окислов металла и старых покрытий

Камера очистки с ручным дробеструйным оборудованием

3 Обдувка воздухом

Камера очистки с вентиляционным оборудованием

4 Обезжиривание

Камера очистки

5 Нанесение грунтовки

Камера окрасочная

6 Шпатлевание отдельных углублений и дефектных мест

Площадка с вентиляционным оборудованием

7 Повторное шпатлевание в случае необходимости

Площадка с вентиляционным оборудованием

8 Шлифование зашпатлеванной поверхности и дефектных мест (потеки, наплывы и др.)

Площадка с вентиляционным оборудованием

9 Нанесение выявительного слоя сплошное или местами на зашпатлеванную поверхность

Камера окрасочно-сушильная

10 Выправка отдельных дефектных мест

Камера окрасочно-сушильная

11 Подшлифовка выравненных мест

Камера окрасочно-сушильная

12 Повторное сплошное грунтование

Камера окрасочно-сушильная

13 Обдувка воздухом

Камера окрасочно-сушильная

14 Нанесение 1 внешнего слоя материала

Камера окрасочно-сушильная

15 Сушка первого слоя

Камера окрасочно-сушильная

16 Нанесение 2 внешнего слоя материала

Камера окрасочно-сушильная

17 Сушка

Камера окрасочно-сушильная

18 Нанесение 3 слоя внешнего слоя материала (при использовании водно-дисперсионных материалов)

Камера окрасочно-сушильная

19 Нанесение надписей

Камера окрасочно-сушильная

20 Прокрашивание отдельных мест

Камера окрасочно-сушильная

Внутренняя поверхность

21 Обмывка вагона изнутри (стены, потолки, пол, трубы, мебель, рамы, двери и т. д.)

Камера очистки с высоконапорным очистительным оборудованием с подогревом воды, ванна стока

22 Расчистка разрушившегося покрытия на всех поверхностях

Камера очистки с ручным дробеструйным оборудованием

23 Циклевание деревянных поверхностей

Камера окрасочно-сушильная

24 Шлифование деревянных поверхностей

Камера окрасочно-сушильная

25 Нанесение протравного красителя (морилки) на деревянные поверхности

Камера окрасочно-сушильная

26 Грунтование расчищенных мест на металлических поверхностях

Камера окрасочно-сушильная

27 Лакирование деревянных поверхностей

Камера окрасочно-сушильная

28 Окрашивание металлических, деревянных поверхностей, линолеума

Камера окрасочно-сушильная

Для грунтования и окрашивания поверхности вагонов используются алкидные, алкидно-уретановые, фенольные, эпоксидные, акриловые, акрил-уретановые, полиуретановые, водно-дисперсионные материалы. Деревянные поверхности внутренних помещений окрашиваются алкидными и водно-дисперсионными материалами. Для окраски поверхностей, мебели, дверей из алюминия применяют также порошковое окрашивание. Для окрашивания аккумуляторных ящиков используются эпоксидные и хлорвиниловые ЛКМ. Окрашивание производится в соответствии с отраслевой документацией ВНИИЖТ [30, 31].

Площадь окрашивания вагонов составляет от 240 до 300 м2 и выше.

Расход материалов показан в таблице 15.

Таблица 15 - Расход материалов

Лакокрасочный материал

Норма расхода, г/м2

Грунтовки, содержание растворителей 50%-60%

60-120

Водно-дисперсионные, содержание растворителя 8%

80-100

Шпатлевки, содержание растворителя 25%

2000-4000 (при толщине слоя 1-2 мм)

Эмали, содержание растворителя 50%-60%

100-130

Эмаль, содержание растворителя 60%-70%

140-150

Водно-дисперсионные краски, содержание растворителя 8%

110-130

Лаки, содержание растворителя 70%

100-120

Окрасочные камеры для нанесения ЛКМ на вагоны выбрасывают в атмосферу от 200 тыс.м3/ч загрязненного воздуха. Концентрация ЛОС в выбрасываемом в атмосферу воздухе при грунтовании поверхности может достигать 160-250 мг/м3, при окрашивании алкидными эмалями - 170-330 мг/м3, эпоксидными эмалями - 170-250 мг/м3.

Для снижения уровня загрязнения окружающей среды рекомендуется:

- использование водно-дисперсионных материалов (8% растворителя);

- использование покрывных материалов с высоким сухим остатком (45% растворителя).

- эффективная очистка выбрасываемого воздуха окрасочной камеры;

- термическое окисление выбрасываемого воздуха от сушильных камер.

2.4 Технологический процесс подготовки поверхности и окрашивания сельскохозяйственной техники

Из-за многообразия сельхозтехники по назначению существует многообразие технологических схем окрашивания, общей из которых является:

- подготовка к окрашиванию;

- нанесение и сушка грунтовочного покрытия;

- нанесение не менее двух слоев материалов внешнего слоя и их сушка.

Подготовку поверхности из черных металлов толщиной до 3 мм обрабатывают, как и в автомобильной промышленности, водными составами с получением фосфатных слоев. Но допускается взамен фосфатирования применение фосфатирующих грунтовок, ингибиторов коррозии, модификаторов ржавчины и модификаторов, повышающих пассивирующие свойства ЛКМ.

Из-за сложности конфигурации и больших площадей окрашивания используют практически все методы окрашивания: пневматическое и безвоздушное распыление, электроокраска, струйный облив и окунание. Окрашивание проводят как на конвейерных линиях, включающих окрасочные и сушильные камеры проходного типа, так и в тупиковых окрасочно-сушильных камерах.

Существуют ограничения по сушке покрытий изделий в сборе.

Данные по потреблению материалов, электроэнергии и выбросам загрязняющих веществ отсутствуют из-за многообразия обрабатываемых поверхностей изделий.

В зарубежной практике [44] современными доступными технологиями предусматривается:

- замена обычных ЛКМ на ЛКМ с высоким сухим остатком и на водной основе;

- применение рецептур ЛКМ без вредных загрязнений воздуха;

- минимизация количества ЛОС;

- оптимальная совместимость методов нанесения;

- получение качественных покрытий при меньших затратах.

Например, на линии окраски картофелекопалок на одном из европейских заводов уже с 1995 г. изделия окрашиваются методом окунания с последующим нанесением порошкового ЛКМ. В 2003 г. железофосфатирование заменено на цинкфосфатирование, а грунтование окунанием - на толстослойное (до 45 мкм) катафорезное грунтование. На некоторых заводах линии окраски сельхозмашин аналогичны линиям окраски легкового автомобиля.

Проблема энергосбережения за рубежом решается за счет рациональной загрузки окрасочной линии, использования диагональных вентиляционных систем в окрасочных и сушильных камерах, применения теплообменников для использования регенерированного тепла, например для нагрева ванн подготовки поверхности, регенерации тепла сушильных камер, применения специальных раздвижных ворот для наибольшего сохранения тепла.

В России экономия электроэнергии в основном решается за счет применения энергосберегающих ЛКМ. К таким материалам относятся алкидно-уретановые, алкидно-акриловые, уретановые, акрил-уретановые ЛКМ ускоренной сушки.

Снижение выбросов ЛОС возможно за счет применения материалов с повышенным содержанием сухого остатка, грунт-эмалевых ЛКМ, наносимых в два слоя взамен трехслойного покрытия, порошкового окрашивания. Там, где это возможно, использование электростатического распыления.

Наиболее прогрессивными технологиями окрашивания сельхозтехники являются технологии с катафорезным грунтованием и порошковой окраски.

Применение порошковой технологии при окрашивании сельхозтехники отвечает экологической безопасности производства, позволяет значительно сократить производственные площади под окраску за счет однослойного нанесения, обеспечивает получение долговечного покрытия с высокой износостойкостью и стойкостью к агрессивным средам. Особенно пригодна эта технология для окрашивания почвообрабатывающего и животноводческого оборудования, а также оборудования для производства кормов.

2.5 Технологический процесс подготовки поверхности и окрашивания электродвигателей

Технология обработка поверхности электродвигателей включает обезжиривание поверхности, как правило, ручным способом с использованием органических растворителей.

Многообразие деталей, а также климатических исполнений электродвигателей предполагает использование различных схем окрашивания, которые реализуются на различных окрасочных участках производства с использованием различного набора оборудования, как проходного, так и тупикового вида.

При окраске кожуха электродвигателя и других деталей из стали, станины и других деталей из чугуна сначала проводят грунтование поверхности алкидными и/или фенольными грунтовками, затем проводят окрашивание алкидными, меламиноалкидными и эпоксидными эмалями. При окраске вентилятора и других деталей из алюминия проводят грунтование фенолалкидными грунтовками для цветных металлов, затем проводят окрашивание алкидными, меламиноалкидными и эпоксидными эмалями. После сборки электродвигателя проводят повторное окрашивание эмалями.

Замена ручного обезжиривания на химическую подготовку поверхности к окрашиванию водными составами позволит автоматизировать процесс и сократить выбросы ЛОС.

Применение грунт-эмалевых ЛКМ на алкидно-уретановой и эпоксиднохлорвиниловой основе взамен алкидных, меламиноалкидных и чисто эпоксидных материалов позволит снизить потребление электроэнергии и выбросы ЛОС при производстве покрытий за счет снижения количества слоев наносимого материала и их ускоренной горячей сушки.

Многообразие деталей, модификаций и размеров электродвигателей предполагает проведение технологического процесса окрашивания как на конвейерной линии, так на оборудовании тупикового типа.

Перспективный энергосберегающий технологический процесс окрашивания электродвигателей алкидно-уретановыми ЛКМ представлен в таблицах 16, 17.

Таблица 16 - Окрашивание на конвейерной линии или на оборудовании периодического действия

Наименование операции

Оборудование, приспособления

1 Одновременное обезжиривание и аморфное фосфатирование распылением

Ванна распыления

2 Сток

Туннель стока

3 Одновременное обезжиривание и аморфное фосфатирование распылением

Ванна распыления

3 Промывка питьевой водой

Ванна распыления

4 Сток

Туннель стока

5 Промывка дем. водой распылением

Ванна распыления

6 Сток

Туннель стока

7 Обдув воздухом

-

8 Сушка от влаги

Камера сушильная

9 Охлаждение холодным воздухом

Тамбур с обдувом холодным сжатым воздухом

10 Пост ОТК

Площадка

11 Нанесение грунтовочного покрытия методом ручного безвоздушного или пневматического распыления

Камера окрасочная, установка нанесения распылением

12 Выдержка перед горячей сушкой

Тамбур с вытяжной вентиляционной установкой

13 Сушка

Сушильная установка

14 Нанесение эмали методом ручного безвоздушного или пневматического распыления

Камера окрасочная, установка нанесения распылением

15 Выдержка перед горячей сушкой

Тамбур с вытяжной вентиляционной установкой

16 Сушка

Сушильная камера

17 Охлаждение холодным воздухом

Тамбур с обдувом холодным сжатым воздухом

Таблица 17 - Окрашивание изделий в сборе на оборудовании тупикового типа

Наименование операции

Оборудование, приспособления

1 Обезжиривание растворителем вручную

Камера обезжиривания

2 Сушка

Тамбур с вытяжной вентиляционной установкой

3 Нанесение эмали методом ручного пневматического распыления

Камера окрасочная, оборудование для нанесения распылением

4 Выдержка перед горячей сушкой

Камера окрасочная

5 Сушка

Камера сушильная

Применение алкидно-уретановых ЛКМ позволяет ускорить процесс сушки лакокрасочного покрытия, унифицировать процесс окраски электродвигателя и сократить площади, занимаемые окрасочным производством.

2.6 Технологический процесс подготовки поверхности и окрашивания станков, кузнечно-прессовых и литейных машин

Очистку поверхностей литых деталей проводят дробеметно-дробеструйным способом. Обезжиривание крупногабаритных изделий сложной конфигурации, а также сборочных единиц, с поверхности которых трудно удалить остатки водных обезжиривающих составов, проводят органическими растворителями (уайт-спирит, нефрас 150-200 и др.). Обезжиривание остальных поверхностей проводят водными щелочными составами или эмульсиями.

Современный процесс окраски на конвейерных линиях осуществляется на станкостроительных заводах в два этапа:

- окраска чугунных деталей станков до механической обработки;

- окраска собранных станков.

Чугунные детали поступают на станкостроительные заводы с нанесенным слоем алкидной грунтовки. Детали непрерывно перемещаются конвейером в агрегат для щелочного струйного обезжиривания, где с поверхности удаляются масляные, жировые и другие загрязнения. Струйная очистка осуществляется в щелочном растворе кальцинированной соды с температурой 80°C - 90°C под давлением 0, 2-0, 25 МПа.

После сушки чугунные детали окрашиваются эмалями. При необходимости проводят шпатлевание нитроцеллюлозной шпатлевкой. После сушки проводят мокрое шлифование зашпатлеванной поверхности с применением уайт-спирита, который незначительно размягчает нитрошпатлевку и улучшает качество шлифования. После шлифования наружную поверхность детали вытирают насухо поролоновой губкой и подают деталь в окрасочную камеру для окраски эмалью.

Собранные станки сначала обезжиривают вручную уайт-спиритом. После обезжиривания и сушки шлифуют поврежденные места, которые образовались при сборке станка. Если при шлифовке оголяется металл, то на это место наносят акриловую быстросохнущую грунтовку. При необходимости проводят шпатлевание и шлифование поверхности. Затем изделия в сборе окрашивают двумя слоями эмали с сушкой каждого слоя. Метод окрашивания - безвоздушное или пневматическое распыление.

В таблице 18 приведены применяемые при окрашивании материалы и растворители.

Таблица 18 - Применяемые ЛКМ и растворители

Окрашиваемые поверхности, условия эксплуатации, определяющие выбор ЛКМ

Тип ЛКМ

Растворители

Содержание растворителей

Наружные поверхности станков и оборудования при периодическом воздействии минеральных масел. Внутренние поверхности станков и оборудования при постоянном воздействии минеральных масел

Маслостойкие нитроцеллюлозные

Бутилацетат, спирт бутиловый и этиловый, толуол, этилацетат

60-71

Поверхности деревообрабатывающего, кузнечно-прессового и литейного оборудования, работающего на открытом воздухе

Нитроцеллюлозные

Толуол, спирт изобутиловый, этиловый, бутиловый, ксилол

60-71

Алкидные

Уайт-спирит, сольвент

40-50

Хлорвиниловые

Ацетон, толуол, ксилол, бутилацетат, этилацетат

67-73

Отдельные поверхности станков и оборудования, подвергаемые периодическому воздействию стружки, абразива и минеральных масел

Меламиноалкидные

Ксилол, бутиловый спирт, сольвент, этилцеллозольв, бутилацетат

43-53

Наружные и внутренние поверхности электроэрозионных, электрохимических и других станков, подвергаемые длительному воздействию щелочных эмульсий, электролитов и раствора триэтаноламинов

Эпоксидные

Ксилол, этилцеллозольв, толуол, бутилацетат

40-60

Внутренние поверхности резервуаров, подвергаемых постоянному воздействию минеральных масел

Поливинилбутиральные

Смесевые P-7, Р-60

37-43

Алкидные

Ксилол, сольвент, уайт-спирит

38-47

Внутренние поверхности гидрорезервуаров

Поливинилбутиральные

Смесевые P-7, Р-60

37-43

Отдельные поверхности оборудования, эксплуатируемого при повышенных температурах

Алкидные

Ксилол, сольвент

48-55

Кремнийорганические

Ксилол, толуол

82 (в основе)

Данные по расходу материалов и электроэнергии отсутствуют.

2.7 Технологический процесс подготовки поверхности и окрашивания механического оборудования и специальных стальных конструкций гидротехнических сооружений

Подготовка к окрашиванию состоит из следующих основных операций:

- устранение дефектов поверхности;

- удаление масляных и жировых загрязнений;

- удаление прокатной окалины и продуктов коррозии;

- удаление прочих загрязнений (солей, пыли, остатков абразива и т.п.).

Для удаления жировых загрязнений используется обезжиривание как органическими растворителями, так и водными моющими растворами. Для изделий, эксплуатируемых в жестких и особо жестких условиях, широко применяют фосфатирование.

Для удаления окалины и продуктов коррозии используется также травление окунанием, нанесением или распылением травильными растворами. Травление растворами ортофосфорной кислоты является наиболее рекомендуемым процессом. Образующаяся в процессе обработки поверхности металла пленка фосфата железа способствует лучшей адгезии и коррозионной стойкости лакокрасочного покрытия.

В заводских условиях наиболее часто используют дробеметный или пескоструйный способ очистки для удаления грязи и окалины.

Допускается также применение грунтовок - модификаторов ржавчины, которые наносятся на конструкции, с поверхности которых не удалены полностью продукты коррозии, а также окалина.

В технологии окрашивания механического оборудования и специальных стальных конструкций гидротехнических сооружений грунтование проводят в заводских условиях, окрашивание - после монтажа изделия на месте эксплуатации. На заводах грунтовка наносится тонкой пленкой (20-30 мкм) на подготовленную абразивным способом сталь, чтобы обеспечить временную защиту от коррозии на время механической обработки, транспортировки, монтажа и хранения стальных конструкций. На заводскую грунтовку затем наносится окончательная система покрытий, которая, как правило, включает еще один дополнительный грунтовочный слой.

В качестве заводской грунтовки используют быстросохнущие материалы с высокими механическими свойствами, позволяющими проводить сварочные работы: алкидные, поливинилбутиральные, эпоксидные, цинкнаполненные эпоксидные или силикатные.

В таблице 19 приведены данные по совместимости заводских грунтовок с грунтовками, наносимыми после монтажа конструкции.

Таблица 19 - Совместимость ЛКМ с заводскими грунтовками

Заводская грунтовка

Совместимость с заводской грунтовкой

Тип

Содержание ЛОС

Алкидные

Хлоркаучуковые

Виниловые

Акриловые

Эпоксидные

Полиуретановые

Цинксиликатные

Битумные

Алкидные

40-45

+

-

-

-

-

-

-

+

Поливинилбутиральные

75-80

+

+

+

+

-

-

-

+

Эпоксидные

55-58

-

+

+

+

+

+

-

+

Эпоксидные цинкнаполненные

10-15

-

+

+

+

+

+

-

+

Силикатные цинкнаполненные

10-15

-

+

+

+

+

+

+

+

ЛКМ наносятся ручным, безвоздушным или пневматическим распылением.

В таблице 20 приведено содержание растворителей в ЛКМ, применяемых для окрашивания металлоконструкций.

Таблица 20 - Содержание растворителей

Тип пленкообразующего вещества ЛКМ

Содержание растворителя, %

Винилово-эпоксидные

55-62

Этилсиликатные цинкнаполненные

88-90

Эпоксиэфирные

36-42

Эпоксиэфирные цинкнаполненные

21-27

Эпоксидно-уретановые

44-63

Эпоксидные

20-28

Эпоксидные цинкнаполненные

10-15

Эпоксидные фосфатирующие

47-57

Поливинилбутиральные

73-75

Кремнийорганические

70-85

Кремнийорганические цинкнаполненные

20-45

Уретановые

60-61

Уретановые цинкнаполненные

12-18

Фторуретановые

41-58

Винилхлоридные

67-73

Поливинилхлоридные

70-77

Фенолформальдегидные

39-40

Данные по расходу материалов, растворителей и электроэнергии отсутствуют.

Снижение выбросов ЛОС возможно при применении толстослойных грунт-эмалевых покрытий, материалов с высоким сухим остатком, двухкомпонентных, не содержащих растворителя материалов.

2.8 Технологический процесс подготовки поверхности и окрашивания рулонного металлопроката (койл-коутинг)

Технология окрашивания рулонного металлопроката независимо от типа применяемой подложки (оцинкованная, холоднокатаная сталь, алюминий и его сплавы) и типа применяемого ЛКМ включает этапы:

- размотка металлической ленты;

- предварительная обработка поверхности;

- сушка;

- покрытие обратной стороны металлической поверхности грунтовкой и эмалью;

- сушка;

- нанесение эмали на лицевую и обратную сторону ленты;

- сушка;

- сматывание металлической ленты.

Скорость окрашивания ленты варьируется от 5 до 150 м/мин, длина окрасочной линии - от 80 до 250 м.

Экономические преимущества этого метода обработки поверхности:

- низкий расход ЛКМ и растворителя вследствие применения эмалей с высоким содержанием сухого вещества;

- высокая производительность окрасочной линии;

- сокращение производственных площадей и энергозатрат;

- исключение потерь ЛКМ и растворителей по сравнению с окрашиванием распылением.

Технологические преимущества:

- одновременное нанесение слоя ЛКМ с двух сторон;

- равномерная толщина покрытия на всей площади листа;

- улучшенные защитные свойства покрытия;

- возможность полной автоматизации технологических стадий;

- высокое качество окрашенных покрытий.

Экологические преимущества:

- испаренный растворитель на действующих предприятиях РФ дожигается до углекислоты, а выделенное тепло возвращается обратно в сушильную камеру;

- нет необходимости дополнительно окрашивать готовое изделие после его изготовления или монтажа.

При подготовке к окрашиванию проводят двойное обезжиривание поверхности листа в специальных ваннах с применением вращающихся щеток с последующей двойной промывкой чистой водой распылением форсунками. Затем проводят пассивацию поверхности листа специальными хроматирующими растворами с последующей сушкой горячим воздухом.

Нанесение грунтовки и эмали проводят валковым методом (окрасочными валками). Сушка осуществляется в сушильных печах при заданной температуре. После сушки проводят охлаждение либо воздушное, либо с использованием закрытой водяной системы охлаждения.

В таблице 21 приведено использование ЛКМ с органическими растворителями для окрашивания методом "койл-коутинг".

Таблица 21 - Некоторые типичные органические покрытия, используемые в промышленности [4]

Покрытие

Толщина сухой пленки, мкм

Тип смолы

Концентрация растворителя, %

Тип растворителя

Температура сушки, °C

Грунтовки

4-9

Эпоксидно-уретановые

Эпоксидно-меламиновые

Полиэфирно-меламиновые

Полиуретановые

Акриловые

50-70

Высококипящие ароматические спирты

Гликолевые эфиры

Высококипящие эфиры

210-230

Грунтовки с высоким сухим остатком

12-25

Полиэфирно-меламиновые

Полиуретановые

40-50

Высококипящие ароматические спирты

Гликолевые эфиры

Высококипящие эфиры

210-230

Покрытия для обратной стороны

4-15

Полиэфирно-меламиновые

Эпоксидно-меламиновые

Эпоксидно-фенольные

Меламиноалкидные

50-70

Высококипящие ароматические спирты

Гликолевые эфиры

180-250

Покрывные полиэфирные

18-25

Насыщенные полиэфирные, сшитые меламиноформальдегидными смолами

35-55

Высококипящие ароматические спирты

Гликолевые эфиры

Высококипящие эфиры и эфиры

210-230

Силиконмодифицированные полиэфиры

18-25

Полиэфирные смолы, модифицированные силиконом

45-55

Высококипящие ароматические спирты

Гликолевые эфиры

Высококипящие эфиры

210-230

Полиуретаны

20-30

Насыщенные полиэфиры, сшитые уретаном

30-50

Высококипящие ароматические спирты

Гликолевые эфиры

Высококипящие эфиры

220-240

PVDF

20-25

Поливинилиденфторидные с акриловыми полимерами

40-65

Высококипящие ароматические спирты

Гликолевые эфиры

Высококипящие кетоны

240-260

ПХВ-пластизоли

100-200

Поливинилхлоридные пластизоли

Менее 10

Высококипящие эфиры и алифатические углеводороды

190-210

Водорастворимые, включая грунтовки и покрытия для обратной стороны

10-25

Акрил-меламиновые

5-15

Высококипящие эфиры

Гликолевые эфиры

220-230

Антипригарные

12-15

Полиэфирносульфоновые

Политетрафторэтилен

65-80

N-метилпиралидон

Бутиралактон

Высококипящие ароматические спирты

350-370

Ламинатные пленки

15-120

Поливинилхлорид,

ПХВ

Полиэтилентерафталат

Акриловые

Полиуретановые

0

Нет в пленке, но используются в грунтовках-адгезивах

180-230

Порошковые покрытия

35-100

Полиэфирэпоксидные

Полиуретановые

0

200-250

В таблице 22 приведены европейские данные по использованию ЛКМ в 1993 и 2002 гг.

Таблица 22 - Потребление органических покрытий [4]

Тип покрытия

Доля, % 1993 г.

2002 г.

Грунтовки

16, 5

20

Покрытия обратной стороны

13, 2

16, 6

Покрывные материалы:

Полиэфирные

36, 1

39

Полиэфирные, модифицированные силиконом

3, 4

0, 2

Полиуретановые

Неизвестно

6, 2

Поливинилиденфторидные

2, 7

2, 2

ПХВ-пластизоли

19, 9

14, 1

Водорастворимые

0, 4

0, 2

Ламинатные пленки

6

6

Порошковые

Неизвестно

0, 5

Акриловые на растворителях

0, 3

0, 002

Другие

7, 5

1

Итого:

95 000 т/г

158 000 т/г

Источником загрязнения атмосферы растворителями являются следующие стадии: нанесение покрытий (8%), сушка (90%) и охлаждение (2%) [4].

Для снижения выбросов ЛОС применяют термическую очистку выбрасываемого воздуха.

2.9 Технологический процесс подготовки поверхности и окрашивания судов

Подготовку поверхности к окрашиванию на судостроительных заводах проводят с помощью механического, дробеструйного, гидроструйного или струйно-абразивного оборудования. При ремонте судовых стальных конструкций, когда продукты коррозии с поверхности не удается полностью удалить механизированными средствами очистки, допускается применение модификаторов ржавчины. Для поверхностей надводного борта, надстроек, металлических палуб, грузовых трюмов используются эпоксидные модификаторы ржавчины. В отдельных случаях для удаления старых ЛКМ применяются смывки.

В таблице 23 приведены характеристики ЛКМ для грунтования поверхности судов.

Таблица 23 - Грунтовки

Тип поверхности

Тип ЛКМ

Растворители

Содержание растворителя

Металлические поверхности

Поливинилацетатные

Ксилол, толуол, смесевые РФГ, 648, P-6

78-80

Межоперационное хранение металлических поверхностей

Поливинилацетатные

Смесевые РФГ, 648, P-6

73-75

Эпоксидные

Ацетон, толуол, ксилол

47-57

Черные металлы

Фенолформальдегидные

Ксилол, сольвент

36-42

Цветные металлы и их сплавы, деревянные поверхности

Фенолформальдегидные

Ксилол, сольвент

37-45

Металлические поверхности наружной надводной части корпуса, внутренние помещения

Эпоксиэфирные

Ксилол, смесевые РC-2, 646, РКБ

38-44

Подводная часть, надводный борт, цистерны питьевой воды

Этилсиликатные

Смесевые 646, 647, P-6, РФГ

45-50

По ржавчине

Эпоксидные

Ацетон, ксилол, этилцеллозольв

32-38

При судоремонте по ржавчине

Водно-дисперсионные акриловые

Вода

50-55

Корпусные конструкции

Водно-дисперсионные каучуковые

Вода

52

В таблице 24 приведены ЛКМ, применяемые для окрашивания подводной части судна и района ПВЛ.

Таблица 24 - Лакокрасочные материалы для окрашивания подводной части судна и района ПВЛ

Тип поверхности

Тип ЛКМ

Растворители

Содержание растворителя

Подводная часть ледоколов и судов ледового плавания

Эпоксидные

Толуол, ацетон

4-12

Подводная и надводная часть корпусов судов неограниченного района плавания, включая суда ледового плавания

Эпоксивиниловые

Ацетон, сольвент, смесевой P-4

55-60

Виниловый сополимер, модифицированный сланцевыми смолами

Толуол, ксилол, сольвент, ацетон

52-62

Сополимерополивинилхлоридные

Ацетон, смесевой P-4

55-60

Подводная и надводная части корпусов судов неограниченного района плавания, включая суда ледового плавания, морских контейнеров, буровых установок

Эпоксидные

Толуол, ксилол, ацетон

23-29

Противообрастающие покрытия

Виниловый полимер, модифицированный эпоксидной смолой

Сольвент, ксилол, P-4

21-25

Масляно-, алкидно-стирольные самополирующего типа

Ксилол, толуол, сольвент

35-40

Сополимерополивинилхлоридные

Сольвент, ацетон

20-25

Канифольные, модифицированные эпоксидной смолой с биоцидными добавками

Сольвент, ксилол

12-18

В таблице 25 приведены ЛКМ, применяемые для окрашивания наружных надводных поверхностей.

Таблица 25 - ЛКМ для окрашивания надводных поверхностей

Тип ЛКМ

Растворители

Содержание растворителя

Алкидные

Уайт-спирит, ксилол

40-60

Двухкомпонентные эпоксивиниловые

Ацетон, ксилол, толуол

56-61

Эпоксиэфирные

Этилцеллозольв, ксилол

39-40

Эпоксидные

Ксилол, толуол, ацетон

23-29

Толщина покрытия подводной части на корпусе судов, включая противообрастающее, составляет от 500 до 1000 мкм.

В таблице 26 приведены ЛКМ, применяемые для окрашивания открытых палуб. Покрытия должны быть износостойкими и обладать противоскользящими свойствами. Для придания палубным покрытиям нескользящих свойств в некоторых случаях вводят противоскользящие добавки, такие как песок или электрокорунд.

Таблица 26 - ЛКМ для открытых палуб

Тип ЛКМ

Растворители

Содержание растворителя

Алкидные

Уайт-спирит, ксилол

31-47

Эпоксиэфирные

Ксилол, сольвент

39-43

Эпоксидные модификаторы ржавчины

Ксилол, толуол, ацетон

32-38

Эпоксивиниловые

Ксилол, толуол, ацетон

55-30

В таблице 27 приведены ЛКМ, применяемые для окрашивания внутренних помещений, в таблице 28 - внутренних поверхностей вспомогательного оборудования, декоративной отделки лаком и материалы, применяемые в качестве шпатлевки для выравнивания неровностей деревянной и металлической поверхности.

Таблица 27 - ЛКМ, применяемые для окрашивания внутренних помещений

Тип ЛКМ

Растворители

Содержание растворителя

Алкидные

Уайт-спирит, ксилол

31-47

Эпоксидные водно-дисперсионные

Вода

38-45

Акриловые водно-дисперсионные

Вода

45-49

Таблица 28 - ЛКМ для окрашивания внутренних поверхностей

Тип оборудования

Тип ЛКМ

Растворители

Содержание растворителя

Цистерны питьевой воды

Кремнийорганические

Этиловый спирт

28-33

Уретановые

Бутилацетат

28-32

Этилсиликатные

Смесевые 646, 647, P-6, РФГ

45-50

Эпоксидные

Ацетон, этиловый спирт

5-6

Трюмы для хранения охлажденной рыбы и бункера приема рыбы

Эпоксидные

Ацетон, этиловый спирт

5-8

Эпоксидно-хлорвиниловые

Ацетон, этиловый спирт

4-5

Цистерны морской воды (балластные)

Эпоксидные

Ацетон, этиловый спирт

4-5

Эпоксидные

Смесевые 646, P-4

24-28

Этилсиликатные

Смесевые 646, 647, P-6, РФГ

45-50

Цистерны питательной и котельной воды

Эпоксидные

Этиловый спирт, ацетон

5-7

Цистерны масляные

Фенол-алкидные

Этиловый спирт

65-70

Цистерны расширительные, подвергающиеся воздействию горячей воды и пара

Фенол-алкидные

Этиловый спирт

65-70

Поверхности, подвергающиеся воздействию высоких температур

Пентафталевые

Смесевой РC-2

30

Глифталевые

Ксилол, уайт-спирит

15

Кремнийорганические

Ксилол, толуол

6

Деревянные поверхности

Масляно-стирольные

Ксилол, скипидар

59-63

Мочевиноформальдегидные

Смесевой РКБ-2

50-54

Чугунные и стальные конструкции

Каменноугольные

Сольвент

Нет данных

Аккумуляторы и их детали при воздействии серной кислоты

Битумные

Уайт-спирит, скипидар, сольвент

57

Немаслостойкая вулканизированная резина

Нитрильные

Смесь бензина и этилацетона

Нет данных

Декоративная отделка лаком внутри помещения деревянных и металлических поверхностей

Пентафталевые

Сольвент, ксилол, скипидар

49-51

Глифталевые

Сольвент, ксилол, скипидар

49-53

Выравнивание и исправление поверхности шпатлеванием

Пентафталевые

Уайт-спирит, скипидар, сольвент

25

Эпоксидные

Смесевые P-4, P-5, Р-5А

10

Данные по расходу материалов и электроэнергии отсутствуют.

Процессы окраски судов, как правило, проводят на открытом воздухе, в сухих доках, в открытых ангарах или на набережных. Образующиеся в результате окраски загрязняющие вещества выбрасываются в окружающую среду. В зависимости от погодных условий загрязняющие вещества могут распространяться на несколько километров.

При строительстве новых судов для уменьшения загрязнения окружающей среды окрасочные работы проводят в закрытых помещениях, снабженных вытяжной вентиляцией с фильтрами от пыли.

Уменьшить выбросы пыли на открытом воздухе возможно путем использования мобильных устройств для очистки воздуха, закрытия места проведения окрасочных работ брезентом.

В судостроении для нанесения лакокрасочных покрытий используется в основном метод безвоздушного распыления, нанесение кистью и валиком. С целью защиты окружающей среды альтернативным методом является метод горячего безвоздушного распыления материалов. Однако ассортимент ЛКМ для горячего распыления незначителен.

При окрашивании в помещениях, снабженных вытяжными вентиляционными устройствами, эффективно для очистки воздуха от растворителей использовать фильтры из активированного угля.

Отходы производства (органические растворители, красочный шлам, загрязненные контейнеры, кисти, валики, загрязненные фильтры, остатки масел и др.) подлежат утилизации путем захоронения.

С целью защиты окружающей среды наиболее перспективны технологии с применением материалов с высоким сухим остатком и материалов на водной основе. Однако имеются ограничения по применению водоразбавляемых материалов в зимний период. Водоразбавляемые материалы применяют в основном для окрашивания интерьеров судов. Для внешней окраски они не нашли применение.

2.10 Технологический процесс подготовки поверхности и окрашивания самолетов

Перечень материалов и растворителей для авиации приведен в таблице 29.

Таблица 29 - ЛКМ для авиации

Тип материала

Пленкообразователь

Растворитель

Содержание растворителя, %

Антикоррозионная грунтовка

Акриловый

648, Р-5А

75-84

Глифталевый

РC-2, 649

40-56

Промежуточная грунтовка

Акриловый

Ксилол, толуол

52-58

Эпоксидный

Р-5А, 646, Р-189

31-52

Эмаль внешнего слоя

Эпоксидный

Р-5А

39-66

Алкидно-акриловый

Ксилол, бутанол, толуол, ацетон

62-68

Уретановый

Р-4А, Р-189

36-61

Поливинилбутиральный

P-6

86-92

Фторопластовый

Бутилацетат

80-83

Хлорвиниловый

P-4, Р-4А, Р-5А

68-73

Акриловый

Р-5А

42-68

Фторуретановый

Нет данных

Эмаль термостойкая

Кремнийорганический

Р-5А

40-81

Глифталевый

Ксилол, уайт-спирит

Лак

Акриловый

Р-5А

80-86

Алкидно-акриловый

Р-5А

68-76

Фторопластовый

Нет данных

88-92

Хлорвиниловый

P-4, Р-4А

80-84

Лак термостойкий

Кремнийорганический

Ксилол, толуол, сольвент

42-83

Лак для тканей

Нитроцеллюлозный

645

91

Отечественные ЛКМ наносятся кистью, валиком, пневматическим и безвоздушным распылением. За рубежом наиболее часто используется метод электростатического распыления.

Подготовку поверхности перед окрашиванием проводят либо щелочным обезжириванием, либо ручным обезжириванием органическими растворителями.

В связи с высокими требованиями по коррозионной защите как в РФ, так и за рубежом применяют грунтовки, содержащие хромат стронция или цинка, несмотря на высокое содержание в них растворителей.

Детали самолетов частично окрашиваются перед монтажом. Как правило, детали загрунтовывают и окрашивают одним слоем покрывной эмали. Площадь поверхности деталей примерно в четыре раза больше, чем внешняя поверхность самолета.

На внешнюю поверхность, окрашенную антикоррозионной грунтовкой, наносят два слоя промежуточной грунтовки, затем окрашивают двумя слоями эмали. При применении алкидно-акриловых, акриловых и хлорвиниловых ЛКМ в качестве материала внешнего слоя дополнительно окрашивают соответствующими лаками.

Для защиты дверей, ворот, колодцев колес, зоны хранения грузов дополнительно защищают воскообразными составами.

При техническом обслуживании самолета старое ЛКП с внешней поверхности удаляют и проводят местное химическое оксидирование поверхности. При окрашивании используют двухслойное покрытие эпоксидной грунтовки с последующим нанесением эпоксидной или уретановой эмали.

Нанесение ЛКП на внешнюю поверхность самолета занимает до восьми дней. Наибольшее количество ЛКМ расходуется на окрашивание отдельных деталей.

В таблицах 30 и 31 приведены данные по расходу материалов для окрашивания самолета на 150 пассажирских мест.

Таблица 30 - Обрабатываемая поверхность

Окрашиваемая поверхность

Площадь поверхности

Количество слоев

Детали

3600

1-2

Внешняя поверхность

1200

2-4

Внутренняя поверхность

500

2

Защита заклепок

10 000 (погонные метры)

1-2

Таблица 31 - Расход ЛКМ

Лакокрасочный слой или стадия процесса

Материалы

Подготовка поверхности

200 л растворителя на 600 м2 (30% изобутилового спирта и 70% бутилацетата)

Антикоррозионная грунтовка

70 кг жидкого ЛКМ, потери 20%

Промежуточная грунтовка

100 кг жидкого ЛКМ, потери 20%

Эмаль внешнего слоя

200 кг жидкого ЛКМ

В таблице 32 приведены данные по выбросу ЛОС при окрашивании площади 2780 м2 во время технического обслуживания самолета.

Таблица 32 - Выбросы органических растворителей при техническом обслуживании площадью окрашивания 2780 м2

Процесс

Материал

Расход материала, кг

Содержание растворителя, %

Выбросы ЛОС, кг

Химическая очистка

Водные растворы

3000

-

Нет ЛОС

Грунтование антикоррозионной грунтовкой

Поливилбутираль, содержащий хроматы

240

76

182

Грунтовки, содержащие хроматы

450

67

361

Грунтовки, не содержащие хроматы

450

71

319

Очистка

Бутилацетат, бутиловый спирт

200

100

200

Верхнее покрытие

С высоким сухим остатком

1200

43

516

На основе растворителей

1300

63

793

Лак

На основе растворителя

1200

65

780

В таблице 33 приведены сравнительные данные отечественных и зарубежных технологий окрашивания по содержанию органических растворителей.

Таблица 33 - Содержание растворителей

Наименование ЛКМ

Содержание растворителя

Отечественные

Зарубежные

Антикоррозионные грунтовки, содержащие хроматы:

поливинилбутиральные

-

70-90

акриловые

75-84

-

эпоксидные

-

70-90

полиуретановые

-

70-90

Грунтовки, содержащие 10% - 12% хроматов

40-56

50-67

Грунтовки безхроматные

52-66

71

Материалы внешнего слоя

60-80

55-65

Лаки

80-90

65

Недостатками отечественных технологий являются:

- отсутствие материалов с высоким сухим остатком;

- невозможность нанесения ЛКМ методом электростатического распыления.

При проведении окрасочных работ обычно не применяется оборудование для очистки выбрасываемого воздуха из-за большого объема (до 450 000 м3/ч) и низкой концентрации ЛОС в выбрасываемом воздухе.

В зарубежной практике для защиты окружающей среды от загрязнений применяют:

- ЛКМ с высоким сухим остатком с содержанием растворителя не более 30% - 43% (выбросы ЛОС могут быть снижены на 30%) [4];

- замену грунтовки, содержащей 6-валентный хром, на безхроматную грунтовку с такими же высокими антикоррозионными свойствами;

- автоматизацию окрасочного производства, позволяющую снизить объем выбрасываемого воздуха;

- использование системы Вентури в гидрофильтрах взамен каскадных гидрофильтров.

2.11 Технологический процесс подготовки поверхности и окрашивания оборудования и металлоконструкций нефтегазовой промышленности

2.11.1 Технологический процесс подготовки поверхности резервуаров

При окрашивании наружных поверхностей резервуаров подготовку поверхности к окрашиванию проводят двумя способами.

При окрашивании резервуаров без вывода их из эксплуатации проводят гидроабразивную обработку с последующей промывкой водой для удаления абразива и обдувом горячим воздухом для удаления влаги и осушки поверхности.

Для реконструируемых и вновь вводимых резервуаров проводят абразивную обработку с удалением абразива и обдувом воздухом для удаления пыли. При наличии видимых следов масла перед очисткой удаляют жировые загрязнения волосяной щеткой, смоченной уайт-спиритом. После обезжиривания поверхность осушивают до полного удаления паров растворителя.

Очистку сварных швов и труднодоступных мест осуществляют ручными механизированными щетками или другими инструментами.

При очистке внутренней поверхности резервуаров проводят частичное обезжиривание (при необходимости), абразивную обработку и обеспыливание с помощью вакуумной системы отсоса пыли.

При окрашивании внутренней и наружной поверхности тонкопленочными покрытиями используются высоковязкие эпоксидные ЛКМ, наносимые в 1-2 слоя суммарной толщиной до 500 мкм.

При использовании однокомпонентных полиуретановых ЛКМ сначала наносятся 2 слоя цинксодержащей грунтовки, затем 2 слоя покрывного материала. Суммарная толщина покрытия также не менее 500 мкм.

ЛКМ наносятся методом безвоздушного распыления. Труднодоступные участки, кромки, углы, сварные швы предварительно окрашиваются кистью или шпателем. Каждый последующий слой наносится после отверждения предыдущего.

При окрашивании внутренней поверхности резервуаров с усилением днища и первого пояса стекловолокном сначала проводят нанесение 1-2 слоев тонкопленочного эпоксидного высоковязкого ЛКМ суммарной толщиной до 500 мкм на крышу, внутреннюю обвязку резервуаров и на боковую поверхность, за исключением нижнего пояса, и проводят отверждение покрытия. Затем проводят нанесение толстослойного эпоксидного покрытия, усиленного стекловолокном, суммарной толщиной 2-2, 6 мм на нижний пояс резервуара и днище [45].

Технологический процесс окрашивания включает следующие стадии:

- нанесение грунтовочного слоя, в случае если интервал между подготовкой поверхности и нанесением ЛКМ может превысить допустимый интервал;

- заделка неровностей, выравнивание соединений, сглаживание сварных швов при помощи шпатлевки и мест "стенка - днище" при помощи наполнителя (нанесение вручную);

- нанесение (приклеивание) слоя мата из рубленого стекловолокна 300 г/м2;

- нанесение эпоксидной краски при помощи валика или безвоздушным распылением;

- прикатывание поверхности "игольчатым" валиком для удаления остатков воздуха;

- отверждение слоя покрытия.

Затем в такой же последовательности наносится второй слой.

При нанесении третьего слоя ЛКМ используется стеклопрокладка 30 г/м2.

После шлифования поверхности для удаления выступающих частиц стекловолокна наносится покрывной слой ЛКМ и проводится его отверждение.

Используют только ЛКМ и системы покрытий, разрешенные ОАО "АК "Транснефть" и прошедшие аттестацию в ОАО ВНИИСТ.

2.11.2 Технологический процесс подготовки поверхности и окрашивания технологических сооружений и оборудования газовой промышленности

Для противокоррозионной защиты наружных металлических поверхностей используют системы покрытий:

- эпоксидный грунт (2 слоя) + полиуретановая эмаль (1 слой);

- эпоксидный грунт (1 слой) + полиуретановая эмаль (2 слоя);

- цинкнаполненная грунтовка (1 слой) + эпоксидная грунтовка (1 слой) + полиуретановая эмаль (1 слой);

- цинкнаполненная грунтовка (1 слой) + полиуретановая эмаль (2 слоя);

- полисилоксановая грунтовка (1 слой) + полисилоксановая эмаль (2 слоя);

- полиуретановый грунт (1 слой) + полиуретановая эмаль (2 слоя);

- эпоксидно-каучуковый грунт (1 слой) + полиуретановая эмаль (2 слоя);

- алкидная грунтовка (1 слой) + алкидный быстроотверждаемый материал (2 слоя);

- двухкомпонентная грунт-эмаль (2 слоя);

- двухкомпонентная эпоксидная грунтовка (1 слой) + двухкомпонентная полиуретан-акриловая эмаль (2 слоя);

- двухкомпонентная эпоксидная грунтовка (1 слой) + двухкомпонентная грунт-эмаль (1 слой) + двухкомпонентная акрил-уретановая эмаль (1 слой);

- эпоксидная цинкфосфатная грунтовка (1 слой) + эпоксидный состав (1 слой) + полиуретановая эмаль (1 слой);

- грунт-эмаль на основе винилового сополимера (3 слоя);

- силикон-акриловая эмаль (2 слоя);

- алкидно-уретановая эмаль (2 слоя).

Толщина покрытия - от 80 до 400 мкм.

Для защиты внутренних поверхностей используются двухкомпонентные эпоксидные материалы толщиной 300-350 мкм.

Подготовка поверхности, как и при окрашивании резервуаров, проводится абразивно-струйным методом. Материалы наносятся методом безвоздушного распыления. Сушку проводят в естественных условиях в соответствии нормативной документацией на ЛКМ. Используются только материалы, разрешенные ПАО "ГАЗПРОМ".

Данные по расходу материалов и электроэнергии отсутствуют.

2.12 Технологический процесс окрашивания оборудования и металлоконструкций химических производств

На химических производствах задействовано огромное количество всевозможного оборудования: аппараты, машины, транспортные средства. Химическое оборудование защищают, как правило, несколькими способами:

- выполняют футеровку - делают защитную внутреннюю облицовку аппаратов;

- наносят покрытия - резину, полимеры, эмали;

- окрашивают оборудование ЛКМ;

- выполняют изоляцию стеклопластиком.

Технология окрашивания оборудования зависит от условий эксплуатации. Различают 4 группы химстойких лакокрасочных покрытий:

- стойкие в агрессивных газах и парах;

- стойкие в растворах кислот и кислых солей;

- стойкие в растворах щелочей и основных солей;

- стойкие в растворах нейтральных солей.

В таблице 34 приведены рекомендуемые покрытия, эксплуатируемые в различных средах.

Таблица 34 - Химстойкие лакокрасочные покрытия

Среда

Тип пленкообразующего вещества ЛКМ

Водные растворы азотной кислоты

Фторопластовые

Полиэтиленовые

Перхлорвиниловые

Сополимеровинилхлоридные

Растворы соляной кислоты

Эпоксидные

Фторопластовые

Полиэтиленовые

Перхлорвиниловые

Фенольные

Растворы плавиковой кислоты

Полиэтиленовые

Фторопластовые

Фенольные в сочетании с графитом

Фуриловые в сочетании с графитом

Уксусная кислота

Фторопластовые

Полиэтиленовые

Полиуретановые

Щавелевая кислота

Эпоксидные

Разбавленные растворы серной кислоты

Фторопластовые

Полиэтиленовые

Перхлорвиниловые

Фенольные

Эпоксидные

Полиуретановые

Постоянное воздействие щелочных растворов

Эпоксидные

Этинолевые

Периодическое воздействие щелочных растворов

Сополимеровинилхлоридные

Перхлорвиниловые

Атмосфера цеха, насыщенная парами, содержащими аммиак, фенол, сероводород и бензин

Эпоксидные

Действие горячей воды

Поливинилбутиральные

Этинолевые

Действие пара и воды

Фенольные

Постоянное воздействие холодной воды

Сополимеровинилхлоридные

Перхлорвиниловые

Теплообменная аппаратура

Бакелитовые

Периодическое воздействие температур от 180°C до 300°C

Битумные

Постоянное воздействие температур от 200°C до 700°C

Кремнийорганические

Воздействие горячего минерального масла

Поливинилбутиральные

Полиуретановые

Эпоксидные

Воздействие холодного минерального масла

Нитроцеллюлозные

Глифталевые

Воздействие масла, содержащего воду, при 50°C

Эпоксидные

Фенольные

Водные растворы этилового спирта

Сополимеровинилхлоридные

Эпоксидные

Постоянное воздействие бензина, толуола и хлористого этила с примесью этилового спирта и серного эфира

Поливинилбутиральные

Постоянное воздействие толуола, содержащего примесь воды

Фуриловые

Периодическое действие бензина и высокой влажности

Эпоксидные

Поливинилбутиральные

Постоянное воздействие бензола, бензола с примесью воды, этилового спирта и серного эфира

Эпоксидные

Воздействие сырого бензола

Фуриловые

Воздействие сырого толуола

Фенольные

Этинольные

Воздействие бензина, содержащего серную кислоту, едкий натрий

Эпоксидные

Постоянное воздействие скипидара, пинена, уайт-спирита

Сополимеровинилхлоридные

Антикоррозионная защита оборудования химстойкими ЛКМ используется также в целлюлозно-бумажной промышленности, при производстве вин и фруктовых соков, в кукурузнокрахмальном и дрожжевом производствах, мясомолочной промышленности, при производстве вискозного волокна, в табачно-ферментационном производстве.

Из-за многообразия оборудования химических производств по назначению существует многообразие технологических схем окрашивания, общей из которых является:

- подготовка к окрашиванию;

- нанесение и сушка 1-3 слоев грунтовочного покрытия;

- нанесение не менее 2-6 слоев материалов внешнего слоя и их сушка.

Подготовка поверхности к окрашиванию осуществляется обезжириванием растворителями и механической очисткой для придания шероховатости поверхности.

В таблице 35 приведены данные по содержанию ЛОС в химстойких ЛКМ, применяемых для защиты оборудования и металлоконструкций в химических производствах.

Таблица 35 - Содержание ЛОС в химстойких ЛКМ

Тип пленкообразующего вещества

Содержание ЛОС, %

Фторопластовые

80-83

Перхлорвиниловые

64-72

Сополимеровинилхлоридные

76-80

Эпоксидные

40-45

Полиуретановые

50-55

Фуриловые

37-43

Этинолевые

50-55

Поливинилбутиральные

70-73

Данные по расходу материалов и электроэнергии отсутствуют.

ЛКМ имеют высокое содержание ЛОС и были разработаны для защиты оборудования и металлоконструкций в химических производствах в 70-80 гг. прошлого столетия. Применение современных материалов с высоким сухим остатком или ЛКМ, не содержащих растворителей, не только сохраняет окружающую среду, но и позволяет получать толстые беспористые покрытия с малой усадочной деформацией. Эти материалы быстро отверждаются, имеют повышенную химическую стойкость.

Раздел 3. Оборудование окрасочных производств и факторы воздействия на окружающую среду

3.1 Оборудование очистки


Возврат к списку
(Нет голосов)

Комментарии (0)


Чтобы оставить комментарий вам необходимо авторизоваться
Самые популярные документы
Новости
Все новости