При каких способах окрашивания изделий образуется окрасочный туман

Охрана труда и БЖД

Охрана труда и безопасность жизнедеятельности

Пожарная безопасность процессов окраски

Для процессов окраски ЛКМ свойственны следующие стадии:
— приготовление рабочих составов ЛКМ;
— подготовка поверхности изделий под окраску (удаление ржавчины, окалины, старых покрытий, обезжиривание и нанесение преобразователей ржавчины);
— нанесение ЛКМ;
— сушка лакокрасочных покрытий;
— обработка поверхности лакокрасочных покрытий (шлифование, полирование).
На стадии приготовления рабочих составов ЛКМ доводят до рабочей вязкости и фильтруют. Эти работы могут проводиться вручную, либо механизированным способом в отдельных помещениях, называемых краскоприготовитель-ными отделениями. На некоторых предприятиях в краскоприготовительном отделении имеется участок, оборудованный краскотерками или другим оборудованием для приготовления нестандартных шпатлевок, замазок и некоторых лакокрасочных материалов, а также смесителями для густых паст.
Смеситель для приготовления густых паст, шпатлевок и замазок (рисунок 5.1) представляет собой емкость с горизонтально вращающимися /-образными лопастями 2, снабжен рубашкой 3 для подогрева паром или водой. Нагрев необходим при размешивании очень густых паст. Смеситель смонтирован на специальных поворотных приспособлениях 1 с червячной передачей. При вращении передачи смеситель наклоняется и паста выгружается. Изготовляют такие же смесители, но с разгрузкой через отверстие в дне корпуса.

Рисунок 5.1 — Горизонтальный смеситель для густых паст

Для приготовления некоторых ЛКМ применяется оборудование для их растирания. На рисунке 5.2, (а) изображена трехвалковая краскотерочная машина. Она предназначена для перетирания густых лакокрасочных паст и шпатлевок. Машина имеет три горизонтально расположенных валка. Каждый крайний валок движется в направлении, противоположном движению среднего валка. Подшипники среднего валка 2 (рисунок 5.2, б) закреплены на станке неподвижно, а подшипники переднего 1 и заднего 3 валков можно перемещать по направляющим станины. Для перемещения валков 1 и 3 с целью изменить зазоры между ними служат различные устройства. Пасту загружают в бункер 8 с боковыми щеками, препятствующими сползанию пасты с валков. Из бункера паста 9 поступает в щелевой зазор 2, образованный двумя вращающимися в противоположные стороны валками 1 и 3, которые захватывают пасту и продавливают ее через зазор. Валок, имеющий большее число оборотов, снимает пасту с поверхности валка, вращающегося с меньшей скоростью, и переносит ее в зазор 4, образованный последующими валками 3 и 5. С последнего валка 5 паста снимается специальным ножом 7 и по лотку стекает в бак 6.

Рисунок 5.2 — Внешний вид (а) и схема работы (б) краскотерочной машины.

Подачу ЛКМ к рабочим местам осуществляют в таре специальной конструкции или централизованным способом, схема устройства которого показана на рисунке 5.3.

Рисунок 5.3 — Схема централизованного приготовления и подачи лакокрасочных материалов:
1 — бак-смеситель для перемешивания; 2 — бак-раздатчик; 3 — бак; 4 — мерник; 5 — кран; 6 — рециркуляционный насос; 7 — шестеренный насос; 8 — баллоны с инертным газом
Воздушное распыление ЛКМ осуществляют краскораспылительными устройствами (рисунок 5.4), которые работают следующим образом. Очищенный в маслоотделителе 3 от воды и масла сжатый воздух под давлением 0,4 — 0,7 МПа по шлангу 2 поступает в краскораспылитель 1 и одновременно по шлангу 6 через редуктор давления в красконагнетательный бак 4. Под давлением сжатого воздуха ЛКМ по шлангу 5 поступает к краскораспылителю. В некоторых случаях (при значительном расходе ЛКМ) краскораспылитель подсоединяют непосредственно к трубе центральной системы подачи ЛКМ через редуктор понижения давления. В этом случае необходимость в красконагнетатель-ном баке 4 отпадает. Если расход ЛКМ небольшой, то он подается самотеком из стакана, расположенного на корпусе краскораспылителя. К недостаткам метода пневматического распыления относят образование окрасочной пыли; необходимость интенсивного отсасывания загрязненного воздуха; большие потери ЛКМ (30 — 60%); повышенный расход растворителей для доведения ЛКМ до рабочей вязкости.

Рисунок 5.4 — Краскораспылительная установка.

Нанесение лакокрасочных покрытий проводят в окрасочных камерах, которые по конструкции бывают тупикового (рисунок 5.5) и проходного (рисунок 5.6) типов. На промышленных предприятиях наибольшее распространение получили окрасочные камеры проходного типа.

Рисунок 5.5 — Распылительная камера тупикового типа:
1 — поворотный стол; 2 — корпус камеры; 3 — светильник; 4 — электромотор; 5 — вентилятор; 6 — воздухосборник; 7 — водоотделитель; 8 — гидрофильтр камеры; 9 — форсунки; 10 — краскоуловительная решетка; 11 — насос; 12 — ванна; 13 — электродвигатель.

Рисунок 5.6 — Распылительная камера проходного типа:
1 — проем; 2 — окрашиваемое изделие; 3 — электросветильник; 4 — подвеска конвейера; 5 — вентилятор; 6 — трубопровод; 7 — сепаратор; 8 — форсунка; 9 — наклонный щиток; 10 — ванна; 11 — решетка.
Одной из разновидностей камеры проходного типа является камера с экранным гидрофильтром (рисунок 5.7).

Рисунок 5.7 — Распылительная камера с экранным гидрофильтром.

Изделия, подаются в камеру на подвесном конвейере непрерывного действия, монорельс которого 1 крепится к перекрытию камеры. В торцовых стенах 7 камеры имеются проемы для прохода изделий и двери для входа рабочего. Корпус камеры опирается на ванну 5, наполненную водой. Ванна перекрыта решетчатым настилом 6. К задней стенке корпуса примыкает гидрофильтр 4. Со стороны камеры на гидроофильтр навешен экран 3, омываемый водой. Он предназначен для первичной очистки отсасываемого воздуха от окрасочной пыли. Дальнейшая очистка происходит в шахте гидрофильтра. Из гидрофильтра воздух отсасывается двумя центробежными вентиляторами 2. В верхней части камеры находится короб 9 системы приточной вентиляции. Перед поступлением воздуха в камеру он очищается от пыли и подается в камеру через сетчатые фильтры 8, расположенные по всему потолку камеры, где дополнительно очищается. Камера оснащена красконагнетательным баком с мешалкой, настенным масло-, водоотделителем и краскораспылителем со шлангом.
Способ окраски окунанием (рисунок 5.8) находит применение при конвейерной технологии, когда окрашенные изделия сразу подаются на сушку. Изделия окунают в ванну с помощью подъемных устройств.

Рисунок 5.8 — Схема установок для окраски окунанием:
а — с ручным погружением изделий; б — с конвейерным погружением изделий; 1 — ванна; 2 — насос; 3 — карман; 4 — сточный лоток; 5 — изделие; 6 — конвейер.
Способ окраски струйным обливанием и обливанием с последующей выдержкой в парах растворителя (рисунок 5.9) заключается в том, что изделие обильно обливают краской и направляют в камеру или туннель, в которых находятся пары растворителя.

Рисунок 5.9 — Схема установки для окраски изделий струйным обливом:
1 — воздушные завесы; 2 — входной и выходной тамбуры; 3 — контур с соплами; 4 — камера облива; 5 — изделие; 6 — конвейер; 7 — паровой туннель; 8 — рециркуляционная вентиляция; 9 — насос; 10 — красочный бак.
Здесь лишняя краска с изделия стекает, а оставшаяся равномерно покрывает его поверхность. Этот способ окраски имеет ряд преимуществ по сравнению с другими: сокращаются расходы ЛКМ; имеется возможность применять конвейеры; создаются благоприятные условия для автоматизации процесса, в том числе и для автоматизации систем противопожарной защиты; резко уменьшается количество краски в системе (по сравнению с окраской окунанием), что способствует уменьшению масштабов возможного пожара.
Суть способа окраска в электрическом поле высокого напряжения состоит в том, что при введении струи распыленной краски в электрическое поле высокого напряжения частицы ее электризуются и притягиваются к положительному электроду (или заряженной детали) и осаждаются на окрашиваемой поверхности равномерным слоем, с минимальными потерями. Принципиальная электрическая схема установки для окраски в электрическом поле приведена на рисунке 5.10.

Рисунок 5.10 — Принципиальная электрическая схема установки для окраски в электрическом поле:
ОД — окрашиваемая деталь; Р — распылитель; АР — автоматический разрядник; Яогр — ограничительное сопротивление; V — вольтметр; Я — реостаты; МА — миллиамперметр; ВУ — выпрямительное устройство; ТР — высоковольтный трансформатор; ИП — искровой предохранитель; АТр — вариатор.
В качестве выпрямителей, предназначенных для получения постоянного тока высокого напряжения (130 кВ), могут применяться полупроводниковые селеновые или ламповые выпрямители. Положительный полюс от выпрямителя подается на землю и на окрашиваемые изделия, отрицательный — на распылители. Управляется установка дистанционно, с пульта управления. При электроокраске ЛКМ могут распыляться с помощью пневматических, электромеханических или электростатических распылителей.
Технологический процесс окраски изделия порошковым материалом состоит из следующих стадий:
— подготовка поверхности к окраске (обезжиривание, удаление загрязнений и окислов);
— нанесение слоя ПС на окрашиваемую поверхность;
— формирование пленки покрытия (оплавление, отверждение, охлаждение, оплавление).
Существуют различные способы получения покрытия на основе ПС. Однако наиболее распространенным является способ нанесения порошковых материалов в электрическом поле высокого напряжения. Способ нанесения порошковых материалов в электрическом поле высокого напряжения основан на использовании силового взаимодействия электрических полей с заряженными частицами порошка. Заряженные частицы порошка перемещаются к противоположно заряженному изделию и осаждаются на его поверхности. Из-за низкой электропроводности порошковых материалов, заряженные частицы длительно сохраняют заряд, поэтому нет необходимости в предварительном нагреве изделия. Различают три разновидности нанесения порошка в электрическом поле: с помощью пневмо-распылителя или вращающейся чаши, в ионизированном псевдоожиженном слое, в облаке заряженных частиц. На рисунке 5.11 показана схема установки для нанесения порошка с помощью пневмораспылителя. Частицы порошка подаются на распылитель 3, к которому подведен постоянный ток высокого напряжения 4. Выходя из распылителя 3 частицы порошка заряжаются и под влиянием электрического поля направляются к противоположно заряженному изделию 2 и оседают на нем. Не осевшие частицы порошка улавливаются в рекуперационной системе 1 и возвращаются в питающее устройство установки 5 для дальнейшего использования. Напыленный на изделие в камере напыления 6, порошок сохраняет свой заряд в течение нескольких дней.

Рисунок 5.11 — Схема установки для нанесения порошковых материалов в электрическом поле.

Горючую среду при проведении процессов окраски образуют применяемые ЛКМ, в составе которых находится до 80% легковоспламеняющихся растворителей (показатели пожаровзрывоопасности приведены в таблице 4.1), образующиеся при испарении растворителей пары, отложения ЛКМ и нанесенные на поверхность окрашенных изделий ЛКМ. Горючая среда может образоваться в оборудовании, воздуховодах систем вентиляции, емкостях с ЛКМ, а также в производственных помещениях. Образованию горючей среды способствует образование окрасочного тумана и нарушение работы вентиляционных систем.
ПС (показатели пожаровзрывоопасности приведены в таблице 4.2) также в смеси с воздухом могут образовывать взрывоопасные смеси.
Источниками зажигания при окраске изделий и материалов могут являться:
— теплота самовозгорания отложений лаков и красок (в окрасочных камерах, воздуховодах систем вытяжной вентиляции, вентиляторах), промасленных обтирочных материалов, а также отходов нитрокрасок при их хранении;
— теплота химических реакций при использовании лаков с отвердителями, пластификаторами и т. п.;
— искровые разряды статического электричества при распылении и перемещении по трубам ЛКМ, а также при работе транспортеров;
— теплота трения подшипников вентиляторов, двигателей и других вращающихся механизмов при нарушении режима смазки, перекосе валов, загрязнении поверхности слоем отходов ЛКМ, чрезмерной затяжке;
— искры удара и трения при повреждении вентиляторов, работе стальным инструментом и т.д.;
— тепловые проявления неисправного электрооборудования, ударов молнии и ее вторичных проявлений, а также газосварочных работ.
Специфическими источниками зажигания при окраске в электрическом поле высокого напряжения могут быть искры в результате разряда, которые возникают в случае внезапного значительного повышения напряжения в сети или при нарушении установленного расстояния между распылителем и окрашиваемым изделием в момент его раскачивания. Кроме того, искры могут образовываться в местах присоединения электропроводов к трансформатору, заземляющему устройству, на пульте управления, а также в других местах, где возможно нарушение изоляции, пробои или замыкание на корпусе при нарушении изоляции, пробое, замыкании на корпус и т.д.
Распространение пожара при окраске изделий происходит по поверхности окрашенных изделий, отложениям ЛКМ на внутренних поверхностях окрасочных камер, воздуховодов, оборудования и конструкций, по воздуховодам систем вентиляции, поверхности разлившихся ЛКМ, транспортерам для перемещения изделий, через дверные, оконные и технологические проемы.

Таблица 4.1. Показатели пожаровзрывоопасности растворителей

Таблица 4.2. Показатели пожаровзрывоопасности порошковых полимерных материалов

Источник

Методы нанесения лакокрасочных материалов в промышленных условиях

В современной промышленности применяются несколько основных способов нанесения лакокрасочных материалов (ЛКМ) водно-дисперсионного типа на выпускаемые изделия. Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки. Узнать о том, какие способы нанесения ЛКМ существуют и каковы их плюсы и минусы, вы сможете из этого обзора.

Безвоздушное нанесение краски

При реализации этого метода обеспечиваются следующие преимущества:

• лакокрасочный материал может наноситься одним слоем, имеющим относительно большую толщину. Благодаря этому снижается трудоёмкость процесса;
• коэффициент потерь составляет 40% (значение массопереноса, таким образом, равно 60%). Потери на образование тумана при безвоздушном распылении краски на 20% меньше, чем в случае, если применяется пневматический способ;
• границы факела, образуемого ЛКМ, имеют чёткие очертания, благодаря чему процесс окрашивания можно контролировать с высокой точностью. Форма факела зависит от конструкции сопла;
• вязкость используемой краски может быть достаточно высокой;
• капли краски имеют относительно большой размер. Относительно велика и скорость движения капель. Благодаря этому за одно и то же время при нанесении краски безвоздушным способом на поверхность изделия поступает больше материала, чем при применении пневматического метода. В результате значительно растёт производительность труда (это преимущество особенно ярко проявляется при нанесении краски на поверхности, имеющие большую площадь);
• окрасочные камеры при реализации способа, о котором идёт речь, загрязняются гораздо меньше, чем при использовании пневматического способа.

Нанесение ЛКМ безвоздушным методом имеет и недостатки:

• краска расходуется весьма интенсивно, поэтому метод неэффективен для окрашивания мелких изделий. Распыление в безвоздушном пространстве, как правило, применяют при необходимости окрасить изделия простой конфигурации, имеющие крупные или очень крупные размеры;
• метод неприменим или применим с ограничениями в случае, если в лакокрасочном материале имеются частицы наполнителя и пигмента больших размеров, склонные к выпадению в осадок;
• безвоздушное окрашивание неэффективно при малом общем объёме краски или необходимости часто менять её вид или цвет;
• при выполнении промышленной окраски с использованием безвоздушного метода нельзя менять ширину факела и регулировать расход краски. Метод, таким образом, неэффективен для окрашивания изделий, имеющих сложную форму, поскольку при этом на поверхности изделий появляются потёки, а потери ЛКМ существенно увеличиваются;
• безвоздушный способ не позволяет регулировать форму веера (специалисты могут лишь установить ту или иную головку до начала процесса окрашивания);
• значение давления при реализации безвоздушного способа достигает 150-180 бар, вследствие чего быстро изнашиваются форсунки;
• наконец, оборудование, которое используется для безвоздушного нанесения краски, имеет высокую стоимость.

Пневматическое распыление краски

Использование этого способа нанесения ЛКМ позволяет специалистам оценить по достоинству следующие преимущества:

• возможность наносить практически все существующие разновидности лакокрасочных материалов без каких-либо ограничений (в частности, связанных с размерами частиц);
• возможность качественного окрашивания предметов любой формы и размеров;
• возможность создания покрытий, относящихся к любому классу по такому критерию, как внешний вид (согласно ГОСТ 9.032-74). Пневматическое распыление краски используется в том числе и для создания покрытий, относящихся к I классу;
• плёнка, образующаяся на поверхности изделий при использовании рассматриваемого способа, имеет равномерную толщину;
• объём ЛКМ может быть минимальным;
• форму факела и объём подаваемой краски можно оперативно регулировать;
• пневматическое распыление краски – универсальный метод: его можно использовать в любых условиях. Он применим как при эксплуатации автоматизированных производственных линий, так и при ручном окрашивании;
• оборудование, используемое для пневматического окрашивания, имеет доступную стоимость, невелики и расходы на его обслуживание. Оно имеет простую конструкцию и отличается надёжностью и долговечностью.

К числу недостатков пневматического окрашивания относятся:

• неизбежное загрязнение воздуха аэрозолем из ЛКМ и, как следствие, необходимость его очистки (для этого используются разные виды фильтров);
• высокие потери краски на туманообразование (значение массопереноса при использовании рассматриваемого способа нанесения ЛКМ не превышает 45%).

Пневматическое распыление краски по таким технологиям, как HVLP, Turbo HVLP (с применением воздуха, подаваемого под низким давлением)

Этот способ имеет следующие преимущества:

• значение массопереноса чрезвычайно велико (до 85%);
• границы факела чётко очерчиваются воздушным коридором, а это, в свою очередь, уменьшает потери;
• обеспечивается высокое качество создаваемого покрытия (вплоть до I класса);
• вязкость лакокрасочных материалов может быть любой;
• вероятность потёков и больших потерь краски на вертикальных и сферических поверхностях существенно уменьшается, поскольку частицы имеют относительно большой размер, а их распределение по размерам невелико;
• форму факела и количество содержащейся в нём краски можно регулировать, благодаря чему становится возможным окрашивание поверхностей, имеющих сложную конфигурацию;
• сокращается время, требуемое для многослойной окраски. Воздух, прогоняемый через турбину, нагревается, вследствие чего повышается и температура краски. Это, в свою очередь, уменьшает время, за которое происходит сушка слоёв ЛКМ;
• значительно облегчается обслуживание краскораспылителей (в частности, их промывка по окончании окрашивания). Это преимущество объясняется тем, что диаметры воздушных отверстий краскораспылителя в три-четыре раза превышают диаметры аналогичных отверстий, имеющихся в классическом пневматическом распылителе;
• количество конденсата, который попадает в компрессор, уменьшается, благодаря чему сокращаются потери энергии, используемой для сушки воздуха;
• отпадает необходимость подготовки воздуха, поскольку технологический процесс не предусматривает его сжатие под высоким давлением.

Недостатки технологии HVLP, а также Turbo HVLP таковы:

• по сравнению со способом пневматического распыления краски незначительно снижается производительность;
• обязательным условием является использование компрессора, имеющего производительность не меньше 600 л/мин. Менее производительные компрессоры не позволят добиться должного качества окрашивания поверхностей (это особенно актуально при использовании ЛКМ с высоким значением вязкости и материалов с большой концентрацией сухого остатка);
• используемые компрессоры имеют высокую стоимость.

Комбинированное распыление краски

При использовании данного способа нанесения ЛКМ специалисты имеют возможность оценить следующие преимущества:

• массоперенос имеет большую эффективность (его коэффициент достигает 60-70%), что, в свою очередь, позволяет использовать маломощные вентиляционные системы;
  — метод обеспечивает возможность получать качественные покрытия (относящиеся как минимум к III классу);
• потери материала в сравнении с пневматическим способом нанесения ЛКМ гораздо ниже, а значит – гораздо лучше условия, в которых работают специалисты;
• существует возможность менять форму факела и регулировать давление без замены сопла;
• можно использовать вязкие материалы, работая при этом с относительно небольшим давлением. Благодаря малым значениям давления, в свою очередь, замедляется износ оборудования, уменьшается расход воздуха и увеличивается экономическая эффективность окрашивания.

Минусы метода комбинированного окрашивания таковы:

• он неэффективен в случае, если ЛКМ содержит грубые частицы, склонные к выпадению в осадок;
• этот метод малоэффективен при необходимости регулярно менять цвет и/или вид лакокрасочных материалов, а также в ситуациях, когда объём ЛКМ невелик;
• окрашивать изделия, имеющие сложную форму, с помощью комбинированного распыления краски весьма затруднительно.

Источник